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摘 要

介绍了一种有基准电压源、集成运算放大器及复合管等组成的高精度恒流源电路，其输出电流为在一定范围内可以连续变化，详细的分析了该电路的工作原理，公式推导证明了设计的正确性，并对实际应用中元器件的选取进行了说明，对所涉及的恒流源电路性能进行了测试，测试结果表明该电路精度高，稳定性好。

关键字：恒流源 高精度 反馈

Production and application of common constant current source

Abstract

A high-precision constant-current source is presented, which is mainly comprised of a voltage reference，some operational amplifiers and a Darlington transistor．The circuitry’s output current value is continuous adjustable in a certain range． The working principle of the designed constant-current circuitry is analyzed in details and deduced mathematically．and the selective rules of the practical elements are illuminated．The performance of the designed constant-current source is tested,and the results indicate that the circuitry could generate a high-precision steady current．

Key words constant-current source high-precision feedback

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 恒流源的发展现状 1

1.3 恒流源未来的发展方向 1

第二章 恒流源理论 3

2.1 恒流源基本知识 3

2.1.1 恒流源的定义 3

2.1.2 恒流源的功能 3

2.1.3 恒流源的应用 3

2.2 恒流源的种类及其工作原理 4

2.2.1 三极管恒流源电路 4

2.2.2 场效应管恒流源电路 6

2.2.3 集成运放恒流源电路 6

第三章 恒流源电路设计 8

3.1 设计电路图方案的提出 8

3.1.1 恒流源电路原理图 8

3.1.2 恒流源电路组成 8

3.1.3 元件选取以及元器件参数 10

3.2 工作原理 12

3.2.1 恒流源电路的工作机制 12

3.2.2 恒流源电路的分部解析和公式推导 12

3.3 Altium Designer软件仿真 15

3.4 恒流源电路在电路板上的实现 17

第四章 结论 19

参考文献 20

致 谢 21

外文资料原文 22

第一章 绪论

1.1 选题背景

恒流源是输出电流保持恒定的电流源，在很多领域都有应用，例如用于检测热继电器、塑壳断路器、小型断路器及需要设定额定电路、动作电流、短路保护电流等生产场合。使得对于恒流源的研究和改进的需求日益增大。很多情况下采用恒流源，可以减少不必要的人力和物力，有效的提高效率，并且采用恒流源的电路稳定性也能得到很好的保证。恒流源还用作有线通信远供电源和电泳、电解、电镀等化学加工装置电源。再有，在电子显微镜、电子束加工机、离子注入机等电子光学设备中聚焦线圈的供电电源等等都用到恒流源。很多情况下使用恒流源启动设备，不但可以省去许多复杂的启动机器，还能有效的提高启动质量。所以，对于恒流源的研究很有必要。

1.2 恒流源的发展现状

目前，恒流源的发展速度突飞猛进，从局部使用的恒流源到广泛使用的恒流源，从传统的模拟恒流源到现在的数控恒流源，从低精度的恒流源到高精度的恒流源，恒流源的设计和生产都出现了很大的进步。

半导体集成技术的发展使得恒流源的发展达到了一个新的高度，长期以来使用大量分离元件构成的恒流源，现在可以集成到一块很小的硅片上，而且只需要数量很小的元件，大大缩小了恒流源的体积和重量，同时也简化了设计和调试的程序，而且提高了稳定性和可靠性。

我国恒流源的研发还在发展中，水平和国际水平仍有一定的差距，国产的设备大多数属于稳压型而不是恒流型，导致恒流源在我国使用的场合有所限制。

1.3 恒流源未来的发展方向

在未来，恒流源的发展将会越来越迅速，越来越符合各种场合的需求，对恒流源的要求也将越来越高。一个恒流源是否能输出我们想要的电流是非常关键的，输出电流的精准度也是非常重要的。在很多情况下，输出电流是否达标直接影响实验以及实践结果的准确性，所以恒流源的稳定性至关重要。未来，恒流源将会更加智能化，一个恒流源不仅只能输出一种想要的电流，而且可以通过控制精密采样电阻的大小来随时改变输出电流的大小，来满足各种情况下的需求。同时，随着信息技术的飞速发展，恒流源会朝着数字化、智能化的方向发展也是毋庸置疑的。恒流源的发展永远不会停步不前，随着时代的进步，对恒流源的要求也在不断的提高，可以利用的水平也在不断的提高，未来，恒流源的技术会越来越完善。

第二章 恒流源理论

2.1 恒流源基本知识

本节介绍恒流源的定义、恒流源的功能和恒流源的应用。

2.1.1 恒流源的定义

恒流源，顾名思义是一种输出为稳定电流的电源，和恒压源类似，恒压源是输出为稳定电压的电源，例如生活中常见的蓄电池，干电池，在接不同负载时，输出电压对一定范围内变化的负载时是稳定的，而恒流源是指在接入不同负载时，流过负载的电流要是恒定的，理想情况是输出电流保持不变，现实中是无法做到的，所以我们所说的恒流源是指输出电流基本恒定，纹波电流很小。

2.1.2 恒流源的功能

恒流源被应用在很多集成电路和电子线路中，在很多电路中充当必不可少的角色。恒流源可以给晶体管提供偏流，用来稳定其工作点；作为三极管集电极的有源负载，可以大大提高三极管的增益；同时在集成稳压器当中，由恒流源构成的基准电压电路是非常重要的组成部分。恒流源的功能远不止这些，它应用的范围非常广阔，发展前景十分乐观。为了让恒流源更加适应时代的发展，满足社会技术发展的需求，研究恒流源成了一项必要的工作，也是一件非常有意义的工作。

2.1.3 恒流源的应用

①在使用通用的充电器对蓄电池进行充电时，随着电池电压的升高，充电器的输出电流相应减小，为了保持充电器的正常工作，必须随时调整充电器的充电电压，以达到对电池进行恒流充电的目的，用恒流源充电时，电压不需要随着电池电压的升高进行调整，也不需要在对不同电池充电的时候更换充电器，大大的降低了充电成本和提高了充电效率。

②在很多仪器中会用到各种真空电子管，其中的灯丝非常的脆弱，如果不能利用恒流工作，灯丝的寿命会受到非常大的影响，所以在很多精密的设备中，高精度的，高稳定性的恒流源是极其重要的。

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