快速響應(yīng)V／I變換電路的實(shí)現(xiàn)

摘要：針對(duì)一些電流型負(fù)載驅(qū)動(dòng)需要一定的電流，同時(shí)還需要有較快的響應(yīng)速度的問(wèn)題。文中通過(guò)PSPICE并采用實(shí)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(dòng)電流，并可實(shí)現(xiàn)電流的快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)(時(shí)間為百ns級(jí))，同時(shí)可以消除響應(yīng)中的振蕩，且具有較好的線性度。
關(guān)鍵詞：電流驅(qū)動(dòng)；快速響應(yīng)；消除過(guò)沖

0 引言
在一些驅(qū)動(dòng)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(dòng)器件。這些器件(如半導(dǎo)體激光器)在不適當(dāng)?shù)墓ぷ鳁l件下，可能會(huì)造成性能的急劇惡化乃至失效(如有些激光器在極短時(shí)間內(nèi)的電流過(guò)沖都就有可能導(dǎo)致激光器損壞)。因此，在應(yīng)用運(yùn)放反饋回路的基礎(chǔ)上，不僅要保證電流的線性度，而且還要消除階躍過(guò)程中的過(guò)沖問(wèn)題。本文通過(guò)電流驅(qū)動(dòng)負(fù)載，設(shè)計(jì)了一種具有快速響應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)電流電路，同時(shí)采用PSPICE里的實(shí)際模型對(duì)電路進(jìn)行了仿真，仿真響應(yīng)時(shí)間為百ns。故該電路的設(shè)計(jì)對(duì)高速網(wǎng)絡(luò)中有一定的參考價(jià)值。

1 電壓轉(zhuǎn)電流的理論分析
由集成運(yùn)放搭建的反饋電路一般均可用圖1所示的方框圖來(lái)表示，可根據(jù)輸出信號(hào)為電流和電壓以及反饋信號(hào)為電壓電流來(lái)進(jìn)行分類(可分為四類)。本電路采用電流串聯(lián)負(fù)反饋的形式，其輸入和輸出阻抗為：

其中Ri、R0是基本放大器的輸入、輸出電阻；A是負(fù)載為RL時(shí)基本放大器的增益，AS|RL=0分別是短路時(shí)的基本放大器的源增益，其中，。這里所指的基本放大器均應(yīng)包括反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)電阻。由公式可見(jiàn)，電流串聯(lián)具有跨導(dǎo)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(yùn)放和三級(jí)管都是使用常規(guī)產(chǎn)品型號(hào)。采用的運(yùn)放為高速運(yùn)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(yīng)速度以及更高的帶寬。由運(yùn)放的虛短和虛斷特性以及R1=R2，R5=R6可以推出負(fù)載電流和電壓的關(guān)系為：

圖2中的Cl為補(bǔ)償電容，用于消除電路所產(chǎn)生的過(guò)沖。R7和R8為限流電阻，可用于保護(hù)三極管，R4為實(shí)際電路中假設(shè)的負(fù)載。設(shè)輸入電壓為上升下降時(shí)間均為20 ns的脈沖，因此，可對(duì)圖2電路進(jìn)行仿真。