直流恒流源电路是由5路电流负反馈电路组成,根据三极管特性曲线。当确定三极管基极电流IB,通过三极管的β值放大,可确定集电极电流IC,由其输出特性曲线可知,当UCE电压变化时,ICQ电流基本维持不变,利用这一特性设计恒流源电路,如图3所示。
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图3中,T1~T5是由晶体管9012组成的5路恒流源电路,每路恒流源电路通过上偏置电阻R4和下偏置电阻R5把基极偏置成2.5 V电压,这时9012发射极得到3 V电压,5 V电源减去发射极3 V电压再除以发射极电阻可得到恒定电流。5路恒流源分别输出0.1 mA、0.01 mA、0.001 mA、0.1μA、0.1μA的恒流。如果设置5档:2.5 kΩ、25 kΩ、250 kΩ、2.5 MΩ、25 MΩ,也就是说前4档最大电阻产生最大直流电压为250 mV、第5档产生最大电压为2.5 V,前4档最大电压250 mV通过A4放大10倍后为2.5 V,第5档最大电压2.5 V通过A3缓冲跟随也产生了2.5 V电压。
第6档和第7档为交流档,ICL8038函数发生器的2引脚每隔10 s轮流输出两种频率f1和f2,这两种频率主要用于实验人体两点间阻抗的误差,输出正弦波电压通过A1放大器7引脚输出,施加到T6、T7的恒流源电路的基极。引起基极电流变化,从而导致IC集电极电流变化。如果将该电流施加到人体电阻R上,那么人体就会产生交变电压,回馈至后续A2交流放大器。
2.3 交流电压测量电路设计
由运算放大器A2和二极管D5、D6组成线性整流电路。D1、D2、D3、D4接运算放大器A2的输入端,实现过压保护功能。C9是输入端耦合电容,R11是运算放大器A2的负反馈电阻,用于稳定工作点。C13是充放电电容,并有隔直流作用。R15、VR4与D5、R13构成分压器,调节VR5可改变输出电压,供校正时使用R14、C14组成平滑滤波器。其工作原理:当输入信号电压UX为正极性时,首先经过运算放大器A2进行放大,再通过C13、D5、R13、VR4、R15、模拟地对C13充电。D5整流后的电压施加到负载R14。当UX为负极性时,此时经过模拟地、R15、VR4、R12、D6、C13、A2,C13缓慢放电。整流后的电压通过B1、B2运算放大器比例放大,可分别输出交流两档正弦电压平均值,从而转换为在交变电压下通过人体变化的电阻抗。
该电路有两个特点:第一,当输入交流电压UX=0时,运算放大器A2的输出电压也是0 V;第二,由于A2的放大作用,即使输入信号较弱,也能保证D5、D6在较强信号下工作,避免了二极管在小信号检波时引起的非线性失真。