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稳定电流源(BJT)7 ~9 C: E3 J* A
目标8 T/ }% }& v! p; R) w
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。5 ~8 U3 l: Q( E
& K9 B, ]/ [# v$ ?' a; W `材料1 U# s% M6 J6 {. j" ?0 M
' J+ s. O+ ?) Y, D6 k+ P% L
- ADALM2000主动学习模块
+ F" @& ^ H! U1 q9 B
5 F# M5 f0 E7 J
- 无焊面包板7 Q4 P7 R& n0 s" C; Q
/ H/ W# j' o9 E. O. k- 一个2.2 kΩ电阻（或其他类似值）/ P6 E, n8 w5 [% b: V
7 T2 p/ x) W/ x" O9 I
- 一个100 Ω电阻4 w' X5 u0 L& F/ h- i% c6 \
: |' q; Y! r" O/ s- B9 H
- 一个4.7 kΩ电阻
& o/ W% V9 W k* N# ?
- a. M% x3 w1 i, ^0 ]3 P- 两个小信号NPN晶体管（2N3904或Ssm2212）" m+ e0 ]; u1 V0 ?+ o) V& r
6 V2 y) d3 v z$ B. ^: N/ R说明
9 u7 ?3 u( L2 ~) U) EBJT稳定电流源对应的电路如图1所示。* e. R1 n% P3 j
2 D% B, @( @& f# {6 K5 m![]()
( R( K' F O) D2 `( \图1.稳定电流源" W7 |* W! A4 @) M/ s
' d# W% _) o" H, V硬件设置
4 [/ X1 V1 V. B" p% 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。
1 {8 c, F$ x1 ~ A8 q3 \
" [; F; ~& A: p![]()
; p3 z+ N2 N, L$ L图2.NMOS零增益放大器面包板电路& C) |$ h; v/ n/ q
' s1 u: K" Y/ x7 r/ D程序步骤
( d: Z1 M) V( ^' f+ g1 E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。" G0 u( h. E+ ]) G
( z* n$ u5 a7 x# n( p7 @
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。
( @4 |. U! S5 P- d. [5 E4 Z8 e, A$ S$ [2 N; ?
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。8 m6 w/ k Y2 E6 X8 r: J9 k
* t" i, _: O, Y- |8 J; x* E, r使用示波器的波形图示例如图3和图4所示。& L& ]6 Q( b+ l
% D# i; V, n" K; x![]()
: l- ^9 ?7 B. z& H. H1 ?图3.Q2集电极电压与W1电压的关系
6 u0 h' X) S% r) q6 R' a/ J+ ?( g/ E v" y
![]() * j2 ~" T4 s* b, H- Z4 w
图4.Q2集电极电流与W1电压关系的示波器图
b4 T! L; F/ z# E9 J' n7 T' E9 L: M- t; H1 S1 D1 l& O ^
稳定电流源(NMOS)
: \3 H6 x ^/ p9 U- n材料
/ [% O* Q6 y: ]( @! j - ADALM2000主动学习模块5 }+ L0 W8 _, w" P
d% b5 |/ ]7 B4 [+ t, u' A1 ]
- 无焊面包板
) m; n' z7 ]5 a* M% b
( R' ~6 b% b; s! T6 p0 v" M- F( V
- 一个2.2 kΩ电阻（或其他类似值）8 C! A6 L) w9 C% K5 @4 D( f
. }% l, C" P$ ]# @) B- 一个168 Ω电阻（将100 Ω和68 Ω电阻串联）
. z, H/ ^0 ~" \6 y( O2 q
) I1 Z$ m5 C! e) b- 一个4.7 kΩ电阻& s9 q% |8 A. _3 U' h. r4 {
# T2 s, s9 }9 i# d5 @2 ~9 t
- 两个小信号NMOS晶体管（CD4007或ZVN2110A）/ {2 g- F' n. A9 F. Y( z7 `
3 x6 U" ^& e1 p. }" ~/ e. L说明
, O8 O2 m7 q& r0 N [MOS稳定电流源对应的电路如图5所示。
/ p; N: y6 w1 e" B6 a- {3 h* T- p+ Q! p$ g1 b7 S
![]()
: \+ z5 E" d) E3 Z0 Q7 V% W图5.稳定电流源5 q# M- O6 l' ], v6 ]/ B
" R, P9 J4 W; s: B
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4 L% K Y0 _4 U. h- \5 `+ ~图6.稳定电流源面包板电路
* v/ m( V' |) H" f) m& x3 t! @" ~; h @
硬件设置& @. Z! w. V2 j* I# \8 r$ `' L
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。- d1 G R# r; e
5 g5 z4 F/ w- t4 r" s% y程序步骤
- I8 @& j3 ^" s6 H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。
6 h9 ?1 C4 i! N! C1 u3 A. }4 F, N; g9 f: `6 d; ^% {' y }
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。
8 V- f, C5 Q, K+ `( ~) G% t
' b/ A* u- A) n! L1 k! w图7提供了示波器显示的图像示例。
7 R0 B" X4 t4 |" H, ^
' j1 c z( J! l1 T8 m![]()
2 a& t% e4 z$ k2 ]% p) M9 Z$ M* A图7.M2漏极电压与W1电压的关系' x+ s: i% i/ L# t; n% U4 k$ I9 B5 F
3 m; B/ P/ M+ [
. P' {! C) D% s- `* K7 ^5 F9 }
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发表于 2021-11-1 10:56
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