發布日期：2022-04-20 點擊率：50
在使用運算放大器反饋和電壓參考生成任意幅度的直流電流是一個簡單而直接的過程。到目前為止，我們已經討論了幾種外部運算放大器架構，用于實現電流源和接收器的單個或網絡。在本系列的最后一部分中，我們將介紹一種利用電壓參考本身內部反饋的架構。讓我們首先考慮電壓基準的符號及其實際功能框圖，如下面的圖 1 所示。
圖 1：參考電壓及其功能框圖
我們借用了齊納二極管的符號，因為這基本上是電壓參考的行為方式；然而，這種行為是通過巧妙的設計實現的，而不僅僅是簡單的設備物理。考慮在以前的帖子中使用并在下面的圖 2 中顯示的自參考（陰極參考綁定）配置。
圖 2：參考電壓典型操作
那么，對于這個設置，我們能說什么呢？首先，我們可以大大簡化和定義圖 2 中所有電流的情況，如公式 1 所示。
也就是說，I BIAS是運算放大器靜態電流 I Q和雙極結型晶體管 (BJT)的發射極電流 i E的總和。公式 2 進一步簡化了這一點，因為它承認與正常工作期間的發射極電流相比，運算放大器的靜態電流可以忽略不計。
方程 3 和 4 定義了發射極電流，從基極-發射極結的二極管方程開始，并假設具有標稱理想因子的正向偏置操作。
如上面的等式4所示，必須存在一些基極-發射極電壓以維持I BIAS。這當然意味著圖2中的v ref和V REF之間存在非零差異；我們將通過根據 V REF和小擾動電壓 ε v在等式 5 中定義 v ref來說明這一點。
我們現在可以根據基極-發射極電壓和運算放大器增益定義 ε v，如公式 6 和 7 所示。
在理想的運算放大器情況下，顯然 ε v下降到零；但是，讓我們考慮一些非常保守的值。假設維持I BIAS所需的v BE是0.5V 并且運算放大器的增益是中等的10 4 ，下面的公式8 解決了公式7 。
對于 1.25V 電壓基準，這代表大約千分之四的誤差或 40ppm——也就是說，這種誤差可以安全地視為可以忽略不計。
現在考慮當我們增加輸入電壓時ε v會發生什么，因此 I BIAS；具體來說，假設我們從某個任意操作點將I BIAS加倍，如等式 9 和 10 所示。
現在可以通過將公式 10 除以公式 9 并簡化公式 11 到 13 中的項來導出支持加倍 I BIAS所需的V BE變化。
最后，我們可以推導出支持雙倍 I BIAS所需的ε v變化的方程，如方程 14 和 15 所示。
代入熱電壓的室溫值 V T，并假設（再次）運算放大器增益為 10 4 ，我們可以求解公式 15 以獲得加倍 I BIAS所需的保守值 Δε v，從而得到下面的公式 16。
在這種情況下，每次 I BIAS加倍時，v ref處的電壓僅增加 1.792μV。正是這種運算放大器增益與模擬齊納擊穿行為的基極-發射極二極管的指數 IV 特性相乘。
以不同的方式連接參考電壓，我們可以利用其內部運算放大器來生成一個簡單的電流吸收器，如下面的圖 3 所示。
圖 3：簡單的參考電壓導出電流吸收器
為了形象化這里發生的事情，請考慮插入功能圖來代替符號，如下面的圖 4 所示。
圖 4：簡單的電流吸收功能圖
請注意，V IN、R BIAS和 BJT 電路實質上充當運算放大器的反相輸出級。因此，我們可以將整個組合折疊為具有新增益 A T和反向輸入極性的新運算放大器符號，如下圖 5 所示。
圖 5：簡單的電流吸收功能圖和等效電路
因此，我們得到了本系列第一篇文章中討論的相同電流吸收電路。
在本系列中，我們研究了從電壓參考生成電流參考的重要主題。所述第一柱蓋精度，單個源和任意大小的水槽（其可以，當然，被用于實現偏置網絡）; 所述第二和第三帖子討論了一種方法，如果精度和組件數量的權衡可行，則可以通過該方法使用單個反饋設備導出偏置網絡。
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