运算放大器通常用于在工业流程控制、科学仪器和医疗设备等各种应用中产生高性能电流源。《模拟对话》1967年第1卷第1期上发表的“单放大器电流源”介绍了几种电流源电路，它们可以提供通过浮动负载或接地负载的恒流。在压力变送器和气体探测器等工业应用中，这些电路广泛应用于提供4 ma至20 ma或0 ma至20 ma的电流。
图1. 改进型howland电流源驱动接地负载
图1所示的改进型howland电流源非常受欢迎，因为它可以驱动接地负载。允许相对较高电流的晶体管可以用mosfet取代，以便达到更高的电流。对于低成本、低电流应用，可以去除晶体管，如《模拟对话》2009年第43卷第3期“精密电流源的心脏：差动放大器”所述。
这种电流源的精度取决于放大器和电阻。本文介绍如何选择外部电阻以最大程度减少误差。
通过对改进型howland电流源进行分析，可以得出传递函数：
提示1：设置r2 + r5 = r4
在公式1中，负载电阻影响输出电流，但如果我们设置r1 = r3和r2 + r5 = r4， 则方程简化为：
此处的输出电流只是r3、r4和r5的函数。如果有理想放大器，电阻容差将决定输出电流的精度。
提示2：设置rl = n × r5
为减少器件库中的总电阻数，请设置r1 = r2 = r3 = r4。现在，公式1简化为：
如果r5 = rl，则公式进一步简化为：
此处的输出电流仅取决于电阻r5。
某些情况下，输入信号可能需要衰减。例如，在处理10 v输入信号且r5 = 100 ω的情况下，输出电流为100 ma。要获得20 ma的输出电流，请设置r1 = r3 = 5r2 = 5r4。现在，公式1简化为：
如果rl = 5r5 = 500 ω，则：
提示3：r1/r2/r3/r4的值较大，可以改进电流精度
大多数情况下，r1 = r2 = r3 = r4，但rl ≠ r5，因此输出电流如公式3所示。例如，在r5 = 100 ω且rl = 500 ω的情况下，图2显示电阻r1与电流精度之间的关系。要达到0.5%的电流精度，r1必须至少为40 kω。
图2. r1与输出电流精度之间的关系。
提示4：电阻容差影响电流精度
实际电阻从来都不是理想的，每个电阻都具有指定的容差。图3显示了示例电路，其中r1 = r2 = r3 = r4 = 100 kω，r5 = 100 ω，而且rl = 500 ω。在输入电压设置为0.1 v的情况下，输出电流应该为1 ma。表1显示由于不同电阻容差而导致的输出电流误差。为达到0.5%的电流精度，请为r1/r2/r3/r4选择0.01%的容差，为r5选择0.1%的容差，为rl选择5%的容差。0.01%容差的电阻成本昂贵，因此更好的选择是使用集成差动放大器(例如 ad8276，它具有更好的电阻匹配，而且更加经济高效。
图3.iout= 1 ma的示例电路
表1. 最差情况输出电流误差(%)与电阻容差(%)
结论
在设计改进型howland电流源时，需要选择外部电阻，使得输出电流不受负载电阻的影响。电阻容差会影响精度，必须在精度和成本之间权衡考虑。放大器的失调电压和失调电流也会影响精度。请查阅数据手册，确定放大器是否满足电路要求。可以使用multisim进行仿真，了确这些规格对精度产生的影响。集成差动放大器具有较低的失调电压、失调电压漂移、增益误差和增益漂移，可以经济高效地 实现精确稳定的电流源。