一種可實(shí)現快速響應的V/I電路的設計方法

　0 引言

　　本文通過(guò)電流驅動(dòng)負載，設計了一種具有快速響應的電壓轉電流電路，同時(shí)采用PSPICE里的實(shí)際模型對電路進(jìn)行了仿真，仿真響應時(shí)間為百ns。故該電路的設計對高速網(wǎng)絡(luò )中有一定的參考價(jià)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(lái)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(lái)進(jìn)行分類(lèi)(可分為四類(lèi))。本電路采用電流串聯(lián)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(shí)基本放大器的增益，AS|RL=0分別是短路時(shí)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(wǎng)絡(luò )的負載效應電阻。由公式可見(jiàn)，電流串聯(lián)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(chǎn)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(guān)系為：

　　圖2中的Cl為補償電容，用于消除電路所產(chǎn)生的過(guò)沖。R7和R8為限流電阻，可用于保護三極管，R4為實(shí)際電路中假設的負載。設輸入電壓為上升下降時(shí)間均為20 ns的脈沖，因此，可對圖2電路進(jìn)行仿真。

　　3 仿真結果

　　若取R5為1 kΩ，R1為470 Ω，R3為O.5 Ω，其所得到的理論電流為I=0.94U。當輸入為O.5 V時(shí)，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(guò)程中會(huì )產(chǎn)生震蕩過(guò)沖，且電流越大，過(guò)沖越嚴重。而在2腳與6腳之間增加補償電容時(shí)，過(guò)沖消除，此時(shí)的仿真結果如圖4所示。當改變輸入電壓時(shí)，其輸出也與理論基本接近，而且具有更好的線(xiàn)性關(guān)系，此時(shí)的仿真結果如圖5所示，其電流接近1 A。