利用ΔVBE概念構(gòu)建一定電源電壓范圍調(diào)節(jié)輸出電流的電路方案

作者：Doug Mercer 和 Antoniu Miclaus

本實驗旨在研究如何利用ΔVBE概念來產(chǎn)生穩(wěn)定（對輸入電壓電平的變化較不敏感）的輸出電流。使用反饋來構(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 主動學(xué)習(xí)模塊

● 無焊試驗板

● 一個500 Ω可變電阻、電位計

● 一個100 Ω電阻

● 三個小信號NPN晶體管(2N3904)

● 三個小信號PNP晶體管(2N3906)

說明

在無焊試驗板上構(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用于測量隨電路上的電壓變化（示波器通道1）在電路中流動的電流（示波器通道2）。

圖1.浮動電流源（吸電流連接到負(fù)電源）。

輸出電流通過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。我們再假定Q4、Q5和Q6的大小也相同，電流密度比為4，VBE差將為：

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

硬件設(shè)置

試驗板電路連接如圖2所示。

圖2.浮動電流源（吸電流連接到負(fù)電源）試驗板電路。

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)同時在電壓與時間和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，再打開電源。

圖3.浮動電流源（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電流源，按圖5所示重新排列試驗板并重復(fù)測量。

圖5.浮動電流源（源電流連接到正電源）。

硬件設(shè)置

試驗板電路連接如圖6所示。

圖6.浮動電流源（吸電流連接到正電源）試驗板電路。

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)同時在電壓與時間和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，再打開電源。

圖7.浮動電流源（吸電流連接到正電源）XY圖。

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

問題：

通過分析電路的LTspice?圖，電流源保持相對恒定電流所需的最小電壓是多少？

編輯：hfy