誤差補(bǔ)償改善了雙極電流吸收器
出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2024-09-29 16:10:51 | 407 次閱讀
圖 2顯示了一種更好的方法,該方法添加了差分放大器 IC 2和電阻器 R 6至 R 9,以通過對(duì) R 2兩端的電壓進(jìn)行采樣來測(cè)量 Q 1的基極電流。電阻器R 4和R 5對(duì)施加到差分放大器IC 1的誤差和參考電壓進(jìn)行縮放和求和。由于 IC 1的反相輸入連接到分流電阻器 R 1的上端而不是接地,因此參考電壓 V REF決定了施加到 Q 1 的誤差電壓,從而保持輸出縮放并允許輸出電流計(jì)算為V參考/R 1。因此,R 1兩端的調(diào)節(jié)電壓代表所需輸出電流與晶體管基極電流之和。因?yàn)榫w管本質(zhì)上“減去”其基極電流、其集電極電流,因此輸出電流沒有基極電流誤差。
您可以通過組合 IC 1和 IC 2來簡(jiǎn)化電路并保留其糾錯(cuò)特性;更好的是,您可以在圖 1 中添加兩個(gè)電阻來達(dá)到相同的效果。圖 3顯示了最終電路。要了解其工作原理,請(qǐng)將該電路視為一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器,它在 R 1上提供等于 V REF 的電壓。如果將基極電阻器 R 2短路,請(qǐng)注意電阻器 R 5和 R 6引入的任何共模誤差都會(huì)抵消,因此不會(huì)影響 Q 1的基極電壓。當(dāng)您通過 R 5和 R 4將電壓降反饋至 IC 1的輸入時(shí),代表 Q 1基極電流的 R 2兩端的電壓降會(huì)按 R 5 /R的比率增加 R 1兩端的穩(wěn)壓電壓4 .如果R 5 /R 4的比率等于R 2 /R 1的比率,則R 1兩端的電壓包括有效抵消基極電流的誤差項(xiàng)。如果 R 3 =R 4且 R 5 =R 6,則以下等式描述輸出電流 I OUT: 由于基極電流 I B出現(xiàn)兩次且符號(hào)相反并相互抵消,因此等式簡(jiǎn)化為:I OUT =(V REF /R 1 )。
為了優(yōu)化電路性能,請(qǐng)使用以下電阻比:R 2 /R 1 =R 5 /R 4、R 5 =R 6、R 3 =R 4、R 5 >>R 4和 R 3 >>R 1。在圖 3 的電路中使用標(biāo)準(zhǔn) 1% 容差電阻器可將 Q 1基極電流的誤差降低至其未補(bǔ)償水平的大約百分之一。如果沒有補(bǔ)償,Q 1處典型電流增益為 25 的低增益功率晶體管將引入 4% 的滿量程電流誤差。該電路將誤差修正至0.04%,并將Q 1的電流增益提高至有效電流增益2500。完美匹配將導(dǎo)致基極電流誤差小得不可估量。請(qǐng)注意,IC 1的輸入共模電壓范圍必須包括負(fù)電源電壓軌。 IC 1兩個(gè)輸入端的相等電阻平衡了運(yùn)算放大器的輸入偏置電流。最小電源電壓取決于IC 1的最大電流源能力以及Q 1基極-發(fā)射極結(jié)、R 1和R 2上最壞情況電壓降的總和。該電路的最大輸出電流取決于Q 1的最壞情況最小電流增益乘以IC 1的最壞情況最小輸出電流。
為確保穩(wěn)定運(yùn)行,IC 1使用單位增益穩(wěn)定的運(yùn)算放大器。當(dāng)電路在其標(biāo)稱電流范圍內(nèi)工作時(shí),響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)長(zhǎng)于Q 1的運(yùn)放通常不需要安裝補(bǔ)償電容器C COMP。然而,幾十皮法的小電容器可以保證所有條件下的穩(wěn)定性,例如,當(dāng)電路的輸出電流和 R 1上的反饋電壓接近零時(shí)?! ∪绻褂眠_(dá)林頓晶體管作為 Q 1,圖 3 中的電路同樣可以很好地工作,因?yàn)槠涓叩碾娏髟鲆孢M(jìn)一步改善了電路的運(yùn)行。如果使用兩個(gè)分立雙極晶體管,則可以通過在輸出晶體管的基極和發(fā)射極之間連接一個(gè)電阻來消除其多余的基極電荷,從而改善復(fù)合達(dá)林頓晶體管的關(guān)斷時(shí)間(圖 4)。
您可以使用固定或可調(diào)參考電壓源,但為了盡可能減小誤差,參考源的輸出阻抗應(yīng)相當(dāng)?shù)?,以吸收來?R 4的反饋電流。您還可以按比例增加電阻器 R 3至 R 6的值,以減少參考源吸收的電流量。只需在一個(gè)已經(jīng)很簡(jiǎn)單的電路中添加兩個(gè)電阻器就可以實(shí)現(xiàn)令人驚奇的效果。
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