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使用双极性结型晶体管和NMOS晶体管的稳定电流源

发布时间:2021-03-05 来源:Doug Mercer 和 Antoniu Miclaus 责任编辑:wenwei

【导读】本实验旨在研究如何利用零增益概念来产生稳定(对输入电流电平的变化较不敏感)的输出电流。本文将重点讨论使用双极性结型晶体管(BJT)和NMOS晶体管的稳定电流源。
 
稳定电流源(BJT)
 
目标
 
本实验旨在研究如何利用零增益概念来产生稳定(对输入电流电平的变化较不敏感)的输出电流。
 
材料
 
●     ADALM2000主动学习模块
●     无焊面包板
●     一个2.2 kΩ电阻(或其他类似值)
●     一个100 Ω电阻
●     一个4.7 kΩ电阻
●     两个小信号NPN晶体管(2N3904或SSM2212)
 
说明
 
BJT稳定电流源对应的电路如图1所示。
 
使用双极性结型晶体管和NMOS晶体管的稳定电流源
图1.稳定电流源
 
硬件设置
 
面包板连接如图2所示。W1的输出驱动电阻R1的一端。电阻R1和R2以及晶体管Q1按照 2020年11月StudentZone文章所示进行连接。由于Q2的VBE始终小于Q1的VBE,因此可能的话,从器件库存中选择Q1和Q2满足条件——在相同集电极电流下,Q2的VBE小于Q1的VBE。晶体管Q2的基极连接到Q1集电极的零增益输出。R3连接在Vp电源和Q2的集电极之间,与2+示波器输入一起用来测量集电极电流。
 
使用双极性结型晶体管和NMOS晶体管的稳定电流源
图2.NMOS零增益放大器面包板电路
 
程序步骤
 
零增益放大器可用于创建稳定的电流源。现在,当W1所表示的输入电源电压变化时,晶体管Q1的集电极所看到的电压更为稳定,因此可以将其用作Q2的基极电压,以在晶体管Q2中产生更稳定的电流。
 
波形发生器配置为1 kHz三角波,峰峰值幅度为3 V,偏置为1.5 V。示波器通道2的输入(2+)用于测量Q2集电极上的稳定输出电流。
 
配置示波器以捕获所测量的两个信号的多个周期。确保启用XY功能。
 
使用示波器的波形图示例如图3和图4所示。
 
使用双极性结型晶体管和NMOS晶体管的稳定电流源
图3.Q2集电极电压与W1电压的关系
 
使用双极性结型晶体管和NMOS晶体管的稳定电流源
图4.Q2集电极电流与W1电压关系的示波器图
 
稳定电流源(NMOS)
 
材料
 
●     ADALM2000主动学习模块
●     无焊面包板
●     一个2.2 kΩ电阻(或其他类似值)
●     一个168 Ω电阻(将100 Ω和68 Ω电阻串联)
●     一个4.7 kΩ电阻
●     两个小信号NMOS晶体管(CD4007或ZVN2110A)
 
说明
 
MOS稳定电流源对应的电路如图5所示。
 
使用双极性结型晶体管和NMOS晶体管的稳定电流源
图5.稳定电流源
 
硬件设置
 
面包板连接如图6所示。波形发生器W1的输出驱动电阻R1的一端。电阻R1和R2以及晶体管M1按照 2020年11月StudentZone文章所示进行连接。由于M2的VGS始终小于M1的VGS,因此可能的话,从器件库存中选择M1和M2满足——在相同漏极电流下,M2的VGS小于M1的VGS。晶体管M2的栅极连接到M1漏极的零增益输出。R3连接在Vp电源和M2的漏极之间,与2+示波器输入一起用来测量漏极电流。
 
使用双极性结型晶体管和NMOS晶体管的稳定电流源
图6.稳定电流源面包板电路
 
程序步骤
 
波形发生器配置为1 kHz三角波,峰峰值幅度为4 V,偏置为2 V。示波器通道2的输入(2+)用于测量M2漏极上的稳定输出电流。
 
配置示波器以捕获测量的两个信号的多个周期。确保启用XY功能。
 
图7提供了示波器显示的图像示例。
 
使用双极性结型晶体管和NMOS晶体管的稳定电流源
图7.M2漏极电压与W1电压的关系
 
关于BJT和NMOS的问题
 
此类电路有时称为峰化电流源。您认为为什么会使用此命名规则?
输出电流的峰值很窄。如何调整电路以产生更宽、更平坦的峰值?
 
您可以在 学子专区博客上找到问题答案。
 
 
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