Операционный усилитель находится в конфигурации неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления 1. Как всегда, выход операционного усилителя будет делать все возможное, чтобы сделать напряжения на входах + (неинвертирующий) и - (инвертирующий) идентичными. Поскольку прямое усиление равно 1, а вершина резистора R3 подключена к входу -, операционный усилитель сделает все возможное, чтобы напряжение на вершине резистора R3 было равно напряжению на входе +. Когда резисторы R1 и R2 изменяются, меняется и входное напряжение +, и операционный усилитель следит за тем, чтобы напряжение находилось на вершине резистора R3.

Теперь самое интересное. Между выходом операционного усилителя и резистором R3 находится полевой транзистор, который, по сути, представляет собой резистор, управляемый напряжением. По мере того, как выход операционного усилителя увеличивается и уменьшается, сопротивление полевого транзистора между его выводами стока и истока (называемое Rds) уменьшается и увеличивается. Чем выше напряжение затвора, тем меньше сопротивление.

Если бы цепь представляла собой просто нагрузку и R3, включенные последовательно, то при изменении сопротивления нагрузки изменился бы и ток через цепочку (закон Ома). Но этот полевой транзистор находится там; его сопротивление включено последовательно с нагрузкой. Нагрузка, полевой транзистор и R3 образуют последовательную цепочку, а операционный усилитель может регулировать сопротивление полевого транзистора. Если сопротивление нагрузки изменяется, ток через цепочку изменяется, напряжение на вершине R3 изменяется, а операционный усилитель регулирует сопротивление полевого транзистора, чтобы поддерживать напряжение R3 равным входному напряжению. R3 называют чувствительным (или шунтирующим) резистором. Операционный усилитель работает, чтобы поддерживать постоянное напряжение на нем , и благодаря закону Ома это означает, что ток через него(и остальная часть строки) постоянна. Под постоянным я подразумеваю постоянный, пока входное напряжение постоянно. Измените входное напряжение, и операционный усилитель отрегулирует полевой транзистор так, чтобы ток струны соответствовал этому напряжению.

Конечным результатом является то, что ток через нагрузку не определяется сопротивлением нагрузки. В диапазоне напряжений, с которыми может работать схема, ток через нагрузку остается постоянным даже при изменении сопротивления нагрузки. Единственное, что изменяет ток нагрузки, это + входное напряжение.

Просто ОП управляет затвором стокового толкателя (с условиями$R_{dsOn} < R_3$делать$V_{in+}=V_{in-}$и$V_{load} > 2Vt$, Vt = пороговое напряжение полевого транзистора, также известное как$V_{gs(th)}$.

Затем

Подробности

Как правило, сопротивление резистора R3 маленькое, например падение от 50 до 100 мВ при токе Imax, так как датчик тока шунтирует для ограничения потерь тепла Pd в резисторе R3, но не слишком мало. где смещение Vin вносит вклад в бюджет ошибок. Эта площадь контура датчика должна быть как можно меньше, чтобы переходные процессы не вызывали перерегулирования для ступенчатого входа из-за паразитного реактивного сопротивления и перекрестных помех от взаимной (индуктивной или емкостной) связи выходной токовой нагрузки.