快速響應V／I變換電路的實現

摘要：針對一些電流型負載驅動需要一定的電流，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電流電路，該電路可增大驅動電流，并可實現電流的快速動態響應(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。
關鍵詞：電流驅動；快速響應；消除過沖

0 引言
在一些驅動電路中，有些器件特性與電流成線性關系，為電流型驅動器件。這些器件(如半導體激光器)在不適當的工作條件下，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20 ns的脈沖，因此，可對圖2電路進行仿真。