LM134/LM234/LM334：三端可調電流源的特性與應用解析

在電子設計領域，電流源是一種基礎且關鍵的元件，廣泛應用于各種電路中。德州儀器（TI）的LM134/LM234/LM334三端可調電流源憑借其獨特的性能和廣泛的應用場景，成為了電子工程師們的常用選擇。今天，我們就來深入探討一下這三款電流源的特性、參數以及應用技巧。

文件下載：LM334SM NOPB.pdf

產品概述

LM134/LM234/LM334是三端可調電流源，具有10,000:1的工作電流范圍、出色的電流調節能力以及1V至40V的寬動態電壓范圍。只需一個外部電阻即可設定電流，無需其他額外元件，初始電流精度為±3%。它們是真正的浮動電流源，無需單獨的電源連接。此外，在反向施加高達20V的電壓時，僅會吸取幾十微安的電流，這使得它們在交流應用中既能作為整流器，又能作為電流源。

產品特性

• 寬電壓范圍：可在1V至40V的電壓下工作，適應多種不同的電源環境。
• 高精度電流調節：電流調節精度可達0.02%/V，確保輸出電流的穩定性。
• 可編程電流范圍廣：電流可在1μA至10mA之間進行編程調節，滿足不同應用的需求。
• 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，且在遠程傳感應用中，長導線的串聯電阻不會影響精度，僅需2根導線即可。
• 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。

產品參數

絕對最大額定值

電氣特性

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

應用提示

計算 $R_{SET}$

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

壓擺率

當壓擺率超過給定閾值時，LM134可能會出現非線性電流偏移。壓擺率與 $I{SET}$ 成正比，例如，當 $I{SET}=10 mu A$ 時，最大dV/dt為0.01V/μs；當 $I_{SET}=1mA$ 時，極限為1V/μs。壓擺率超過極限不會損壞LM134，也不會導致大電流流動。

熱效應

對于 $I{SET}$ 大于100μA的情況，內部加熱會對電流調節產生顯著影響。例如，在 $I{SET}=1 ~mA$ 時，LM134兩端每增加1V電壓，在靜止空氣中結溫將升高約0.4°C。輸出電流 $I{SET}$ 的溫度系數約為0.33%/°C，因此溫度升高引起的電流變化為(0.4) (0.33)=0.132%。在直流調節至關重要且 $I{SET}$ 超過100μA時，必須考慮熱效應。可通過對TO封裝或TO - 92引腳進行散熱來減少這種影響。

并聯電容

在某些應用中，LM134的15pF并聯電容可能需要降低，可通過使用FET對LM134進行緩沖來實現，這可將電容降低至小于3pF，并將調節性能提高至少一個數量級，且不會影響直流特性（除最小輸入電壓外）。

噪聲

LM134產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載，輸入參考噪聲將增加約12dB。在許多情況下，這是可以接受的，并且可以構建電壓增益超過2000的單級放大器。

引線電阻

由于決定LM134工作電流的感應電壓小于100mV，因此應將電流設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。應盡量避免使用插座，因為在1mA電流水平下，僅0.7Ω的接觸電阻就會使輸出電流降低1%。

溫度傳感

LM134是理想的遠程溫度傳感器，其輸出電流與絕對溫度（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（斜率誤差）而非偏移引起的，因此LM134的校準大大簡化。只需進行增益調整即可同時調整斜率和零點，且增益調整是單點調整，因為LM134的輸出在0°K時外推為零，與 $R_{SET}$ 或任何初始誤差無關。

零溫度系數電流源應用

在標準LM134配置中添加一個二極管和一個電阻，可以抵消LM134的溫度相關特性。通過平衡LM134的正溫度系數（約 +0.23mV/°C）和正向偏置硅二極管的負溫度系數（約 -2.5mV/°C），可實現零溫度系數電流源。具體的計算步驟和示例可參考文檔中的相關內容。

典型應用

文檔中給出了多種典型應用電路，包括接地參考華氏溫度計、遠程傳感器電壓輸出終端、低輸出阻抗溫度計、更高輸出電流電路、微功耗偏置電路、低輸入電壓參考驅動器、斜坡發生器、1.2V參考電路、1.2V穩壓器、齊納偏置電路、替代微調技術、光電導電池緩沖器、FET級聯電路、負輸出阻抗生成電路和在線電流限制器等。這些應用電路展示了LM134/LM234/LM334在不同場景下的靈活應用。

總結

LM134/LM234/LM334三端可調電流源以其豐富的特性、高精度的參數和廣泛的應用場景，為電子工程師們提供了一個強大的設計工具。在實際應用中，我們需要根據具體的需求和電路條件，合理選擇產品型號、封裝形式，并注意應用過程中的各種因素，如壓擺率、熱效應、并聯電容、噪聲和引線電阻等，以確保電路的穩定性和可靠性。希望本文能對大家在使用LM134/LM234/LM334時有所幫助，你在實際應用中是否遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。