恒流源 - 基于精密电压调节器TL431的三种应用电路的设计与实现

　　3、恒流源电路

　　

　　图3  恒流源电路

　　恒流源是模拟集成电路中广泛使用的一种单元电路，传感器的信号调理电路也经常要用到恒流源。采用TL431可以构成精密恒流源电路。电路如图3所示。输出电流为

　　

　　式中β为三极管的电流放大倍数。应选取β较大的三极管，例如9015，其β约为150，也可以选用复合管。β值越大，温漂系数越小，恒流值越稳定。运放A应选用高输入阻抗的运算放大器，例如CA3140。

　　4、IV转换电路

　　在计算机自动测控系统的设计中，经常选用具有一定功能的电动组合单元作为系统的一部分，对于电动组合单元DDZ-Ⅲ型，其输出信号的标准为4～20mADC。而一般单片机应用系统信号输出只是电压信号，它能处理的也只有电压信号，因此需要电流电压转换。

　　图4为采用TL431设计的4～20mA0～5V电流电压转换电路。该电路设计思路如下：

　　

　　图4   4～20mA/0～5V转换电路

　　首先4～20mA电流经过电阻x变为（4～20mA）x的电压，再减去基准电压y，得到输出电压UO=（4～20mA）x（kΨ）-y（V）。因为4mA电流对应输出电压0V，20mA电流对应输出电压5V，所以

　

　　解上述两个方程，得到x=5/16kΨ，y=5/4V

　　于是输出电压U0=（4～20mA）×5/16（kΨ）-5/4（V）

　　图4中U0=（4～20mA）R（1+Rf/R1）-Rf/R1*VREF=（4～20mA）R×1.5-0.5×2.5，式中R=（5/16）/1.5=208.33Ψ，R采用200Ψ固定电阻和10Ψ微调电阻串联。

　　5、结束语

　　本文采用TL431设计了输出电压稳定的线性不平衡电桥、精密恒流源和IV转换电路，电路结构设计简单、新颖、实用，可广泛用于模拟电子电路，特别是传感器的信号调理电路中。由于精密电压调节器TL431在电路中做基准电压，因此电路精度高，稳定性能好。