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ADALM2000實(shí)驗(yàn):穩(wěn)定電流源

發(fā)布時(shí)間:2021-10-15 12:16    發(fā)布者:eechina
關(guān)鍵詞: 電流源 , BJT , NMOS , ADALM2000
ADALM2000 Activity: Stabilized Current Source

作者:ADI公司  Doug Mercer,顧問研究員   Antoniu Miclaus,系統(tǒng)應(yīng)用工程師

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

穩(wěn)定電流源(BJT)

目標(biāo)

本實(shí)驗(yàn)旨在研究如何利用零增益概念來產(chǎn)生穩(wěn)定(對(duì)輸入電流電平的變化較不敏感)的輸出電流。

材料
►        ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊
►        無焊面包板
►        一個(gè)2.2 kΩ電阻(或其他類似值)
►        一個(gè)100 Ω電阻
►        一個(gè)4.7 kΩ電阻
►        兩個(gè)小信號(hào)NPN晶體管(2N3904或SSM2212)

說明
BJT穩(wěn)定電流源對(duì)應(yīng)的電路如圖1所示。


圖1.穩(wěn)定電流源

硬件設(shè)置

面包板連接如圖2所示。W1的輸出驅(qū)動(dòng)電阻R1的一端。電阻R1和R2以及晶體管Q1按照2020年11月StudentZone文章所示進(jìn)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。


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(chuàng)建穩(wěn)定的電流源,F(xiàn)在,當(dāng)W1所表示的輸入電源電壓變化時(shí),晶體管Q1的集電極所看到的電壓更為穩(wěn)定,因此可以將其用作Q2的基極電壓,以在晶體管Q2中產(chǎn)生更穩(wěn)定的電流。

波形發(fā)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(wěn)定輸出電流。

配置示波器以捕獲所測量的兩個(gè)信號(hào)的多個(gè)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。


圖3.Q2集電極電壓與W1電壓的關(guān)系


圖4.Q2集電極電流與W1電壓關(guān)系的示波器圖

穩(wěn)定電流源(NMOS)

材料
►        ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊
►        無焊面包板
►        一個(gè)2.2 kΩ電阻(或其他類似值)
►        一個(gè)168 Ω電阻(將100 Ω和68 Ω電阻串聯(lián))
►        一個(gè)4.7 kΩ電阻
►        兩個(gè)小信號(hào)NMOS晶體管(CD4007或ZVN2110A)

說明
MOS穩(wěn)定電流源對(duì)應(yīng)的電路如圖5所示。


圖5.穩(wěn)定電流源


圖6.穩(wěn)定電流源面包板電路

硬件設(shè)置

面包板連接如圖6所示。波形發(fā)生器W1的輸出驅(qū)動(dòng)電阻R1的一端。電阻R1和R2以及晶體管M1按照2020年11月StudentZone文章所示進(jìn)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(fā)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(wěn)定輸出電流。

配置示波器以捕獲測量的兩個(gè)信號(hào)的多個(gè)周期。確保啟用XY功能。

圖7提供了示波器顯示的圖像示例。


圖7.M2漏極電壓與W1電壓的關(guān)系

關(guān)于BJT和NMOS的問題
►        此類電路有時(shí)稱為峰化電流源。您認(rèn)為為什么會(huì)使用此命名規(guī)則?
►        輸出電流的峰值很窄。如何調(diào)整電路以產(chǎn)生更寬、更平坦的峰值?

您可以在學(xué)子專區(qū)博客上找到問題答案。

作者簡介

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,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,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。

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