使用双极性结型晶体管(BJT)和NMOS晶体管的稳定电流源

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稳定电流源(BJT)
0 O  V2 x, F& X* E+ m. h, m6 Q目标
( U, ]( U" r  S) u3 L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
  

5 p+ X: d) @$ r9 q8 @& O

• 无焊面包板
  ( m1 f+ n; j  l! T

• 一个2.2 kΩ电阻（或其他类似值）
  - a9 k: u( S) |# ?) J  l

: U/ Y& P4 L; p/ B8 b

• 一个100 Ω电阻
  " B6 ^" B0 v; \& p: h& E

• 一个4.7 kΩ电阻
  

! N! H6 j6 P! x5 g  [! p

• 两个小信号NPN晶体管（2N3904或Ssm2212）
  - M: r9 Q1 Q0 _7 {+ m. f

" Z7 D( `" p$ f2 {说明
1 {' |% I( k. y3 s* WBJT稳定电流源对应的电路如图1所示。
0 r  c' t; v, J. G) k$ W
4 s$ Y$ L: @( h: W
1 x8 u; \1 f' v; e; D( S( g  T图1.稳定电流源

4 l: g- [+ ?% J3 x7 S硬件设置
2 A8 l) r9 v4 a/ ~$ O$ B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。
3 ]. e  `9 u$ Z2 c. @
7 f3 P) a* F# ]2 q. j( t3 z9 g4 R
7 l6 \$ I& V& U/ v9 r/ ?( ?图2.NMOS零增益放大器面包板电路
' b7 G& Z" w0 W) F
程序步骤
7 n# W4 b4 D/ O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。
* H. E  {' m5 B& o2 I- B
! O7 R4 f: j' f6 N, D+ p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。
# b( l* u2 L% y" h
3 ~6 Z% N. A5 C7 t" L& v使用示波器的波形图示例如图3和图4所示。

$ u0 C( w& W0 F; E( x' G
8 p8 ^) }; I; M, s! f+ I3 v  L8 I8 b图3.Q2集电极电压与W1电压的关系

# ~$ ], O8 f( C& w9 ]8 z5 p9 z
9 y5 Y0 o1 u! O7 y9 x0 Y: n图4.Q2集电极电流与W1电压关系的示波器图

  s! N# u, o( Z" ?3 _  A; y稳定电流源(NMOS)
" q6 j( r' Q# A( R材料

• ADALM2000主动学习模块
  # v$ j6 t2 ^1 l* u( h2 e' H

• 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）
  5 {  ?+ P  {+ C9 l7 I3 \) K

6 x2 ]9 x# k& Q: n4 W3 @$ ?

• 一个4.7 kΩ电阻
  

0 p' F8 w1 k1 ?0 \+ O" f

• 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。


图5.稳定电流源
* g+ X/ a; I* h) q3 E
& y. [7 P! C0 f  Q6 Y" z& i1 n
图6.稳定电流源面包板电路
, n, P! V8 |7 b, G' a: I
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。
9 W& o+ C# B2 U0 X3 Q9 }  V
  a3 K6 d6 c( u2 c程序步骤
# P) [: J& e/ m( |6 l. U5 c: d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。
, L6 s. i* L% v- y& k3 L
- j! J; x9 @  h, W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。

) t  y3 C! E5 k' n# f" e8 d
% Y, Q; e) H8 V/ P图7.M2漏极电压与W1电压的关系
) V, T. k- r1 F, ^) T# b8 n  X% J
4 ~* ~4 ^  z- p

unix155

零增益放大器可用于创建稳定的电流源

guanshen

要
配置示波器以捕获测量的两个信号的多个周期