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稳定电流源(BJT)
: T4 z3 E8 a) x( N) |6 Z目标4 b" T T, U; E% D" t% e
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。
$ W( p6 ?. B; d2 r
/ F. F5 m1 F7 E. W* V材料" s% V- ]5 |6 ]* [" q A
( }6 m1 d C8 V) ?( \6 h9 _- ADALM2000主动学习模块
9 M; a) w. w: C3 |$ E' j! U( r
$ ~- t8 o& y' U
- 无焊面包板
: m: K8 S+ J& \9 s( c8 M: f& `
0 ~8 ^1 O( I; d0 T. k- 一个2.2 kΩ电阻（或其他类似值）
" y# r% O' K w) a/ E8 o: Y
! e8 _, g6 z. W$ j' F/ H$ m/ ?- 一个100 Ω电阻 D3 {/ Z( l* u2 W9 }$ C
" _+ t% E( M s4 y6 N/ b$ V! y- 一个4.7 kΩ电阻
3 F; n9 `/ l! g) _- N9 N
1 w9 B9 D" m( l! E
- 两个小信号NPN晶体管（2N3904或Ssm2212）6 v% e4 ]/ J; Y
* E Z' P! `: J2 @
说明
# K* o0 C" O! ]. D) t: CBJT稳定电流源对应的电路如图1所示。
$ R8 e+ C8 ?9 X. `! u- ~1 d: [1 ^& L4 M6 w0 ]
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# s* |- w* N8 i- x6 T" {6 G图1.稳定电流源' T: U" G& }# t* x, Y
. P9 t' E: ?: [- E3 }1 i' H# d
硬件设置* ~0 q0 I' r) C `/ S- B/ E: M: o
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。
! X% J5 m% C4 o& z& e8 M6 ?
# @3 S8 \" |8 t7 ^9 X![]()
: q7 j6 }5 D4 B7 N4 w- X2 ?/ E6 h% _图2.NMOS零增益放大器面包板电路9 A; \, G' z# A. a4 Z
% d0 [3 }2 Q+ J; M
程序步骤
+ N' R1 R; j2 y$ ]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。2 H; U: x$ T) ^; _# r/ w Q
$ [' W, @8 W$ V! Q* t1 V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。& [: P2 w" l/ N4 t" M& H8 y
: i8 |% w7 k1 C3 c# y% X
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。. Q( \0 d) {# x* `7 J) I
! X3 \7 J2 j1 l% M' ?
使用示波器的波形图示例如图3和图4所示。1 w9 c. y2 q( D9 }
+ f, o0 u4 @5 h0 |& j
![]() # x- G" X, v: f: S
图3.Q2集电极电压与W1电压的关系
- [8 Y: C; k$ V5 Y0 u* f" L7 X4 Q3 |0 Z
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, x# C; k3 }( p4 B' r7 [$ D8 w5 f图4.Q2集电极电流与W1电压关系的示波器图 G0 O1 h, z) F- l
: t. w& ^3 b2 M稳定电流源(NMOS)
- {' X% d- J9 e; e' d, Q1 l: A材料
* U% y7 ^9 L8 g& W1 Q" E: ~# Z' y - ADALM2000主动学习模块
2 Z/ y- i) y& i3 f- k. O# r
: {- D, o$ d/ F5 b
- 无焊面包板
; S K6 u- ]6 a0 ^* y+ m4 V
6 j" w7 k9 s5 J$ u( T2 N- 一个2.2 kΩ电阻（或其他类似值）0 @# W1 H3 z, @6 L+ t( }4 s8 j2 X
" Z1 @# [& o: }% `) i4 _- 一个168 Ω电阻（将100 Ω和68 Ω电阻串联）0 c& o! j5 D) `0 _
$ [3 S7 W1 T" c3 y5 B V/ v q- 一个4.7 kΩ电阻) T# i9 ~6 ~$ L H$ K$ [8 S
& e1 C- N0 T) \4 c% g
- 两个小信号NMOS晶体管（CD4007或ZVN2110A）/ z# W! `* Y! g9 E
! i; b% u- e5 Q# W说明+ |" M+ f5 v+ \0 r
MOS稳定电流源对应的电路如图5所示。" \/ ^% `* w1 U" f- ?
4 _$ o* P* \* w. ^. e
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1 l2 e. I0 ?5 ?! ]. q图5.稳定电流源
; G# f& |4 r8 n+ P9 q* f2 b+ K. x
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) z# k% p0 ]- Z/ E图6.稳定电流源面包板电路
% P# B( K' q( R& b( o6 G7 F9 t- a0 c% l% p" I3 }
硬件设置
7 Z( u: P1 [7 T7 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。
- y1 g& w2 R/ x8 G5 ^1 i9 k
* I& i1 a$ g+ ^" {. {2 X; q5 l程序步骤
2 z( H- T2 |" C, Q% G2 V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。; e7 [3 n* Q( s: h0 E4 W" C$ z3 e
3 l% V) p; B E ^' A+ F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。2 u) {/ G- t1 f u, g
: t3 k( g, C+ g1 f" X' ]2 v3 \图7提供了示波器显示的图像示例。2 A1 P' I7 g/ ^! M! a) S
; X) D5 N& V% O1 a3 t
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+ g2 d5 o6 D+ w$ u3 i, S图7.M2漏极电压与W1电压的关系" h/ N" E! L' \+ A% m3 J
0 G ]0 x& B) c+ T, l$ \
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发表于 2021-11-1 10:56
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