精密二極管電荷泵
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-07-25 16:16:20 | 396 次閱讀
早些時候,在“設(shè)計……”中,威廉展示了幾種體現(xiàn)圖 1 概念的出色 VFC 設(shè)計,這些設(shè)計采用了各種不同的電荷泵。其中兩種是二極管類型。這些和其他配備二極管泵的設(shè)計的成功證明了二極管在精密應(yīng)用中的實用性。然而,將二極管泵應(yīng)用于 VFC 的一個固有挑戰(zhàn)是要適應(yīng)一個不方便的事實,即沒有(真正的)二極管是理想的。二極管會產(chǎn)生非線性和溫度相關(guān)的電壓降、分流電容、反向恢復(fù)電荷和其他“迷人”的特性。檢查任何帶有二極管泵的優(yōu)質(zhì) VFC(包括 Williams 的優(yōu)秀設(shè)計),都會發(fā)現(xiàn)很大一部分電路和零件數(shù)量專門用于緩解這些怪癖。圖 2概述了其中一些錯誤出現(xiàn)的位置及其對泵精度的影響。

如果圖 2 泵中的二極管是完美的,則輸入頻率的每個 Vpp 周期都會輸出一小團(tuán)電荷Q = -VC,因此我們有Vout = FVCR。但由于它們不是,正向電壓 (Vd)、并聯(lián)電容 (Cs) 等從凈電荷泵中減去,剩下Q = – (VC – 2Vd(C + Cs)),使得Vout = F(VC – 2Vd(C + Cs))R。
傳統(tǒng)的電路技巧可以(至少部分地)消除這些誤差并消除它們引入的(大部分)溫度系數(shù)(例如,每個 Vd 為 2mV/ oC),包括在輸入網(wǎng)絡(luò)中添加與 VFC 電壓參考串聯(lián)的二極管串和校準(zhǔn)微調(diào)。雖然它們可以發(fā)揮作用,但在給定的設(shè)計中微調(diào)這些補(bǔ)救措施可能很復(fù)雜,而且沒有一個是特別優(yōu)雅或容易的。

圖 3 TBH 增加了一個半振幅反極性泵,可減去誤差項。
TBH 在通常的二極管對上并聯(lián)了一個新反極性泵,由總電容相同的 1:2 比例電容分壓器驅(qū)動。結(jié)果是產(chǎn)生具有標(biāo)稱信號幅度一半但誤差信號幅度相等的反向電荷包。因此,當(dāng)電荷相加時,所需信號的一半會從凈泵輸出中“收回”,但所有誤差都會消失。
這樣就只剩下原始的理想二極管外殼輸出: Q = -VC和Vout = FVCR。
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