目標(biāo)

本實(shí)驗(yàn)旨在研究如何利用ΔVBE概念來(lái)產(chǎn)生穩(wěn)定(對(duì)輸入電壓電平的變化較不敏感)的輸出電流。使用反饋來(lái)構(gòu)建在一定的電源電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生恒定或調(diào)節(jié)輸出電流的電路。

材料

? ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊

? 無(wú)焊試驗(yàn)板

? 一個(gè)500 Ω可變電阻、電位計(jì)

? 一個(gè)100 Ω電阻

? 三個(gè)小信號(hào)NPN晶體管(2N3904)

? 三個(gè)小信號(hào)PNP晶體管(2N3906)

說(shuō)明

在無(wú)焊試驗(yàn)板上構(gòu)建圖1所示的電路。藍(lán)色方框表示ADALM2000的連接位置。PNP晶體管Q1、Q2和Q3形成增益為2的電流鏡;輸出電流是輸入電流的2倍。NPN晶體管Q4、Q5和Q6以及可變電阻R1形成電路的ΔVBE部分。電阻R2用于測(cè)量隨電路上的電壓變化(示波器通道1)在電路中流動(dòng)的電流(示波器通道2)。

圖1.浮動(dòng)電流源(吸電流連接到負(fù)電源)

輸出電流通過(guò)R1設(shè)置。Q4與Q5和Q6的并聯(lián)組合之間的VBE差(ΔVBE)出現(xiàn)在R1上。PNP鏡(Q1、Q2和Q3)的增益為2(假定它們的大小相同)。因此，Q4中的電流是Q5和Q6組合電流的兩倍。我們?cè)偌俣≦4、Q5和Q6的大小也相同，電流密度比為4，VBE差將為：

由于這個(gè)等式中的絕對(duì)溫度項(xiàng)，電流將與絕對(duì)溫度成正比。在某些情況下，這個(gè)特征可能有用，但在其他情況下，可能不適宜。

圖2.浮動(dòng)電流源(吸電流連接到負(fù)電源)試驗(yàn)板電路

硬件設(shè)置

試驗(yàn)板電路連接如圖2所示。

程序步驟

將波形發(fā)生器W1配置為三角波，頻率為100 Hz，幅度為10 V p-p，偏移為0 V。示波器顯示應(yīng)同時(shí)在電壓與時(shí)間和XY模式中設(shè)置，通道1在水平軸上，通道2在垂直軸上。確保在完成并反復(fù)檢查接線之后，再打開(kāi)電源。

圖3.浮動(dòng)電流源(吸電流連接到負(fù)電源)示波器XY圖示例

圖4.使用理想組件的浮動(dòng)電流源(吸電流連接到負(fù)電源)LTspice XY圖示例

證明電路的浮動(dòng)特性

在圖1中，我們以負(fù)電源作為電路負(fù)極參考。要證明此電路是真正的浮動(dòng)電流源，按圖5所示重新排列試驗(yàn)板并重復(fù)測(cè)量。

圖5.浮動(dòng)電流源(源電流連接到正電源)

圖6.浮動(dòng)電流源(吸電流連接到正電源)試驗(yàn)板電路

硬件設(shè)置

試驗(yàn)板電路連接如圖6所示。

程序步驟

將波形發(fā)生器W1配置為三角波，頻率為100 Hz，幅度為10 V p-p，偏移為0 V。示波器顯示應(yīng)同時(shí)在電壓與時(shí)間和XY模式中設(shè)置，通道1在水平軸上，通道2在垂直軸上。確保在完成并反復(fù)檢查接線之后，再打開(kāi)電源。

圖7.浮動(dòng)電流源(吸電流連接到正電源)XY圖

圖8.使用理想組件的浮動(dòng)電流源(吸電流連接到正電源)LTspice XY圖示例

問(wèn)題：

通過(guò)分析電路的LTspice®圖，電流源保持相對(duì)恒定電流所需的最小電壓是多少?

您可以在學(xué)子專(zhuān)區(qū)博客上找到問(wèn)題答案。