Источник тока расширяет диапазон выходных напряжений ОУ

Операционный усилитель (ОУ) LM324 – это хороший и недорогой выбор, особенно когда нужно, чтобы входные напряжения могли достигать уровня земли. Однако, хотя диапазон его выходных напряжений формально включает в себя землю, плохая нагрузочная способность ограничивает область его применения. При выходных напряжениях ниже 0.5 В диапазон втекающих токов, которые способен принять ОУ, составляет всего от 2 до 100 мкА. Чтобы опустить нижнюю границу полезных выходных напряжений до уровня милливольт, можно добавить внешнюю схему источника втекающего тока.

Рисунок 1.	Внешний источник тока может снизить полезный уровень выходного напряжения усилителя LM324 до единиц милливольт.

Рисунок 2.	Передаточная характеристика схемы на Рисунке 1 становится линейной, начиная уже с уровня милливольт.

В схеме на Рисунке 1 Q₁, Q₂ и R₃ образуют источник, снабжающий током выход микросхемы LM324. R₄ – это нагрузка, при которой втекающий ток равен 4 мА. Транзисторы 2N2222 выбраны для этой схемы из-за их низкого напряжения насыщения. Насыщение выходной характеристики схемы определяется напряжением насыщение добавленных транзисторов Q₁ и Q₂. При использовании этого источника тока выходное напряжение линейно снижается до 22 мВ над уровнем земли. На Рисунке 2 и Рисунке 3 показаны выходные характеристики схемы. Наименьшее полезное выходное напряжение зависит от нагрузки (втекающего тока). При токе нагрузки 0.5 мА (R₄ = 30 кОм) выходное напряжение линейно, начиная с 4 мВ.

Рисунок 3.	При токе нагрузки 0.5 мА выходное напряжение изменяется линейно от 4 мВ.

Рисунок 4.	Передаточная характеристика ОУ LM324 без дополнительного источника тока.

На Рисунке 4 представлена собственная выходная характеристика ОУ LM324 при сопротивлении нагрузки R₄ = 3.9 кОм без дополнительного источника втекающего тока. Источник тока представляет для LM324 фиксированную нагрузку. Оставшийся неиспользованным в корпусе второй операционный усилитель можно сконфигурировать компаратором напряжения для отключения источника тока при выходном напряжении выше 1 В.

Материалы по теме

1. Datasheet Texas Instruments LM324
2. Datasheet CDIL 2N2222