分享一个不错的Howland电流泵电路图

　　简单的电流源并不适合可变负载，因为通过负载的电流也会随着负载电阻的变化而变化。这个问题的解决方案是像 Howland Current Pump Circuit 这样的恒流源。

　　Howland 电流泵由麻省理工学院的 Bradford Howland 教授于 1962 年发明。它由一个运算放大器 IC和一个平衡电阻桥组成，即使负载电阻值发生变化，也可以通过负载保持恒定的电流值。在这里，我们将通过在硬件上构建Howland 电流源来了解其基本工作原理和电路。

　　基本 Howland 电流泵电路图

　　

　　现在，通过应用基尔霍夫电流定律和欧姆定律，我们看到输出电流等于输入电流和通过电阻器 R4 的电流之和。

　　

　　i o = i 1 +i 2

　　i o = （V 1 – V L / R 1 ） + （V A – V L / R 2 ） …（等式 1）

　　带有运算放大器的R 1和 R 2形成一个关于负载电压 V L的非反相放大器。因此，我们得到

　　V A = （1 + R 4 / R 3 ） V L … （等式 2）

　　将方程（2）中的 V A值代入方程（1），

　　我o = （V 1 – V L / R 1 ） + （（1 + R 4 / R 3 ） V L – V L / R 2 ）

　　现在，在求解 i o = AV 1 – V L /R O的值时，

　　其中，A = 1 / R 1

　　因此，从等式评估 R O ，我们将得到：

　　R O = R 2 / （（R 2 /R 1 ） – （R 4 /R 3 ））

　　为了使输出电流恒定或独立于负载电阻的输出电压，我们必须实现平衡电桥条件，即

　　R 4 / R 3 = R 2 / R 1

　　Howland 电流泵的仿真

　　Howland 电路是一种理想的电流源电路，它相对于负载电阻或电压的变化保持电流恒定。在下面的模拟视频中，您可以看到电流值是恒定的，与 R L无关。在这里，模拟运行了 3 次，使用三个不同的负载电阻值，即 1k、2k 和 3k，但无论电阻值如何，电阻上的电流都保持恒定。在这里，我们在每种情况下都获得了 9mA 的恒定电流输出。

　　所需组件

　　运算放大器 IC – LM741

　　电阻器 –（3.9k – 2 个，1K- 3 个）

　　面包板

　　9V 电源

　　连接电线

　　运算放大器 IC LM741

　　LM741运算放大器 是直流耦合高增益电子电压放大器。这是一个有8个引脚的小芯片。运算放大器 IC 用作比较两个信号，即反相信号和同相信号的比较器。在运算放大器 IC 741 中，PIN2 为反相输入端，PIN3 为同相输入端。该IC的输出引脚为PIN6。该IC的主要功能是在各种电路中进行数学运算。

　　当同相输入 （+） 处的电压高于反相输入 （-） 处的电压时，比较器的输出为高电平。如果反相输入（-）电压高于同相端（+），则输出为低电平。在此无线开关电路中，LM741 用于向 IC 4017 提供从低到高的时钟脉冲，每次通过 LDR 时。

　　LM741引脚图

　　

　　LM741的引脚配置

　　

　　测试 Howland Current Pump 硬件

　　根据欧姆定律，增加负载电阻的值也会改变其两端的电压。但是一个理想的电源应该保持恒定的电流流过负载电阻。下面是测试 Howland 电流泵电路的硬件设置，这里 9v 电源是通过 RPS（稳压电源）提供的，但也可以使用 9v 电池进行测试。在这里，我们测试了负载电阻为 2k 和 3.9k 的电路，并使用数字万用表测量了负载两端的电流。如下图所示，电流在两种情况下都保持不变。

　　

　　

　　电阻器也可以用一些有源负载代替，如电机或 LED。