提高ERT电流源带负载能力的方法

　　3 改进型ERT 激励源及其带负载能力测试

　　3.1 ERT电流源带负载能力提高的原理

　　限制VCCS 带负载能力提高的原因是随着负载的增大运算放大器的输入或者输出端口电压超出了它们能够承受的范围。如图3 所示,在± 15V 供电的情况下,AD620 参考端的最大参考电压V ref= ± 13.4V,输出电压范围为 Vo =-13.4V～13.5V,TL084 的输入电压范围 V+ =Vcm= - 1 2 V～1 4 V ,输出最大电压为± 1 2 V ,即 Vr= ± 12V。

图3 基于双运放的VCCS 改进型电路。

　　通过增加反馈电路的方法对基于双运放传统型VCCS 做了改进,提高其带负载能力,改进型电路如图3所示,它与图1 所示电路的区别就是增加了R1、R2 两个反馈电阻。

　　下面从理论方面推导一下上述改进型电路提高恒流源带负载能力的原理,假设AD620 的增益G=1,根据放大器虚断、虚短的概念得到:

　　由上面两式消去 V r, 得：

　　选择电阻时我们令 R1 = R2 ,得到：

　　所以在改进的电路中：

　　未改进之前电路中：

　　对比6 式和7 式可知, 在改进型的电路中,放大器输入输出端及参考端的电压得到了“均衡”的分配,传统型电路中AD6 2 0 的输出端电压 Vo 和参考电压r V 更容易达到饱和从而产生失真,影响了电路的带负载能力。

　　3.2 改进型ERT电流源带负载能力测试

　　由式5 看出,改进型电流源要产生与原来相同大小的电流,R3 需要减少一半,它作为AD620 的负载电阻不能太小,否则影响恒流特性。所以改进型电路提高带负载能力的前提条件是保证R3 不能使波形失真。图3 中反馈电阻R1、R2 取值20K Ω,电流产生电阻R3 取200Ω, 采用同样的测试条件和方法, 恒流特性测试数据如表2 所示。

表2 改进型VCCS 恒流特性测试

图4 改进型VCCS 电流随负载变化曲线。

　　根据测试数据,改进型恒流源电路的电流随着负载电阻变化的变化曲线如图4 所示, 从曲线可以看到, 当负载大于16 91. 5 Ω后, 电流才有明显变小趋势。通过示波器观察发现当负载电阻大于1750 Ω时,AD620 输出电压V o 正弦波峰谷开始出现变形失真, 改进型VCCS 的最大负载约为1750 Ω对比两个恒流源电流随负载变化的曲线可以看到,改进型恒流源的确提高了带负载能力。

　　4 结束语

　　本文介绍了一种提高ERT 传统型双运放VCCS 带负载能力的方法, 通过增加反馈电路, 使放大器各端口电压得到更“均衡”的分配,提高了VCCS 带负载能力。

　　由AD620 和TL084 组成的VCCS 测试数据表明,恒流源最大带负载能力由原来的1200 Ω提高到1750 Ω。这种方法简单实用,仅仅在传统电路的基础上增加了两个反馈电阻,使VCCS 实用性更强。