【導讀】許多過程控制傳感器，例如熱敏電阻和應變計電橋，都需要的偏置電流。通過添加單個電流設置電阻器 R 1，您可以配置電壓參考電路 IC 1 以產(chǎn)生恒定且的電流源（圖 1 ）。然而，信號源的誤差取決于 R 1 和 IC 1的精度 ，并影響測量精度和分辨率。盡管您可以指定精度超過常用電壓基準 IC 精度的高精度電阻，但基準電壓源的誤差決定了該電流源的精度。盡管制造商限度地降低了電壓基準的溫度敏感性和輸出電壓誤差，但對電源變化的敏感性可能會影響其精度，特別是在必須在較寬電源電壓范圍內(nèi)運行的過程控制應用中。
許多過程控制傳感器，例如熱敏電阻和應變計電橋，都需要的偏置電流。通過添加單個電流設置電阻器 R 1，您可以配置電壓參考電路 IC 1 以產(chǎn)生恒定且的電流源（圖 1 ）。然而，信號源的誤差取決于 R 1 和 IC 1的精度 ，并影響測量精度和分辨率。盡管您可以指定精度超過常用電壓基準 IC 精度的高精度電阻，但基準電壓源的誤差決定了該電流源的精度。盡管制造商限度地降低了電壓基準的溫度敏感性和輸出電壓誤差，但對電源變化的敏感性可能會影響其精度，特別是在必須在較寬電源電壓范圍內(nèi)運行的過程控制應用中。
圖 1 一對共源共柵連接的 JFET 可降低電源電壓波動對電流源精度的影響。
一對共源共柵連接的 JFET Q 1 和 Q 2形成恒流源，限度地降低參考電路對電源電壓波動的敏感度，并將 IC 1的工作電壓擴展至超過其 5.5V 額定值。此外，Q 1 和Q 2 有效地將電流源的等效電阻從幾兆歐增加到幾乎千兆歐范圍。在電路的諾頓模型中，等效電阻代表理想電流源上的并聯(lián)電阻。
當柵源偏置電壓為 0V 時，N 溝道 JFET 在飽和漏極電流下作為耗盡型器件運行。與需要柵極偏置電壓才能導通的耗盡型 MOSFET 不同，JFET 在默認導通狀態(tài)下工作，需要柵極偏置電壓來切斷導通。當其柵源電壓相對于源極變得更負時，JFET 的漏極電流在夾斷電壓處變?yōu)榱恪?JFET 的漏極電流大致隨其柵極偏壓變化： I D ≈I DSS ×(1+V GS /V P ) 2，其中 I D 為漏極電流，I DSS 為飽和漏極電流，V GS 為柵極至柵極電壓。 -源電壓，V P 是夾斷電壓。
假設IC 1的輸出電壓V REF保持恒定在1.8V。由于輸出電壓驅(qū)動Q 2的柵極，因此IC 1的輸入電壓V IN等于V REF –V GS(Q2)，即1.8V–(–1.2V)=3V。因此，Q 2的柵源電壓保持在其1.2V的標稱夾斷電壓，并且隨著電流源的微小變化而同步變化。當電源電壓從 3V 變化到 30V 以上時，輸入電壓幾乎保持恒定，正如您所期望的，因為 V REF 也保持恒定。共源共柵 FET 配置使電流源的諾頓等效電阻超過了電壓基準和單獨的 R 1 的電阻 。您可以使用單個 JFET，但堆疊兩個 JFET 可以進一步增強電路的有效阻抗。請注意，IC 1 不會降低精度，因為 JFET 使 IC 1的輸入電壓幾乎保持恒定，并且 IC 1 有效地消除了初始柵源電壓變化以及 Q 1 和 Q 2 引入的溫度影響。
由V IN、V REF和V GS(Q2)組成的基爾霍夫電壓環(huán)路中的負反饋允許漏極電流達到滿足Q 2傳輸方程的 平衡偏置點。 Q 2的漏極電流由 (V REF /R 1 ) 加上 IC 1的內(nèi)部“內(nèi)務”電流 I GND之和組成，保持恒定。添加 Q 1可以將 Q 2輸出阻抗 的影響降低到微不足道的程度。調(diào)整 R 1的值 可在 200 ?A 至 5 mA 的有用范圍內(nèi)改變電路的輸出電流，其中 Q 2的飽和漏極電流規(guī)格規(guī)定了上限。如果您選擇具有較高飽和漏極電流的 JFET，請確保不超過 Q 1的功耗。
請注意，電路的電源電壓下限必須超過電路的順從電壓 3V 加上傳感器引入的壓降：I SOURCE ×R 2。電路的電源電壓上限不得超過I SOURCE ×R 2 +30V。例如，向 1kΩ 壓力傳感器橋 R 2提供 2.5mA 的電流，將電源電壓范圍限制為 5.5 至 32.5V。該電路的輸出電流在很寬的電源電壓范圍內(nèi)變化小于 1 A（圖 2 ）。
圖 2 將 R 1設置 為 1 kΩ、750Ω 和 510Ω 的值可提供大約 1.8、2.5 和 3.6 mA 的輸出電流，這些電流對寬范圍的電源電壓不敏感。
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