一个精密电流源电路的疑问
妙蛙种子2024/07/17仪器仪表 IP:中国
关键词
电流源模拟电路

我最近正在研究一个精密压控恒流源电路,它的原理如下图所示,输入电压Vin作用在Rs上,使得通过Rs的电流Ic=Vin/Rs,在Rs确定的前提下,Ic只取决于Vin,所以是压控恒流源。

图片1.png


这个设计来自于Keithley的model220型号可编程电流源,它的电流输出能力为±0.5pA到±101mA, 加载在负载上的电压为±1V到±105V, 它的设计文件已经开源在泰克官网上了,如附件所示,其中上图是在PDF的第59页,仿真时我对它进行了简化,省略了电压钳位部分和电阻切换部分。

attachment icon 220_901_01H.pdf 3.26MB PDF 87次下载 预览 图片2.png

我对这个设计有一些不理解的地方,我在图中已经用红色方框标出,在这里想请求一下大家的帮助。

首先第一个问题是A部分,设计文件上说它的作用是对U2(原始设计使用的是AD515K,我在仿真时使用AD549来替代)进行频率补偿以使得放大器稳定,但是我不太明白它是如何进行频率补偿的,应该怎么分析这个放大器的频率稳定性和这部分的作用呢?

第二个问题是B部分,它使用与前级不一样的电源和参考地,它是如何将负载两端的电压升高至±105V的,设计中的两个地(±15V的地和±105V的地)是怎么建立起关系来的呢?

这两点我不知道该怎么分析,请问能否给我一些提示。

来自:仪器与装备 / 仪器仪表特殊话题:提问/求助
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~~空空如也
量子隧道
5个月8天前 修改于 5个月8天前 IP:广东
934281

那个三角形的地是B电路通过射随驱动“生成”出来的。目的是保证Rs电阻的右端电位永远等于这个“三角形的地”。有什么不明白的吗?

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妙蛙种子作者
5个月8天前 IP:中国
934297
引用量子隧道发表于1楼的内容
那个三角形的地是B电路通过射随驱动“生成”出来的。目的是保证Rs电阻的右端电位永远等于这个“三角形的...

我不太明白1是如何驱动2,进而驱动3的,这个传递关系如何推导,升压是如何实现的。感觉1,2,3这部分整体都比较迷糊,您能详细说明一下您的思路吗?谢谢!

图片3.png

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m24h
5个月8天前 IP:上海
934302

这帖子我犹豫半天 因为要讲清楚不容易 但是如果抛开“因-果”“驱-动”的简单直接型思维 用虚地概念(Rl和Rs交点是个虚地)再列一下方程就很清楚了

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妙蛙种子作者
5个月7天前 IP:中国
934310
引用m24h发表于3楼的内容
这帖子我犹豫半天 因为要讲清楚不容易 但是如果抛开“因-果”“驱-动”的简单直接型思维 用虚地概念(...

您能简单介绍一下您列方程的思路吗

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量子隧道
5个月7天前 修改于 5个月7天前 IP:广东
934311
引用妙蛙种子发表于2楼的内容
我不太明白1是如何驱动2,进而驱动3的,这个传递关系如何推导,升压是如何实现的。感觉1,2,3这部分...

正负15V及其地,这三个网络,作为整体,是在正负125V系统里大范围上下浮动的。

你圈出来的1号电路,是个积分器,可以认为直流放大系数特大,因此闭环后能让Rs右端电压相比“三角形的地”很小,可以忽略。

积分器上边的晶体管是给积分器添加零点的,让电路闭环后稳定。

电路2和B是增加驱动力的,简略分析时可以先不管。

就说这些吧,你对着电路再琢磨下。

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铅球脑袋
5个月7天前 IP:辽宁
934312

我有另外的疑问, 框1里的运放怎么没有直流反馈。

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量子隧道
5个月7天前 IP:广东
934313
引用铅球脑袋发表于6楼的内容
我有另外的疑问, 框1里的运放怎么没有直流反馈。

图片3_edit_814419588961927.png

这么回来的。

三角形的地可以不看做地,因为它是在正负125V系统里浮动的。

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3DA502
5个月6天前 修改于 5个月6天前 IP:河南
934357

原图的电路符号画的不太好,原图实心三角是输出,抄的图用的空心三角是常用接地符号之一,这种符号容易产生误解,额外加困难。

C4、C5和C3 的作用比较特殊,算是自举电容


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15307146763
5个月3天前 IP:湖北
934477

学习了这个结构,多谢。

以直流的眼光来看,U1和Q1、Q2组成一个跟随运放。

U2和后面一系列电路构成一个跟随运放,这个跟随输入是RS和RL的分压点,输出是空心三角地,电源是正负125V。


问题就变成U2和后面的电路组成的跟随放大器如何运作。

以直流的眼光看,B框部分,和B前面的一部分大约是一个达林顿结构的驱动,增强了电流和电压范围,含有过流保护。

以交流的眼光看,我没学会,不会分析,搞不明白如何运作的,求教。

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妙蛙种子作者
5个月2天前 IP:上海
934509
引用量子隧道发表于5楼的内容
正负15V及其地,这三个网络,作为整体,是在正负125V系统里大范围上下浮动的。你圈出来的1号电路,...

好的,谢谢您的解答,我自己再研究一下~

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