《電子技術(shù)應用》
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快速響應V/I變換電路的實現(xiàn)
魏之明 付翔
摘要: 針對一些電流型負載驅(qū)動需要一定的電流,,同時還需要有較快的響應速度的問題,。文中通過PSPICE并采用實際的器件模型仿真了一種電壓轉(zhuǎn)電流電路,該電路可增大驅(qū)動電流,,并可實現(xiàn)電流的快速動態(tài)響應(時間為百ns級),,同時可以消除響應中的振蕩,,且具有較好的線性度。
關(guān)鍵詞: V/I變換 補償電容 PSPICE
Abstract:
Key words :

  0 引言

  在一些驅(qū)動電路中,,有些器件特性與電流成線性關(guān)系,,為電流型驅(qū)動器件。這些器件(如半導體激光器)在不適當?shù)墓ぷ鳁l件下,,可能會造成性能的急劇惡化乃至失效(如有些激光器在極短時間內(nèi)的電流過沖都就有可能導致激光器損壞),。因此,在應用運放反饋回路的基礎上,,不僅要保證電流的線性度,,而且還要消除階躍過程中的過沖問題。本文通過電流驅(qū)動負載,,設計了一種具有快速響應的電壓轉(zhuǎn)電流電路,同時采用PSPICE里的實際模型對電路進行了仿真,,仿真響應時間為百 ns,。故該電路的設計對高速網(wǎng)絡中有一定的參考價值,。

  1 電壓轉(zhuǎn)電流的理論分析

  由集成運放搭建的反饋電路一般均可用圖1所示的方框圖來表示,可根據(jù)輸出信號為電流和電壓以及反饋信號為電壓電流來進行分類(可分為四類),。本電路采用電流串聯(lián)負反饋的形式,,其輸入和輸出阻抗為:

快速響應V/I變換電路的實現(xiàn)

快速響應V/I變換電路的實現(xiàn)    

  其中Ri、R0是基本放大器的輸入,、輸出電阻,;A是負載為RL時基本放大器的增益,AS|RL=0分別是短路時的基本放大器的源增益,,其中,,。這里所指的基本放大器均應包括反饋網(wǎng)絡的負載效應電阻,。由公式可見,,電流串聯(lián)具有跨導放大器的特性,即具有較高的輸入阻抗和輸出阻抗,。

  2 用PSPICE建立仿真電路

  圖2所示是一種電壓轉(zhuǎn)電流的電路圖,,電路中的運放和三級管都是使用常規(guī)產(chǎn)品型號。采用的運放為高速運放,,三極管為高頻率器件,,兩者的高頻率配合使得該電壓轉(zhuǎn)電流電路能夠有更快的響應速度以及更高的帶寬。由運放的虛短和虛斷特性以及R1=R2,,R5=R6可以推出負載電流和電壓的關(guān)系為:快速響應V/I變換電路的實現(xiàn)

快速響應V/I變換電路的實現(xiàn)

  圖2中的Cl為補償電容,,用于消除電路所產(chǎn)生的過沖。R7和R8為限流電阻,,可用于保護三極管,,R4為實際電路中假設的負載。設輸入電壓為上升下降時間均為20 ns的脈沖,,因此,,可對圖2電路進行仿真。

快速響應V/I變換電路的實現(xiàn)

  3 仿真結(jié)果

  若取R5為1 kΩ,,R1為470 Ω,,R3為O.5 Ω,其所得到的理論電流為I=0.94U,。當輸入為O.5 V時,,其仿真結(jié)果如圖3所示,可以看出,,該方式下,,在上升和下降過程中會產(chǎn)生震蕩過沖,且電流越大,過沖越嚴重,。而在2腳與6腳之間增加補償電容時,,過沖消除,此時的仿真結(jié)果如圖4所示,。當改變輸入電壓時,,其輸出也與理論基本接近,而且具有更好的線性關(guān)系,,此時的仿真結(jié)果如圖5所示,,其電流接近1 A。

快速響應V/I變換電路的實現(xiàn)

  從上述這些仿真結(jié)果可以看出,,該電路具有較快的上升和下降時間,,其數(shù)值接近100 ns。

  4 結(jié)束語

  本文介紹了一種可實現(xiàn)快速響應的V/I電路的設計方法,,該電路采用合理的補償電容來消除電路中的過沖,,其響應時間為百ns級,而且可以加大驅(qū)動電流,??捎糜隍?qū)動電流型負載器件。仿真電路采用PSPICE中的實際器件模型,,因而更接近實際搭建的電路,,因此,該方法對驅(qū)動高速電流型負載有一定的實際應用參考價值,。

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