如何最大程度减少误差呢？选择外部电阻是关键

改进型Howland电流源非常受欢迎，因为它可以驱动接地负载。允许相对较高电流的晶体管可以用MOSFET取代，以便达到更高的电流。这种电流源的精度取决于放大器和电阻，电阻容差又会影响电路的精度……

那么，如何选择外部电阻以最大程度减少误差？请继续往下看

图1：改进型Howland电流源驱动接地负载

通过对改进型Howland电流源进行分析，可以得出传递函数：

提示1：设置R₂+R=R₄

在公式1中，负载电阻影响输出电流，但如果我们设置R₁=R₃和R₂+R₅=R₄，则方程简化为：

此处的输出电流只是R₃，R₄和R₅的函数。如果有理想放大器，电阻容差将决定输出电流的精度。

提示2：设置R_L=n × R₅

为减少器件库中的总电阻数，请设置R₁=R₂=R₃=R₄。现在，公式1简化为：

如果R₅=R_L，则公式进一步简化为：

此处的输出电流仅取决于电阻R₅。

某些情况下，输入信号可能需要衰减。例如，在处理10V输入信号且R₅=100Ω的情况下，输出电流为100mA。要获得20mA的输出电流，请设置R₁=R₃=5R₂=5R₄。现在，公式1简化为：

如果R_L=5R₅=500Ω，则：

提示3：R₁/R₂/R₃/R₄的值较大

当R₁/R₂/R₃/R₄的值较大时，可改进电流精度。大多数情况下，R₁=R₂=R₃=R₄，但R_L≠R₅，因此输出电流如公式3所示。例如，在R₅=100Ω且R_L=500Ω的情况下，图2显示电阻R₁与电流精度之间的关系。要达到0.5%的电流精度，R₁必须至少为40kΩ。

图2：R₁与输出电流精度之间的关系

提示4：电阻容差影响电流精度

实际电阻从来都不是理想的，每个电阻都具有指定的容差。图3显示了示例电路，其中R₁= R₂=R₃=R₄=100kΩ，R₅2=100Ω，而且R_L=500Ω。在输入电压设置为0.1V的情况下，输出电流应该为1mA。

图3：I_OUT=1mA的示例电路

表1显示由于不同电阻容差而导致的输出电流误差。

表1：*最差情况输出电流误差（%）与电阻容差（%）

为达到0.5%的电流精度，请为R₁/R₂/R₃/R₄选择0.01%的容差，为R₅选择0.1%的容差，为R_L选择5%的容差。0.01%容差的电阻成本昂贵，因此更好的选择是使用集成差动放大器（例如 AD8276，它具有更好的电阻匹配，而且更加经济高效）。

在设计改进型Howland电流源时，需要选择外部电阻，使得输出电流不受负载电阻的影响。但是呢，电阻容差又会影响精度，所以必须在精度和成本之间权衡考虑。
此外，放大器的失调电压和失调电流也会影响精度，务必查阅数据手册，确定放大器是否满足电路要求。

本文转载自：亚德诺半导体
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