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  • ADALM2000實驗:穩定電流源

    作者:ADI公司  Doug Mercer,顧問研究員   Antoniu Miclaus,系統應用工程師

    本文將重點討論使用雙極性結型晶體管(BJT)和NMOS晶體管的穩定電流源。

    穩定電流源(BJT)

    目標

    本實驗旨在研究如何利用零增益概念來產生穩定(對輸入電流電平的變化較不敏感)的輸出電流。

    材料

    ?ADALM2000主動學習模塊

    ?無焊面包板

    ?一個2.2 kΩ電阻(或其他類似值)

    ?一個100 Ω電阻

    ?一個4.7 kΩ電阻

    ?兩個小信號NPN晶體管(2N3904或SSM2212)

    說明

    BJT穩定電流源對應的電路如圖1所示。

    340217-fig-01.jpg

    圖1.穩定電流源

    硬件設置

    面包板連接如圖2所示。W1的輸出驅動電阻R1的一端。電阻R1和R2以及晶體管Q1按照202011StudentZone文章所示進行連接。由于Q2的VBE始終小于Q1的VBE,因此可能的話,從器件庫存中選擇Q1和Q2滿足條件——在相同集電極電流下,Q2的VBE小于Q1的VBE。晶體管Q2的基極連接到Q1集電極的零增益輸出。R3連接在Vp電源和Q2的集電極之間,與2+示波器輸入一起用來測量集電極電流。

    340217-fig-02.jpg

    圖2.NMOS零增益放大器面包板電路

    程序步驟

    零增益放大器可用于創建穩定的電流源?,F在,當W1所表示的輸入電源電壓變化時,晶體管Q1的集電極所看到的電壓更為穩定,因此可以將其用作Q2的基極電壓,以在晶體管Q2中產生更穩定的電流。

    波形發生器配置為1 kHz三角波,峰峰值幅度為3 V,偏置為1.5 V。示波器通道2的輸入(2+)用于測量Q2集電極上的穩定輸出電流。

    配置示波器以捕獲所測量的兩個信號的多個周期。確保啟用XY功能。

    使用示波器的波形圖示例如圖3和圖4所示。

    340217-fig-03.jpg

    圖3.Q2集電極電壓與W1電壓的關系

    340217-fig-04.jpg

    圖4.Q2集電極電流與W1電壓關系的示波器圖

    穩定電流源(NMOS)

    材料

    ?ADALM2000主動學習模塊

    ?無焊面包板

    ?一個2.2 kΩ電阻(或其他類似值)

    ?一個168 Ω電阻(將100 Ω和68 Ω電阻串聯)

    ?一個4.7 kΩ電阻

    ?兩個小信號NMOS晶體管(CD4007或ZVN2110A)

    說明

    MOS穩定電流源對應的電路如圖5所示。

    340217-fig-05.jpg

    圖5.穩定電流源

    340217-fig-06.jpg

    圖6.穩定電流源面包板電路

    硬件設置

    面包板連接如圖6所示。波形發生器W1的輸出驅動電阻R1的一端。電阻R1和R2以及晶體管M1按照202011StudentZone文章所示進行連接。由于M2的VGS始終小于M1的VGS,因此可能的話,從器件庫存中選擇M1和M2滿足——在相同漏極電流下,M2的VGS小于M1的VGS。晶體管M2的柵極連接到M1漏極的零增益輸出。R3連接在Vp電源和M2的漏極之間,與2+示波器輸入一起用來測量漏極電流。

    程序步驟

    波形發生器配置為1 kHz三角波,峰峰值幅度為4 V,偏置為2 V。示波器通道2的輸入(2+)用于測量M2漏極上的穩定輸出電流。

    配置示波器以捕獲測量的兩個信號的多個周期。確保啟用XY功能。

    圖7提供了示波器顯示的圖像示例。

    340217-fig-07.jpg

    圖7.M2漏極電壓與W1電壓的關系

    關于BJT和NMOS的問題

    ?此類電路有時稱為峰化電流源。您認為為什么會使用此命名規則?

    ?輸出電流的峰值很窄。如何調整電路以產生更寬、更平坦的峰值?

    您可以在學子專區博客上找到問題答案。

    作者簡介

    Doug Mercer于1977年畢業于倫斯勒理工學院(RPI),獲電子工程學士學位。自1977年加入ADI公司以來,他直接或間接貢獻了30多款數據轉換器產品,并擁有13項專利。他于1995年被任命為ADI研究員。2009年,他從全職工作轉型,并繼續以名譽研究員身份擔任ADI顧問,為“主動學習計劃”撰稿。2016年,他被任命為RPI ECSE系的駐校工程師。聯系方式:doug.mercer@analog.com。

    Antoniu Miclaus現為ADI公司的系統應用工程師,從事ADI教學項目工作,同時為Circuits from the Lab?、QA自動化和流程管理開發嵌入式軟件。他于2017年2月在羅馬尼亞克盧日-納波卡加盟ADI公司。他目前是貝碧思鮑耶大學軟件工程碩士項目的理學碩士生,擁有克盧日-納波卡科技大學電子與電信工程學士學位。聯系方式:antoniu.miclaus@analog.com。

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