快速響應的V/I電路的設計方法介紹

　　引言
　　
　　本文通過電流驅動負載，設計了一種具有快速響應的電壓轉電流電路，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絡中有一定的參考價值。
　　
　　1、電壓轉電流的理論分析
　　
　　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負反饋的形式，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絡的負載效應電阻。由公式可見，電流串聯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所示是一種電壓轉電流的電路圖，電路中的運放和三級管都是使用常規產品型號。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系為：　　
　　圖2中的Cl為補償電容，用于消除電路所產生的過沖。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20ns的脈沖，因此，可對圖2電路進行仿真。
　　
　　3、仿真結果
　　
　　若取R5為1kΩ，R1為470Ω，R3為O.5Ω，其所得到的理論電流為I=0.94U。當輸入為O.5V時，其仿真結果如圖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系，此時的仿真結果如圖5所示，其電流接近1A。　　
　　從上述這些仿真結果可以看出，該電路具有較快的上升和下降時間，其數值接近100ns。
　　
　　4、結束語
　　
　　本文介紹了一種可實現快速響應的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，而且可以加大驅動電流。可用于驅動電流型負載器件。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，該方法對驅動高速電流型負載有一定的實際應用參考價值。