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稳定电流源(BJT)
7 C. B. C0 E' ?目标
$ c/ k' j# o& a' |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。
0 a. u; u6 ~' j/ V9 c- K* x& G( @6 ~5 F# O% y' c
材料
2 h9 \ _3 k" o" o) t( b7 Q$ R; {' m5 F- {* R4 H
- ADALM2000主动学习模块
& D; u; |* U, L M
8 ~ p" s4 E1 A1 C/ f- 无焊面包板 B8 G6 G$ p9 Y0 c( [' H# u. C
6 l8 y! s/ y, s- 一个2.2 kΩ电阻（或其他类似值）
4 x, S1 R% }* k6 S; `* V
/ x) e2 |+ e, T5 w4 V, p. H
- 一个100 Ω电阻' [& Z" N) ^ F& v0 e
( z* @7 f2 D5 y. y" ^/ J, N" m
- 一个4.7 kΩ电阻9 Q$ F; H8 i1 B0 L8 x! T2 M( L
( v& H( s9 n( c3 E( y
- 两个小信号NPN晶体管（2N3904或Ssm2212）
& p: T: u1 R. r
& J( q5 ~& b1 J+ Q2 \% g) o说明6 R& f" B: T! T* |: n6 g
BJT稳定电流源对应的电路如图1所示。
9 M2 Q; B% E$ @0 ], ]! A9 C/ ?" K& k- N/ o6 ], P4 S1 r; A
![]()
! H/ Y2 y0 a. _6 C, ?* S$ S图1.稳定电流源
; K+ [' o# ~+ c3 j6 z) {: f8 [1 W8 ?" N1 U
硬件设置$ o9 O. a5 \/ o: q' L3 X5 n: h" i
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。
; F& L( Y, Z9 e5 l8 W# o. ]% b2 l1 N8 b
![]() 8 z+ g" t! j- R/ R
图2.NMOS零增益放大器面包板电路7 Z2 [1 b2 u1 ?6 X/ A
) x; e# g& P6 @
程序步骤0 z6 C0 S% |1 j4 w2 a
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。" M2 u; _$ J, _% I
% C& w8 A6 {9 K7 a1 f3 Z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。5 @) T5 k" g x6 ]# e- S3 ?
) l) e/ W( V5 y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。
4 t, |( w: i1 m" m# l1 v0 R! w& ^; z+ G+ k4 e9 }
使用示波器的波形图示例如图3和图4所示。) V5 T2 Q& }' M. \' {3 F- w. A
0 j# x- T& o* m, v; L![]() $ [) H8 I6 s. b. x4 d% W
图3.Q2集电极电压与W1电压的关系
6 [) d) v# f' P( A, B8 U5 v) z( G O( N. c3 y& m
![]()
$ E" W* m7 V6 B( S" g& w, b图4.Q2集电极电流与W1电压关系的示波器图$ G$ Y8 D2 S3 o# c
" c7 Q" }! E' \, D2 B( l2 k H) a, V
稳定电流源(NMOS)+ o6 I1 ^' s: i* i
材料
{2 s3 j; x8 U; y) ~ - ADALM2000主动学习模块
8 y9 V3 g+ k! S/ R0 u9 \
2 R1 x. b" g+ a; R8 w
- 无焊面包板
# K+ _& W! p( T+ o' G
% w- i7 y& B+ A% m7 c- y) C/ i
- 一个2.2 kΩ电阻（或其他类似值）( S; t& e5 D1 X- {5 D& h, Q
& G1 S7 a6 P$ T) U- A- C
- 一个168 Ω电阻（将100 Ω和68 Ω电阻串联）
6 t* b+ Q$ V9 R$ I# f6 ^2 m
9 U8 D5 i. ]* a$ Y
- 一个4.7 kΩ电阻
% Z' `4 v$ I8 `6 N
2 R( N1 l. u- s. A6 l! k* q! C" [: G
- 两个小信号NMOS晶体管（CD4007或ZVN2110A）
J7 E. q w; _2 A
3 ~0 g0 t" {$ D& k4 `+ @' t" `说明
8 l6 R9 n" o: z: M C( Q+ EMOS稳定电流源对应的电路如图5所示。, f/ ?; K+ ~9 w$ l# h' Y5 w
8 ?0 j ~& _/ r: Q7 }0 v; Y
![]() 9 y* K- L0 d9 r* C* Q% K& ?
图5.稳定电流源/ T) a8 L- j. p2 b! D7 R* M$ Y8 x
! n9 L, y* j+ U) o* B% Q1 v![]() ' T8 B3 f" V% l8 Z5 O# e& d
图6.稳定电流源面包板电路, ?3 q" q+ o( K( |- ?: d) ?' s1 D
7 v0 ]# C& A) F+ F$ s
硬件设置7 m. a- ^$ v3 o# F( b3 y$ B
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。$ w, o" \3 i, d# H
* w8 t$ t# T7 K! }/ O
程序步骤6 @! n8 i5 y" B s* I
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。
+ z6 I3 W6 c0 L5 D' {( C( K, y
2 B& |3 |8 c* B, C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。; Y4 X6 b8 x* S G, }+ A
. U% c5 ?) V1 q图7提供了示波器显示的图像示例。
7 v* g! M5 X9 \; U6 {1 v. h; E d5 d/ e2 [& T4 Q' {
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; c0 r7 z7 ~2 i6 @图7.M2漏极电压与W1电压的关系
9 f0 p- J2 z6 y1 w/ r) H2 c, r+ |: O# e8 p( }* a
) z, M3 H8 l" F | E8 Z/ r H7 o1 ~ |
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发表于 2021-11-1 10:56
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