提高ERT電流源帶負載能力的方法

　　3 改進型ERT 激勵源及其帶負載能力測試

　　3.1 ERT電流源帶負載能力提高的原理

　　限制VCCS 帶負載能力提高的原因是隨著負載的增大運算放大器的輸入或者輸出端口電壓超出了它們能夠承受的范圍。如圖3 所示,在± 15V 供電的情況下,AD620 參考端的最大參考電壓V ref= ± 13.4V,輸出電壓范圍為 Vo =-13.4V～13.5V,TL084 的輸入電壓范圍 V+ =Vcm= - 1 2 V～1 4 V ,輸出最大電壓為± 1 2 V ,即 Vr= ± 12V。

圖3 基于雙運放的VCCS 改進型電路。

　　通過增加反饋電路的方法對基于雙運放傳統型VCCS 做了改進,提高其帶負載能力,改進型電路如圖3所示,它與圖1 所示電路的區別就是增加了R1、R2 兩個反饋電阻。

　　下面從理論方面推導一下上述改進型電路提高恒流源帶負載能力的原理,假設AD620 的增益G=1,根據放大器虛斷、虛短的概念得到:

　　由上面兩式消去 V r, 得：

　　選擇電阻時我們令 R1 = R2 ,得到：

　　所以在改進的電路中：

　　未改進之前電路中：

　　對比6 式和7 式可知, 在改進型的電路中,放大器輸入輸出端及參考端的電壓得到了“均衡”的分配,傳統型電路中AD6 2 0 的輸出端電壓 Vo 和參考電壓r V 更容易達到飽和從而產生失真,影響了電路的帶負載能力。

　　3.2 改進型ERT電流源帶負載能力測試

　　由式5 看出,改進型電流源要產生與原來相同大小的電流,R3 需要減少一半,它作為AD620 的負載電阻不能太小,否則影響恒流特性。所以改進型電路提高帶負載能力的前提條件是保證R3 不能使波形失真。圖3 中反饋電阻R1、R2 取值20K Ω,電流產生電阻R3 取200Ω, 采用同樣的測試條件和方法, 恒流特性測試數據如表2 所示。

表2 改進型VCCS 恒流特性測試

圖4 改進型VCCS 電流隨負載變化曲線。

　　根據測試數據,改進型恒流源電路的電流隨著負載電阻變化的變化曲線如圖4 所示, 從曲線可以看到, 當負載大于16 91. 5 Ω后, 電流才有明顯變小趨勢。通過示波器觀察發現當負載電阻大于1750 Ω時,AD620 輸出電壓V o 正弦波峰谷開始出現變形失真, 改進型VCCS 的最大負載約為1750 Ω對比兩個恒流源電流隨負載變化的曲線可以看到,改進型恒流源的確提高了帶負載能力。

　　4 結束語

　　本文介紹了一種提高ERT 傳統型雙運放VCCS 帶負載能力的方法, 通過增加反饋電路, 使放大器各端口電壓得到更“均衡”的分配,提高了VCCS 帶負載能力。

　　由AD620 和TL084 組成的VCCS 測試數據表明,恒流源最大帶負載能力由原來的1200 Ω提高到1750 Ω。這種方法簡單實用,僅僅在傳統電路的基礎上增加了兩個反饋電阻,使VCCS 實用性更強。