如何選擇外部電阻減少接地負載電流源誤差

　　運算放大器通常用于在工業流程控制、科學儀器和醫療設備等各種應用中產生高性能電流源。《模擬對話》1967年第1卷第1期上發表的“單放大器電流源”介紹了幾種電流源電路，它們可以提供通過浮動負載或接地負載的恒流。在壓力變送器和氣體探測器等工業應用中，這些電路廣泛應用于提供4 mA至20 mA或0 mA至20 mA的電流。

　　圖1所示的改進型Howland電流源非常受歡迎，因為它可以驅動接地負載。允許相對較高電流的晶體管可以用MOSFET取代，以便達到更高的電流。對于低成本、低電流應用，可以去除晶體管，如《模擬對話》2009年第43卷第3期“精密電流源的心臟：差動放大器”所述。

　　這種電流源的精度取決于放大器和電阻。本文介紹如何選擇外部電阻以最大程度減少誤差。

　　圖1. 改進型Howland電流源驅動接地負載。

　　通過對改進型Howland電流源進行分析，可以得出傳遞函數：

　　提示1：設置R2 + R5 = R4

　　在公式1中，負載電阻影響輸出電流，但如果我們設置R1 = R3和R2 + R5 = R4, 則方程簡化為：

　　此處的輸出電流只是R3、R4和R5的函數。如果有理想放大器，電阻容差將決定輸出電流的精度。

　　提示2：設置RL = n × R5

　　為減少器件庫中的總電阻數，請設置R1 = R2 = R3 = R4。現在，公式1簡化為：

　　如果R5 = RL，則公式進一步簡化為：

　　此處的輸出電流僅取決于電阻R5。