高電流脈沖源需求

　　本文并沒有特別明顯的不同之處，我將繼續(xù)介紹另一款跨導(dǎo)放大器 — 電流模式放大器，并將介紹將其用于開發(fā)高輸出電流的電流脈沖源。

　　對于本次實(shí)驗(yàn)，我將使用鮮為人知的OPA615放大器。如果查看產(chǎn)品說明書，您就會發(fā)現(xiàn)這款放大器最初是作為模擬視頻功能的 DC 恢復(fù)功能開發(fā)的，幾年前被集成到更低功耗的更小外形封裝中。OPA615器件的優(yōu)勢在于它具有兩個(gè)跨導(dǎo)放大器和一個(gè)集成開關(guān)。這三個(gè)元件的結(jié)合能夠使器件具備極高的靈活性，實(shí)現(xiàn)納秒脈沖積分器以及采樣保持功能。開關(guān)速度很快，控制延遲時(shí)間為 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(gè)跨導(dǎo)放大器其實(shí)是一個(gè)比較器，實(shí)際上是緊挨一個(gè)開關(guān)的差分對輸入。注意：該比較器輸出是一個(gè)電流源。比較器與開關(guān)組成采樣比較器 (SC)，這正是其優(yōu)勢所在。運(yùn)算跨導(dǎo)放大器 (OTA) 模塊在這里可以忽略。

　　這里的幾個(gè)重要參數(shù)是 SC 模塊的 350MHz 帶寬及 ±20mA 輸出電流容量以及開關(guān)的 2.5ns 控制傳輸延遲時(shí)間。為了增大輸出電流，我們將依次使用兩個(gè)電流鏡來提供所需的電流放大功能。一個(gè)電流鏡采用 NPN 晶體管，另一個(gè)則采用 PNP 晶體管，如圖 2 所示。

　　圖 2：脈沖電流源方框圖

　　盡管 SC 的輸出是雙極性，但我們開發(fā)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于電流鏡實(shí)施，最初是想獲得 200mA 以上的電流，但是由于封裝的散熱限制，只能在每個(gè)電流鏡中加入三個(gè)四晶體管陣列，總共 12 個(gè)晶體管。因此，電流鏡比例是 1:11。在每個(gè)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(shí)施

　　下列圖 4 給出了針對 1.8A 500ns 電流脈沖和 200mA 5ms 電流脈沖的脈沖響應(yīng)。

　　圖 4：1.8A 500ns 電流脈沖(上)，200mA 5ms 電流脈沖(下)

　　為避免負(fù)載引起的電流源電壓合規(guī)性限制問題，我們選擇用晶體管來處理 60V 電壓，并從 ±5V 電源單獨(dú)調(diào)整電源。在上圖中，+20V 用于電流源，而 ±5V 則用于OPA615的電源。