一、結(jié)果
電路中1個運放和4個電阻組成的就是模電教科書上的“單位減法器”(如果把圖中的 VREF 換成地,它的輸出-輸入關(guān)系就是:VOUT = ΔVIN = VIN+ - VIN-),只不過有兩個“正輸入端”VIN+ 和 VREF,所以
VOUT = VIN+ + VREF - VIN- = ΔVIN + VREF

于是,這種恒流源可以分為3部分:一個單位減法器,一個電流采樣電阻 RS 和一個反饋跟隨器.(這種恒流源其實是“電壓-電流變換器”或者“壓控恒流源”,當(dāng)輸入電壓ΔVIN為常量時,便成了恒流源.)

其中,“單位減法器”在這里的作用就是維持“輸出電壓為輸入電壓和參考電壓之和”,即維持VOUT = ΔVIN + VREF,或者
VOUT - VREF = ΔVIN .
由電路結(jié)構(gòu)可見,VOUT - VREF 正是采樣電阻RS 上的電壓,于是便可以維持“采樣電阻RS 上的電壓為常量ΔVIN”,根據(jù)歐姆定律,控制了電壓,當(dāng)然也就控制了電流:
IOUT = ΔVIN / RS

二、過程
上面的說法似乎有些“抽象”,因為它直接說了最終結(jié)果,而沒有說實現(xiàn)結(jié)果的過程.維持這個結(jié)果的過程就是“深負(fù)反饋”.因為有個運放,“深反饋”是毫無疑問的,關(guān)鍵就是是否“負(fù)”.
我們假設(shè)IOUT↑,那么IOUT RS↑,當(dāng)VOUT還來不及變化的時候,就會有VREF = VOUT - IOUT RS↓,既然VREF是“正輸入端”之一,當(dāng)然會導(dǎo)致VOUT↓,而VOUT↓顯然會減小輸出電流.
由IOUT↑出發(fā)得到IOUT↓的結(jié)果,因此電路對于IOUT 是負(fù)反饋,趨向于使它保持穩(wěn)定.


三、說明
一般情況下,分析這種負(fù)反饋的電路,都可以分三步:
第一步:只看結(jié)果,不問過程.就是假設(shè)電路已經(jīng)達(dá)到“平衡狀態(tài)”,即“運放輸入端虛短”的狀態(tài),然后根據(jù)各個參數(shù)的關(guān)系列方程.
但是,存在“平衡狀態(tài)”,能否達(dá)到這個平衡狀態(tài),能否穩(wěn)定呢?于是——
第二步再考慮平衡狀態(tài)能否達(dá)到.這首先要分析電路極性,假設(shè)輸出變大或變小,從輸出端沿反饋網(wǎng)絡(luò)回到輸入端,看凈輸入量朝哪個方向變化,如果凈輸入量的變化趨向于抵消假設(shè)的變化,那就是負(fù)反饋,如同不倒翁;否則就是正反饋,正反饋的平衡狀態(tài)就如同筆尖朝下立著的鉛筆,是幾乎無法維持的.
第三步還要考慮平衡狀態(tài)的穩(wěn)定,這一步初學(xué)者有時可以不管,但真正做產(chǎn)品必須考慮.這一步其實就是為了解決“當(dāng)頻率很高的時候,不倒翁會不會變成鉛筆”的問題.學(xué)過自控原理的人都該知道那個“極點在坐標(biāo)系左半平面還是右半平面”的判別準(zhǔn)則,還應(yīng)該知道什么“超前/滯后校正”,那些東西就是為了解決負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性的.

上面把那個反饋電壓稱為VREF 也是有歷史淵源的.用過AD公司的儀表放大器,諸如AD620之類的,立刻就能明白我什么這么叫它.