为什么这个恒流源电路不能恒流？

Question

采用运算放大器+NMOS+PMOS的方案，输出电流随着电源电压增大而增大，并且实际输出电流与计算值也不相符合，看一下。
我将Q1,M1,分别换成NPN三极管，PNP三极管也是同样的现象。

Answer 1

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这个恒流源设计的目标是维持一个稳定的输出电流，不受电源电压变化的影响。从您提供的电路图来看，这是一个基于运算放大器的电流控制电路，但有几个关键点可能导致了它不能实现预期的恒流特性：

1. 反馈机制：电路中似乎缺少确保恒流的关键负反馈机制。通常，恒流源会通过比较输出电流的感应（通常是通过一个电阻上的电压降）与参考电压，然后调整驱动MOS管的栅极电压以保持电流恒定。在这个电路中，虽然有R1作为可能的电流感应电阻，但其反馈信号并没有直接用于调整运放的输出，这可能是因为缺少必要的连接或配置。

2. MOS管驱动：电路中使用了一个NMOS（M1）和一个PMOS（Q1），但它们的驱动方式可能不正确或不充分优化。特别是PMOS Q1，它的栅极直接连接到运放的输出，但是没有明确的机制来确保其工作在线性区以稳定地控制电流。通常，控制NMOS的导通程度是实现恒流的一种方式，而PMOS在这里的角色如果不是为了提高驱动能力，其连接方式可能需要重新考虑。

3. 参考电压稳定性：电路中的参考电压（1.23V）是通过某种方式产生的，但未显示其具体来源。确保参考电压的稳定对维持恒流至关重要。如果这个参考电压随电源电压波动，那么输出电流也会相应变化。

4. 负载效应：电路没有明显的措施来补偿负载变化对输出电流的影响。理想情况下，恒流源应能维持恒定的电流输出，即使负载电阻变化。

解决方案建议：

• 增强反馈机制：确保运放的输出是基于输出电流与参考电压的差值进行调整。可以将R1的一端连接到运放的反相输入端，并通过一个电阻分压网络将参考电压引入正相输入端，形成闭环控制。

• 优化MOS管驱动：对于NMOS M1，正确的驱动是通过运放调整其栅极电压，使之根据反馈调整以维持恒定的DS电流。对于PMOS Q1，如果目的是提供更高的驱动能力或保护，确保其栅极电压调节得当，使其工作在线性区。

• 稳定参考电压：使用一个更稳定的电压基准芯片（如TL431）或者利用齐纳二极管产生稳定的参考电压，以减少电源电压波动的影响。

• 负载补偿：考虑增加负载补偿机制，比如在反馈路径中加入与负载电阻相关的元件，确保电流输出的稳定性。

由于实际电路调整需要具体测试和调试，上述建议提供了一个理论上的修正方向。实际操作时，可能需要微调电阻值和检查所有组件的工作条件，确保它们都在其指定的工作范围内。