LM134/LM234/LM334：三端可調(diào)電流源的特性與應(yīng)用解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電流源是一種基礎(chǔ)且關(guān)鍵的元件，廣泛應(yīng)用于各種電路中。德州儀器（TI）的LM134/LM234/LM334三端可調(diào)電流源憑借其獨(dú)特的性能和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為了電子工程師們的常用選擇。今天，我們就來(lái)深入探討一下這三款電流源的特性、參數(shù)以及應(yīng)用技巧。

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產(chǎn)品概述

LM134/LM234/LM334是三端可調(diào)電流源，具有10,000:1的工作電流范圍、出色的電流調(diào)節(jié)能力以及1V至40V的寬動(dòng)態(tài)電壓范圍。只需一個(gè)外部電阻即可設(shè)定電流，無(wú)需其他額外元件，初始電流精度為±3%。它們是真正的浮動(dòng)電流源，無(wú)需單獨(dú)的電源連接。此外，在反向施加高達(dá)20V的電壓時(shí)，僅會(huì)吸取幾十微安的電流，這使得它們?cè)诮涣鲬?yīng)用中既能作為整流器，又能作為電流源。

產(chǎn)品特性

• 寬電壓范圍：可在1V至40V的電壓下工作，適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境。
• 高精度電流調(diào)節(jié)：電流調(diào)節(jié)精度可達(dá)0.02%/V，確保輸出電流的穩(wěn)定性。
• 可編程電流范圍廣：電流可在1μA至10mA之間進(jìn)行編程調(diào)節(jié)，滿足不同應(yīng)用的需求。
• 溫度傳感器功能：可作為溫度傳感器使用，LM234 - 3和LM234 - 6分別具有±3°C和±6°C的初始精度，且在遠(yuǎn)程傳感應(yīng)用中，長(zhǎng)導(dǎo)線的串聯(lián)電阻不會(huì)影響精度，僅需2根導(dǎo)線即可。
• 多種封裝形式：提供TO密封、TO - 92和SOIC - 8塑料封裝，方便不同的安裝需求。

產(chǎn)品參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

電氣特性

電氣特性表中詳細(xì)列出了不同設(shè)定電流范圍下的設(shè)定電流誤差、設(shè)定電流與偏置電流的比率、最小工作電壓、設(shè)定電流隨輸入電壓的平均變化以及設(shè)定電流的溫度依賴性等參數(shù)。例如，在2uA ≤ ISET ≤ 1mA，1.5 ≤ V+ ≤ 5V的條件下，設(shè)定電流隨輸入電壓的平均變化為0.02%/V（典型值）至0.1%/V（最大值）。

應(yīng)用提示

計(jì)算 $R_{SET}$

總電流 $I{SET}$ 是通過(guò)SET電阻的電流 $I{R}$ 和LM134的偏置電流 $I{BIAS}$ 之和。對(duì)于大多數(shù)設(shè)定電流，可將公式簡(jiǎn)化為 $I{SET }=left(frac{V{R}}{R{SET}}right)(1.059)=frac{227 mu V / % K}{R_{SET}}$。

壓擺率

當(dāng)壓擺率超過(guò)給定閾值時(shí)，LM134可能會(huì)出現(xiàn)非線性電流偏移。壓擺率與 $I{SET}$ 成正比，例如，當(dāng) $I{SET}=10 mu A$ 時(shí)，最大dV/dt為0.01V/μs；當(dāng) $I_{SET}=1mA$ 時(shí)，極限為1V/μs。壓擺率超過(guò)極限不會(huì)損壞LM134，也不會(huì)導(dǎo)致大電流流動(dòng)。

熱效應(yīng)

對(duì)于 $I{SET}$ 大于100μA的情況，內(nèi)部加熱會(huì)對(duì)電流調(diào)節(jié)產(chǎn)生顯著影響。例如，在 $I{SET}=1 ~mA$ 時(shí)，LM134兩端每增加1V電壓，在靜止空氣中結(jié)溫將升高約0.4°C。輸出電流 $I{SET}$ 的溫度系數(shù)約為0.33%/°C，因此溫度升高引起的電流變化為(0.4) (0.33)=0.132%。在直流調(diào)節(jié)至關(guān)重要且 $I{SET}$ 超過(guò)100μA時(shí)，必須考慮熱效應(yīng)?？赏ㄟ^(guò)對(duì)TO封裝或TO - 92引腳進(jìn)行散熱來(lái)減少這種影響。

并聯(lián)電容

在某些應(yīng)用中，LM134的15pF并聯(lián)電容可能需要降低，可通過(guò)使用FET對(duì)LM134進(jìn)行緩沖來(lái)實(shí)現(xiàn)，這可將電容降低至小于3pF，并將調(diào)節(jié)性能提高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，且不會(huì)影響直流特性（除最小輸入電壓外）。

噪聲

LM134產(chǎn)生的電流噪聲約為晶體管散粒噪聲的4倍。如果將其用作晶體管放大器的有源負(fù)載，輸入?yún)⒖荚肼晫⒃黾蛹s12dB。在許多情況下，這是可以接受的，并且可以構(gòu)建電壓增益超過(guò)2000的單級(jí)放大器。

引線電阻

由于決定LM134工作電流的感應(yīng)電壓小于100mV，因此應(yīng)將電流設(shè)定電阻物理上靠近器件放置，以最小化熱電偶或引線電阻的影響。應(yīng)盡量避免使用插座，因?yàn)樵?mA電流水平下，僅0.7Ω的接觸電阻就會(huì)使輸出電流降低1%。

溫度傳感

LM134是理想的遠(yuǎn)程溫度傳感器，其輸出電流與絕對(duì)溫度（開爾文）成正比，公式為 $I{SET}=frac{(227 mu V / K)(1)}{R{SET}}$。由于大部分初始誤差是由增益項(xiàng)（斜率誤差）而非偏移引起的，因此LM134的校準(zhǔn)大大簡(jiǎn)化。只需進(jìn)行增益調(diào)整即可同時(shí)調(diào)整斜率和零點(diǎn)，且增益調(diào)整是單點(diǎn)調(diào)整，因?yàn)長(zhǎng)M134的輸出在0°K時(shí)外推為零，與 $R_{SET}$ 或任何初始誤差無(wú)關(guān)。

零溫度系數(shù)電流源應(yīng)用

在標(biāo)準(zhǔn)LM134配置中添加一個(gè)二極管和一個(gè)電阻，可以抵消LM134的溫度相關(guān)特性。通過(guò)平衡LM134的正溫度系數(shù)（約 +0.23mV/°C）和正向偏置硅二極管的負(fù)溫度系數(shù)（約 -2.5mV/°C），可實(shí)現(xiàn)零溫度系數(shù)電流源。具體的計(jì)算步驟和示例可參考文檔中的相關(guān)內(nèi)容。

典型應(yīng)用

文檔中給出了多種典型應(yīng)用電路，包括接地參考華氏溫度計(jì)、遠(yuǎn)程傳感器電壓輸出終端、低輸出阻抗溫度計(jì)、更高輸出電流電路、微功耗偏置電路、低輸入電壓參考驅(qū)動(dòng)器、斜坡發(fā)生器、1.2V參考電路、1.2V穩(wěn)壓器、齊納偏置電路、替代微調(diào)技術(shù)、光電導(dǎo)電池緩沖器、FET級(jí)聯(lián)電路、負(fù)輸出阻抗生成電路和在線電流限制器等。這些應(yīng)用電路展示了LM134/LM234/LM334在不同場(chǎng)景下的靈活應(yīng)用。

總結(jié)

LM134/LM234/LM334三端可調(diào)電流源以其豐富的特性、高精度的參數(shù)和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師們提供了一個(gè)強(qiáng)大的設(shè)計(jì)工具。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和電路條件，合理選擇產(chǎn)品型號(hào)、封裝形式，并注意應(yīng)用過(guò)程中的各種因素，如壓擺率、熱效應(yīng)、并聯(lián)電容、噪聲和引線電阻等，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。希望本文能對(duì)大家在使用LM134/LM234/LM334時(shí)有所幫助，你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)一些特殊的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。