1.1 研究目的及意义

当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。而在可穿戴医疗设备迅速发展的今天，电流源作为各类电子医疗设备安全、稳定的保障更是不可或缺。电流源为工作电路提供动力，可做驱动、控制或偏置电路，他的性能直接影响到整个电路的可行性和稳定性。随着人们对电子设备的要求也越来越高，对电源的高稳定性，高精度和小体积等方面的需求也越来越大。在电子线路中，通常需要稳定的直流电流源来供电，整个恒流过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分构成，传统电流源电路是通过调整偏置电阻大小来改变电流源特性的，虽然手动可以改变偏置电阻的大小，但这种方式在一些要求非线性、高精度、快速反应的场合难以实现精确控制。因此传统电流源一直存在着功能简单、可靠性低、不好控制、干扰大、精度低且体积大、复杂度高、难以扩展等一系列问题。目前，市场上一般的直流电流源往往固定输出一种电流值或仅有几档电流值，不便于通用，有些电流源虽能实现数控但存在着电流输出范围小、功率较小、稳定性差等缺点，而输出功率及稳流精度高、控制精度高、波纹含量低的直流电流源却较少。

除了在稳定性与精确性的要求以外，功耗的大小现今也成为电流源的主要设计指标之一。随着工艺特征尺寸的不断减小，晶体管集成度的快速提高，每单位面积的电路所散发的热量也随着集成度同比增长，而电路发热的增长速度也远超过电路散热能力的增长速度，而过高的功耗会是晶体管脱离正常工作的环境温度范围，晶体管的寿命就会降低，在严重的情况下甚至会使晶体管失效，但是如果过于追求电流源的散热性能，就必须增大电流源的散热模块，电流源体积变大。因此，一款高精度，低功耗的电流源一定具有广阔前景。

1.2国内外研究现状

在电子技术飞速发展的今天，电子产品已经深入到生产生活的方方面面，也对系统的高效率、低功耗和高精度有了更高的要求。电流源在模拟、数字集成电路中扮演着重要的角色。电流源性能的优劣将直接影响电路和系统的性能。而各种各样的电子技术的不断更新发展，也促进了电流源技术的不断进步发展。

在国内发展情况来看，我国在二十世纪60年代中期开始逐渐形成了把电力电子学作为核心技术的电源产业，进入90年代之后，我国的电源产业开始高速发展，主要表现在以下几方面。一，电源产业的规模不断变大；二，在国家政策的扶持下或者在我国研究人员的创新理念的不断发展下，在不断学习吸收国外技术理念的情况下，我国涌现出一些具有国际先进水平的研究成果和产品，但是我们也必须意识到，我国的发展情况与发达国家相比，还是存在着较大的差距和不足的。

由于电流源在模拟、数字集成电路中发挥的重要性，人们对于高性能电流源的需求也越来越大强，因此许多高精度、采用温度补偿等的高性能的电路一直在研究发展之中。目前，电源的开发方向主要朝着更高的智能化、变换效率更高、产品特性更好、环保性能更突出、可靠性更强等方面发展，而随着电子技术的发展，工艺特征尺寸的不断减小，晶体管集成度的快速提高，高精度，低功耗的电流源发展前景将会非常广阔。

2. 研究的基本内容与方案

电流源是电气测量和控制系统的关键部件之一，受温度变化和沟道调制效应以及半导体芯片生产工艺的影响，导致电流源的精度不高,电路的性能受这些参数变化的影响较大。因此,高精度的电流源越来越受到重视, 这方面的研究工作也取得了较快的发展。本次课题针对传统电流源精度较低和难以扩展的问题，拟提出一种大电流高精度电流源设计方法。在对设计方案进行分析的基础上，采用大电流运算放大器和高性能控制器进行设计，并解决环流问题，同时将设置多重软件保护。

按照电流源的技术要求，对电流的精度有较高的要求。在小电流情况下达到较高的电流控制精度比较容易，但在大电流情况下要达到较高的精度，有一定的难度，而且本设计中要求输出电压范围很小，因此必须采用线性电路方案，并且要引入负反馈实现电流闭环控制，实现电流源在一定范围内电压可调。整体系统可采用数字控制方案，分为三个部分：控制电路、电流发生器和采样检测电路。拟采用的系统原理框图如图1所示：