ANALOG DEVICES CN-0151 Service Manual

电路笔记

利用 ADI 公司产品进行电路设计

放心运用这些配套产品迅速完成设计。
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利用 DAC、运算放大器和 MOSFET 晶体管

构建多功能高精度可编程电流源

电路功能与优势

数字控制电流源在许多应用中至关重要，如电源管理、电磁
阀控制、电机控制、阻抗测量、传感器激励和脉搏血氧仪等。
本文介绍三种利用 DAC、运算放大器和 MOSFET 晶体管构
建支持串行接口数字控制的电流源。

所选DAC为配有标准串行接口的高分辨率（14 或 16 位）、
低功耗CMOS。16 位DAC
的 8 引脚MSOP和 8 引脚SOIC两种封装。14 位DAC
提供小型 10 引脚MSOP封装。这两款DAC均与大多数DSP接
口标准兼容，而且兼容SPI、QSPI和MICROWIRE。外部基准
电压输入允许输出电平可以有许多变化，最高可达 10 V。

器件组合实现了业界领先的小 PC 板面积、低成本、高分辨率特
性。三种设计均提供低风险解决方案，并使用业界标准器件。

AD5543 提供超紧凑(3 mm × 4.7 mm)

AD5446

CN-0151

连接/参考器件

AD5446/

4006-100-006

AD5543
OP1177/

AD8510
ADR425/

ADR512

电路描述

所有三个电路的DAC都需要 5 V单电源，运算放大器需要±15
V电源。一些电路可能需要一个精确的外部基准电压源（参

见教程

各电路均有两级。第一级是输入级，由DAC和运算放大器构
成。第二级是N沟道MOSFET晶体管输出级（
它响应发送至系统的数字字而提供电流。

如
算放大器(
还调制施加于单电阻的电压。命令字通过SPI接口发送。

输出级由N沟道MOSFET晶体管(
高于运算放大器和单电阻输出的电流。单电阻R1 在电压施加
于其引脚时产生电流。晶体管调节该电流。

MT-087）。

图 1 所示，电路的输入级由电流输出DAC (AD5446)和运

AD8510)构成。它转换命令字并驱动晶体管，此外

14/16 位、高带宽、串行接口 DAC

精密、低噪声、低输入偏置电流运算
放大器

精密、低噪声 5 V/1.2 V 基准电压源

图 1 和 图 2），

NTE4153N)构成，它可提供

图

1.

使用电流输出

DAC

的电流源（未显示去耦和所有连接）

Rev.0
“Circuits from the Lab” from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices
engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction
of each circuit, and their function and performance have been tested and verified in a lab
environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit
and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, in
no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or
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Lab”. (Continued on last page)

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CN-0151

负载电流为：

其中 D 为载入 DAC 数字字的小数表示。不过，R

标称值为 9 kΩ），因此负载电流可以近似表示为：

（R

DAC

DAC

>> R1

电路笔记

DAC输出电压在引脚 9 上提供，其范围为 0 V至 1.2 V。有关
“反向“电压工作模式的更多信息，请参考
册。

该电路所用的运算放大器为

OP1177，它是一款高精度、失调

电压非常低（最大值 60 μV）的器件。当DAC在电压输出模
式工作时，低失调电压非常重要。

AD5446 数据手

当R1 = 100 Ω且VIN = 5 V时，ILOAD可在 0 mA至 50 mA范围
内进行编程，分辨率为 3 μA（14 位时的 1 LSB）。输出电源
电压约为 20 V，受MOSFET晶体管击穿电压的限制。
是非常适用于本电路的 5 V低功耗精密基准电压源。

图 2 所示电路也使用AD5446 DAC。但是，此时该DAC在“ 反
向”或电压模式下工作，通过使用

ADR512 等 1.2 V基准电压

源提供电压输出。

ADR425

N 沟道 MOSFET 晶体管与运算放大器共同构成高电流输出跟

随器电路。

从晶体管源引脚到运算放大器输入的负反馈调节流经 R1 的
电流值。

负载电流为：

当 R1 = 10 Ω 且 VIN = 1.2 V 时，ILOAD 可在 0 mA 至 120 mA
范围内进行编程，分辨率为 7 μA（14 位时的 1 LSB）。

图

2.

使用电流输出

图

3.

DAC

基于

的电流源，其中

Howland

电流源的双极性电流源（未显示去耦和所有连接）

DAC

连接为“反向”电压模式（未显示去耦和所有连接）

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