通过添加两个标准 1% 容差电阻器，您可以将电流吸收器的精度提高至少两个数量级。作为奖励，您还可以补偿低电流增益传输晶体管的基极电流引入的误差。为此，您需要测量晶体管的基极电流，并将按比例缩放的误差项添加到源的参考电压中。当您设计电流吸收器时，您可以使用 MOSFET 作为吸收器的传输晶体管，因为它具有几乎无限的功率增益和较低的栅极电流。然而，高功率 MOSFET 具有高输入和输出电容，从而降低了接收器的高频输出阻抗。
作为替代方案，低电流增益双极功率晶体管的输出电容比具有相当额定功率的 MOSFET 低得多。图 1显示了基于双极晶体管的电流吸收器的设计，不幸的是，由于 Q 1的基极电流流入电流测量电阻器 R 1 ，该设计存在精度误差。基极电流随着Q 1的集电极电流和电流增益的变化而变化，而电流增益又取决于Q 1的生产公差、结温和集电极-发射极电压。
图 1这种典型的快速响应恒流吸收器使用双极晶体管，但会遭受基极电流引起的误差。其正常输出电流为I OUT =(V REF /R 1 )-I B。
您可以使用达林顿晶体管来增加电路的电流增益并减少输出误差，但很少有达林顿晶体管能够提供良好的高频参数。 Superbeta 功率晶体管很少见，通常具有较低的单位增益带宽频率，并且更昂贵。换句话说，尽管双极晶体管在高频下具有较高的输出阻抗，但其基极电流的误差使其成为高精度电流吸收器的不良选择。您可以通过测量输出晶体管的集电极电流并引入校正因子来补偿基极电流误差，但这种方法会增加电路复杂性并降低接收器的输出阻抗。
图 2显示了一种更好的方法，该方法添加了差分放大器 IC 2和电阻器 R 6至 R 9，以通过对 R 2两端的电压进行采样来测量 Q 1的基极电流。电阻器R 4和R 5对施加到差分放大器IC 1的误差和参考电压进行缩放和求和。由于 IC 1的反相输入连接到分流电阻器 R 1的上端而不是接地，因此参考电压 V REF决定了施加到 Q 1 的误差电压，从而保持输出缩放并允许输出电流计算为V参考/R 1。因此，R 1两端的调节电压代表所需输出电流与晶体管基极电流之和。因为晶体管本质上“减去”其基极电流、其集电极电流，因此输出电流没有基极电流误差。
图 2添加基极电流误差补偿可提高电路的性能。使用完美匹配的电阻器可将输出电流方程简化为 I OUT =(V REF /R 1 )。
您可以通过组合 IC 1和 IC 2来简化电路并保留其纠错特性；更好的是，您可以在图 1 中添加两个电阻来达到相同的效果。图 3显示了终电路。要了解其工作原理，请将该电路视为一个电压调节器，它在 R 1上提供等于 V REF 的电压。如果将基极电阻器 R 2短路，请注意电阻器 R 5和 R 6引入的任何共模误差都会抵消，因此不会影响 Q 1的基极电压。当您通过 R 5和 R 4将电压降反馈至 IC 1的输入时，代表 Q 1基极电流的 R 2两端的电压降会按 R 5 /R的比率增加 R 1两端的稳压电压4 .如果R 5 /R 4的比率等于R 2 /R 1的比率，则R 1两端的电压包括有效抵消基极电流的误差项。如果 R 3 =R 4且 R 5 =R 6，则以下等式描述输出电流 I OUT：
由于基极电流 I B出现两次且符号相反并相互抵消，因此等式简化为：I OUT =(V REF /R 1 )。
图 3您可以通过在图 1 中的原始电阻上仅添加两个电阻器 R 5和 R 6来进一步简化电流吸收器的设计。输出电流方程仍然是 I OUT =(V REF /R 1 )，如图 2 所示。
为了优化电路性能，请使用以下电阻比：R 2 /R 1 =R 5 /R 4、R 5 =R 6、R 3 =R 4、R 5 >>R 4和 R 3 >>R 1。在图 3 的电路中使用标准 1% 容差电阻器可将 Q 1基极电流的误差降低至其未补偿水平的大约百分之一。如果没有补偿，Q 1处典型电流增益为 25 的低增益功率晶体管将引入 4% 的满量程电流误差。该电路将误差修正至0.04%，并将Q 1的电流增益提高至有效电流增益2500。完美匹配将导致基极电流误差小得不可估量。请注意，IC 1的输入共模电压范围必须包括负电源电压轨。 IC 1两个输入端的相等电阻平衡了运算放大器的输入偏置电流。电源电压取决于IC 1的电流源能力以及Q 1基极-发射极结、R 1和R 2上坏情况电压降的总和。该电路的输出电流取决于Q 1的坏情况电流增益乘以IC 1的坏情况输出电流。
为确保稳定运行，IC 1使用单位增益稳定的运算放大器。当电路在其标称电流范围内工作时，响应时间远长于Q 1的运放通常不需要安装补偿电容器C COMP。然而，几十皮法的小电容器可以保证所有条件下的稳定性，例如，当电路的输出电流和 R 1上的反馈电压接近零时。
如果您使用达林顿晶体管作为 Q 1，图 3 中的电路同样可以很好地工作，因为其更高的电流增益进一步改善了电路的运行。如果使用两个分立双极晶体管，则可以通过在输出晶体管的基极和发射极之间连接一个电阻来消除其多余的基极电荷，从而改善复合达林顿晶体管的关断时间（图 4）。
图 4添加 R SPEEDUP可提高双晶体管达林顿输出级的性能。
您可以使用固定或可调参考电压源，但为了尽可能减小误差，参考源的输出阻抗应相当低，以吸收来自 R 4的反馈电流。您还可以按比例增加电阻器 R 3至 R 6的值，以减少参考源吸收的电流量。只需在一个已经很简单的电路中添加两个电阻器就可以实现令人惊奇的效果。
