這篇文章我將繼續(xù)使用電流模式放大器，另一個(gè)跨導(dǎo)放大器，并將其應(yīng)用于開發(fā)高輸出電流、電流脈沖源。

對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我將使用鮮為人知的OPA615放大器。如果我們查看數(shù)據(jù)表，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它最初是作為模擬視頻功能的 DC 恢復(fù)功能開發(fā)的，該功能在幾年前被集成到一個(gè)更節(jié)能且占用空間更小的封裝中。

OPA615是一個(gè)完整的子系統(tǒng)，用于快速精確的直流恢復(fù)、偏置箝位和低頻hum抑制!關(guān)于寬帶放大器或緩沖器。盡管該電路的設(shè)計(jì)目的是穩(wěn)定視頻信號(hào)的性能，但它也可以用作納秒脈沖的采樣保持放大器、高速積分器或峰值檢測(cè)器。該器件采用寬帶運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(OTA)，具有高阻抗共源共柵電流源輸出和快速精確的采樣比較器，共同為高速應(yīng)用設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)。OTA和采樣比較器都可以用作獨(dú)立電路或組合成更復(fù)雜的信號(hào)處理級(jí)。自偏置雙極OTA可被視為理想的可控電流源上的電壓c，并引腳對(duì)低輸入偏置電流進(jìn)行了優(yōu)化。采樣比較器具有兩個(gè)相同的高阻抗輸入和一個(gè)電流源輸出，該電流源輸出引腳對(duì)低輸出偏置電流和偏置電壓進(jìn)行了優(yōu)化;它可以在幾納秒內(nèi)由TTL兼容的開關(guān)級(jí)控制。OTA和采樣比較器的跨導(dǎo)可以通過外部電阻器進(jìn)行調(diào)整，從而優(yōu)化帶寬、靜態(tài)電流和增益權(quán)衡。

OPA615 很有趣，因?yàn)樗袃蓚€(gè)跨導(dǎo)放大器和一個(gè)集成開關(guān)。這三個(gè)元素的組合允許一個(gè)非常靈活的設(shè)備，能夠執(zhí)行 ns 脈沖積分器以及采樣和保持功能。開關(guān)速度也很快，控制延遲時(shí)間為 2.5ns。

圖 1：OPA615 框圖

如圖 1 所示，第一個(gè)跨導(dǎo)放大器是一個(gè)比較器，本質(zhì)上是一個(gè)差分對(duì)輸入，后跟一個(gè)開關(guān)。請(qǐng)注意，此比較器輸出是電流源。比較器和開關(guān)形成了此處感興趣的采樣比較器 (SC)。此處忽略運(yùn)算跨導(dǎo)放大器 (OTA) 模塊。

這里的重要規(guī)格是 SC 模塊的 350MHz 帶寬和 ±20mA 輸出電流能力以及開關(guān)的 2.5ns 控制傳播延遲時(shí)間。為了增加輸出電流，我們將依次使用兩個(gè)電流鏡來提供所需的電流放大，一個(gè)電流鏡使用 NPN 晶體管，另一個(gè)使用 PNP 晶體管，如圖 2 所示。

圖 2：脈沖電流源框圖

雖然 SC 的輸出是雙極的，但我們開發(fā)了單極輸出來快速評(píng)估該源的可行性和性能。

晶體管陣列用于電流鏡實(shí)現(xiàn)。我們最初希望實(shí)現(xiàn)超過 200mA。由于封裝的熱限制，每個(gè)電流鏡使用三個(gè)四晶體管陣列，總共有十二個(gè)晶體管可用。因此電流鏡比率為 1:11。為了在每個(gè)晶體管中保持相同的電流密度并避免局部過熱，請(qǐng)參見圖 3。

圖 3：NPN 電流鏡實(shí)現(xiàn)

下面的圖 4 展示了 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)

為避免由于負(fù)載而導(dǎo)致電流源的電壓合規(guī)性限制，選擇晶體管以處理 60 V，并且電源的調(diào)整獨(dú)立于 ±5 V 電源。在上圖中，+20 V 用于電流源，±5 V 用于 OPA615 的電源。