利用跨導放大器實現開發高輸出電流脈衝源
發布時間:2020-09-18 責任編輯:lina
【導讀】本文將繼續介紹另一款跨導放大器 — 電流模式放大器OPA615,並將介紹將其用於開發高輸出電流的電流脈衝源。對於本次實驗,將會使用鮮為人知的OPA615放大器。如果查看產品說明書,您就會發現這款放大器最初是作為模擬視頻功能的 DC 恢複功能開發的,幾年前被集成到更低功耗的更小外形封裝中。
本文將繼續介紹另一款跨導放大器 — 電流模式放大器OPA615,並將介紹將其用於開發高輸出電流的電流脈衝源。對於本次實驗,將會使用鮮為人知的OPA615放大器。如果查看產品說明書,您就會發現這款放大器最初是作為模擬視頻功能的 DC 恢複功能開發的,幾年前被集成到更低功耗的更小外形封裝中。OPA615器(qi)件(jian)的(de)優(you)勢(shi)在(zai)於(yu)它(ta)具(ju)有(you)兩(liang)個(ge)跨(kua)導(dao)放(fang)大(da)器(qi)和(he)一(yi)個(ge)集(ji)成(cheng)開(kai)關(guan)。這(zhe)三(san)個(ge)元(yuan)件(jian)的(de)結(jie)合(he)能(neng)夠(gou)使(shi)器(qi)件(jian)具(ju)備(bei)極(ji)高(gao)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),實(shi)現(xian)納(na)秒(miao)脈(mai)衝(chong)積(ji)分(fen)器(qi)以(yi)及(ji)采(cai)樣(yang)保(bao)持(chi)功(gong)能(neng)。開(kai)關(guan)速(su)度(du)很(hen)快(kuai),控(kong)製(zhi)延(yan)遲(chi)時(shi)間(jian)為(wei) 2.5ns。查看圖 1 中的OPA615方框圖。

圖 1:OPA615方框圖
如圖 1 所示,第一個跨導放大器其實是一個比較器,實際上是緊挨一個開關的差分對輸入。注意:該比較器輸出是一個電流源。比較器與開關組成采樣比較器 (SC),這正是其優勢所在。運算跨導放大器 (OTA) 模塊在這裏可以忽略。
這裏的幾個重要參數是 SC 模塊的 350MHz 帶寬及 ±20mA 輸出電流容量以及開關的 2.5ns 控製傳輸延遲時間。為了增大輸出電流,我們將依次使用兩個電流鏡來提供所需的電流放大功能。一個電流鏡采用 NPN 晶體管,另一個則采用 PNP 晶體管,如圖 2 所示。

圖 2:脈衝電流源方框圖
盡管 SC 的輸出是雙極性,但我們開發的是單極性輸出,可快速評估該電源的可行性和性能。
我們將晶體管陣列用於電流鏡實施,最初是想獲得 200mA 以上的電流,但是由於封裝的散熱限製,隻能在每個電流鏡中加入三個四晶體管陣列,總共 12 個晶體管。因此,電流鏡比例是 1:11。在每個晶體管中保持相同的電流密度,避免局部過熱,敬請參見圖 3。

圖 3:NPN 電流鏡的實施
下列圖 4 給出了針對 1.8A 500ns 電流脈衝和 200mA 5ms 電流脈衝的脈衝響應。

圖 4:1.8A 500ns 電流脈衝(上),200mA 5ms 電流脈衝(下)
為避免負載引起的電流源電壓合規性限製問題,我們選擇用晶體管來處理 60V 電壓,並從 ±5V 電源單獨調整電源。在上圖中,+20V 用於電流源,而 ±5V 則用於OPA615的電源。
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