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电流放大器的串联-串联反馈

电流放大器的串联-串联反馈

现在我们知道了并联- 并联反馈的原理,让我们了解在输入处有并联反馈的另一种反馈,它还需要输入电流。它在输出处有一串联的反馈,充当了一个电流发生器, 因此它是一个具有增益AI的电流放大器,它可以高精度地将输入电流放大到输出端;其输入电阻较低,输出电阻较高。

下图显示了一个带有运放的并联- 串联反馈放大器,通常反馈电阻R2远远大于1/gm,电阻RE也远远大于1/gm。对于环路增益,输出晶体管充当源随器,这就是为什么环路增益是运放本身的增益A0。一旦明确运算放大器的输入电压大约为零,因为高增益 A0,电流增益 AI 很容易找到。这种电流增益的确是非常精确的,因为它只取决于电阻比,这确实是一个真正的电流放大器。

开环中的输入电阻约为R2,对于一个闭环,它必须除以环路增益 LG,因此它确实很小;输出电阻非常大,这是由于电阻RE的局部反馈很大,其因为反馈而增加。

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图 1     并联- 串联反馈,增益,RIN和 ROUT

 

插入与输出串联的负载电阻可将该电路转换为具有大增益AR的跨阻放大器。环路增益和电流增益明显与以前相同。跨阻AR只是电流增益AI 乘以负载电阻RL,输入电阻与以前相同,输出电阻ROUT现在是非常大的晶体管输出电阻ROUTT和负载电阻RL的并联组合,它主要是负载电阻RL。

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图 2     有负载RL的并联- 串联反馈

 

省略反馈电阻 R2 给出了下图中的电路,它的电流增益 AI 现在是一。其输入电阻很小,输出电阻很大,因此它是一个理想的电流缓冲器。它也可以被称为电流镜,尽管后一个名称通常保留给只有少数器件的电流缓冲器,因此具有不太理想的参数。

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图 3     理想电流缓冲器

 

下图显示这样一种电流镜,它的电流增益AI现在是B,即W2/L2和W1/L1的比率。最简单的电流镜在晶体管M1的漏极和栅极之间有一个短路,通过插入高增益A0的运放其参数可以得到很大的改进,该电路只是电流镜的众多可能配置的其中之一,如第3章所示。这种方法的优点是,它可以在低电源电压下工作。事实上,对于一个简单的电流镜,晶体管M1的漏极电压保持在0.2V,而不是0.9V。环路增益 LG非常大,因此输入电阻非常小;然而,输出电阻并不那么大。它只是晶体管M2的输出电阻ro2

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图 4     理想电流镜

 

并联- 串联反馈的一个很好的例子是增益增强 ( gain boosting ),如第2章所述,增益增强或调节共源共栅意味着在共源共栅周围应用反馈,如下图所示。环路增益LG是增益Agb,因为晶体管M2作为反馈环路的源随器。作为反馈回路的结果,放大器的输出电阻ROUT 增加增益放大器的增益Agb,总放大器的增益Av也增加。然后,在M2源极处的两个晶体管之间的电阻RE2被除以相同的环路增益LG或Agb。

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图 5     增益增强

 

下图显示了一个主要使用电流镜的更为复杂的电流放大器。输入电流由光二极管提供,这些电流由调节共栅 M9 和 M10 拾取,被镜像(并放大)到由晶体管 Q5-8 组成的跨线电路, 它们的输出电流被镜像和放大了 10 倍。现在这是一个没有反馈的电流放大器。

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图 6     差分电流放大器

 

作为并联- 串联反馈的最后一个例子,给出了一个线性 LED ( Light Emitting Diode, 发光二极管 ) 驱动器。LED 或激光二极管根据所施加的电压以非线性的方式提供光,然而光的输出与电流相比是线性的,此外MOST 驱动器晶体管也是非线性的;这可以通过创建下图中所示的并联- 串联反馈环路来解决。LED的光由作为电流源的光二极管感测,它在运放的输入处输入电流,并从输入源vIN添加到电流 iIN中。在输入时,我们有并联反馈。输出是由输出晶体管提供的电流,这是这个串联的反馈。 我们现在有一个电流放大器, 它与输入电流和输入电压 vIN 呈线性关系。

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图 7     线性激光二极管驱动器

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