學(xué)子專區(qū)-ADALM2000實(shí)驗(yàn):浮動(dòng)(2端口)電流源/吸電流
2021-09-15
作者:Doug Mercer,,顧問(wèn)研究員,;Antoniu Miclaus,系統(tǒng)應(yīng)用工程師
來(lái)源:ADI
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,。
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,。
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,。