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StudentZone—ADALM2000 Activity: A Floating (2-Terminal) Current Source/Sink 作者：ADI公司 Doug Mercer，顧問(wèn)研究員 Antoniu Miclaus，系統(tǒng)應(yīng)用工程師 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。 作者簡(jiǎn)介 Doug Mercer于1977年畢業(yè)于倫斯勒理工學(xué)院(RPI)，獲電子工程學(xué)士學(xué)位。自1977年加入ADI公司以來(lái)，他直接或間接貢獻(xiàn)了30多款數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品，并擁有13項(xiàng)專(zhuān)利。他于1995年被任命為ADI研究員。2009年，他從全職工作轉(zhuǎn)型，并繼續(xù)以名譽(yù)研究員身份擔(dān)任ADI顧問(wèn)，為“主動(dòng)學(xué)習(xí)計(jì)劃”撰稿。2016年，他被任命為RPI ECSE系的駐校工程師。聯(lián)系方式：doug.mercer@analog.com。 Antoniu Miclaus現(xiàn)為ADI公司的系統(tǒng)應(yīng)用工程師，從事ADI教學(xué)項(xiàng)目工作，同時(shí)為Circuits from the Lab®、QA自動(dòng)化和流程管理開(kāi)發(fā)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(xué)軟件工程碩士項(xiàng)目的理學(xué)碩士生，擁有克盧日-納波卡科技大學(xué)電子與電信工程學(xué)士學(xué)位。聯(lián)系方式：antoniu.miclaus@analog.com。 |
