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先上图,图里面的431也可以是别的基准源(比如LT1004之类的)甚至可以是一个简单的稳压二极管。需要说明的时,此电路并非本人原创,也不知道作者是谁,偶然看到后,分析了一番觉得设计得很精妙。实际使用时工作也很稳定,所以分享给大家。

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电压基准芯片大家都用过吧?比如最常见的431,串一个电阻连接到VCC和地之间,就可以获得2.495V的基准电压。虽然简单,但是我们实际使用时候肯定都会遇到这样的情况,那就是如果供电电压发生了变化,那么因为通过431的电流也会相应的发生变化,导致431输出的基准电压也会在一个很小的范围内浮动。这个浮动大小受431生产工艺的影响较大,大多时候因为这个浮动范围很小,所以可以不去理会,但是在对基准源的稳定性要求高的场合就不行了。一般的解决方案是使用更高精度的基准芯片,比如前文提到过的LT1004;又或者是进行一次预稳压,即使用线性稳压器件如78XX之类的稳压器先获取一个相对稳定的电压用来给基准芯片供电。

那有没有第三种方法呢,那就是本文开头提供的电路了。即利用运放获得一个稳定的恒流源给基准芯片供电。具体怎么实现的,我们来分析一下。

首先,刚上电的时候,运放输出端肯定是没有电流输出的。此时,431尚未启动,对地表现为断路。由于电阻R7的存在运放的非反相输入端获得了一个初始电压(理想情况下此电压应该等于VCC,因为后续电路的影响可能达不到,但肯定能使运放开始输出电流),此电压高于反相输入端的电压(反相端初始因为运放没有输出电流所以电压为0),于是运放输出端开始输出电流,431两端的电压开始升高,直到431正常启动。此时,因为431的存在,运放的非反相输入端电压恒定为2.495V。根据运放特性,运放会竭力保证反相输入端的电压等于非反相输入端,由于R5和R6的分压,运放输出电压为2.495/R5 * (R5+R6) = 3.86V可以满足要求。此时这个电路达到了稳态,431的工作电流为(VCC-2.495)/R7 +(3.86-2.495)/R4,因为R7阻值巨大,所以可以认为431工作电流=(3.86-2.495)/R4=0.002A即2mA,为手册上推荐的最佳值。

然后我们来看看VCC的电压波动时会发生什么。还是因为R7是一个阻值巨大的电阻,根据上面的计算公式,VCC每变化1V,431的工作电流变化1/R7 = 0.0000005A=0.5uA。连1微安都不到。所以除非VCC电压有成百上千V的变化,否则对431工作电流的影响都是微乎其微。431永远工作在2mA的恒定电流中,任VCC如何变化,都不会发生改变。保证其能一直输出稳定的参考电压。