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稳定电流源(BJT)
. K* ?1 S* a5 X9 M6 s$ B, }9 t目标
& S( D) I/ i+ h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。; g) q; i* W( E
5 E- c8 d8 f1 \6 E1 `+ E( k
材料
, @0 C9 ]% j" I8 ]
4 h3 W+ T" m; H6 F# ?, Z h- ADALM2000主动学习模块
! O: z2 [2 D, Z, T. _ H
7 `. D1 I' f: S2 l- 无焊面包板* {% Q! v3 J) i/ Q; g, m7 z
. ]/ f7 k4 I% {- 一个2.2 kΩ电阻（或其他类似值）7 V3 d$ _0 m+ K: l7 } t
, ~0 R- ` I# z k; J8 i( U. f- 一个100 Ω电阻
* C) U) v! u, g
8 i# u' j& d) A- G& ^- 一个4.7 kΩ电阻
! O3 k. G) l& e3 ?
* I+ H3 q# ]7 {3 n) l0 ~ c
- 两个小信号NPN晶体管（2N3904或Ssm2212）4 O) v( |: ^1 L7 I9 m6 t
) o: I1 H1 q# h; N
说明3 u h; z: s2 F/ _
BJT稳定电流源对应的电路如图1所示。5 |8 D8 P! F& |& p0 i0 H
+ T8 O9 ]8 C) V3 Y" d! M# d
![]()
% t* \( ^! g% j3 P1 L1 q7 t图1.稳定电流源
3 ^, ~1 p& j/ D
. o; U) |) k/ R5 {硬件设置
9 S! S x7 |5 L0 ?6 ]. O9 x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。
. [. J$ M6 |( A2 ]8 L4 y8 O) u9 r
![]()
- U$ o5 Q& `) p/ Y, e( T" I( x图2.NMOS零增益放大器面包板电路
7 ?2 n, C; z& z; g v% H2 X& |2 O7 V5 r; y3 w$ G8 \; W9 r5 E
程序步骤8 {* y. e3 c; k, P. w+ {
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。
* k* z! n+ ]( h: J
" L$ t3 N& D& w0 P& c9 U3 {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。0 Q+ q) ]. f3 U t7 v0 `+ q
5 P- X) D; k% o0 s5 z; G
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。5 x( ~# ] R" }+ m y
& E$ s. p' z M: [5 u; y使用示波器的波形图示例如图3和图4所示。. L, L7 z* u9 ^2 S
( m5 Z: ^9 u0 O: U9 B9 h: N
![]()
- Z+ C8 l; a0 q! M4 O1 j; i$ Z图3.Q2集电极电压与W1电压的关系4 b0 k* J" V3 j& s! y
2 P. b. @! T& l![]() + ?' ~7 f: f! S1 m6 g. Z
图4.Q2集电极电流与W1电压关系的示波器图9 k+ `: M7 W; _( Q8 t
- G+ [+ u" z) }8 T- Z
稳定电流源(NMOS)4 a* S, e) ]6 ~4 R8 i- [1 L
材料
+ ]+ [: V' O) q V5 Z - ADALM2000主动学习模块( j8 ~3 L; @5 [% \+ j+ n4 y6 s
7 F! A! G4 B8 O
6 P. T8 }# G% x+ }# Q4 O- 一个2.2 kΩ电阻（或其他类似值）
. ^1 D8 N+ h# Z5 n
# i4 X" t, J; Q% S, m+ }4 ^/ @
- 一个168 Ω电阻（将100 Ω和68 Ω电阻串联）
# z, M9 a' d* i) f; [3 F
2 U! q0 W1 P, A |- 一个4.7 kΩ电阻
M6 z9 C/ j. a U/ i7 w$ }" [
8 R4 v/ g/ v; l+ E9 b& J
- 两个小信号NMOS晶体管（CD4007或ZVN2110A）
0 J7 Q# U1 ?) @6 E. ~/ @
" C; x8 E2 J' g2 D说明
, a$ V, r5 b" [MOS稳定电流源对应的电路如图5所示。
4 T0 p }* b J
5 Q1 F2 L1 E. Y" v![]()
) {$ j7 l) }% {2 |7 a) `图5.稳定电流源+ u5 j3 _& I7 a0 v; X. |( l2 B- s
1 S# Q: ?" e! ~+ |: e
![]() 8 [! w2 ?: b6 V/ e' j9 o/ P( ^
图6.稳定电流源面包板电路3 v) u R" @7 x: T) T
7 ^( K: B1 u% |& N5 {硬件设置! o5 M+ r# s+ a+ F" u
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) p3 ^/ C+ }7 t
, ^8 L+ ^/ I' o3 j# t# |程序步骤
9 K3 |3 Q' _' I M7 W9 ~& D, T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。( [! m P9 U& z+ z' w S' f& [( R4 w
4 Z0 z! f3 f) `7 k% ~8 `
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。7 ^6 U! {# [ I
2 v2 `7 ?) P. y# N
图7提供了示波器显示的图像示例。
) ]! E7 |5 t, \& t3 ]& ^5 x% a" ^" U1 B( A
![]()
/ m3 V) c' A8 M图7.M2漏极电压与W1电压的关系, p) L2 E$ A+ ^' {, \" \' N
6 R) j: c; E; k6 I7 ^3 d$ ]$ I
2 d# T& v0 }% w& g* ]$ d+ Q |
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发表于 2021-11-1 10:56
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