深入剖析LM134/LM234/LM334：多功能三端可調電流源的應用與特性

在電子設計領域，電流源是一個基礎且關鍵的組件，而TI的LM134/LM234/LM334三端可調電流源以其獨特的性能和廣泛的應用場景，成為眾多工程師的首選。今天，我們就來深入探討一下這三款器件。

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一、產品特性概述

1. 寬電壓與電流范圍

LM134/LM234/LM334可在1V至40V的電壓范圍內工作，能提供從1μA到10mA的可編程電流。這一特性使得它們在不同電源電壓和負載電流需求下都能穩定工作，具有很強的通用性。

2. 出色的電流調節能力

具備0.02%/V的電流調節率，能夠在電壓變化時保持輸出電流的穩定，為對電流精度要求較高的電路提供可靠的支持。

3. 真兩端操作與溫度傳感功能

它們是真正的浮動電流源，無需單獨的電源連接。同時，還可作為完全指定的溫度傳感器使用，初始精度可達±3%，能滿足許多溫度測量和控制的應用需求。

二、電氣特性詳解

1. 絕對最大額定值

在使用這些器件時，必須注意其絕對最大額定值。例如，LM134/LM234/LM334的V + 至V - 正向電壓最大為40V，反向電壓最大為20V；而LM234 - 3/LM234 - 6的V + 至V - 正向電壓最大為30V。另外，設置電流最大為10mA，功率耗散最大為400mW。超出這些額定值可能會導致器件損壞，因此在設計電路時要嚴格遵守。

2. 電氣參數

從這些參數中可以看出，不同型號在不同電流設置下的性能有所差異，工程師需要根據具體的應用場景來選擇合適的型號。

三、典型性能特性

文檔中給出了多個典型性能特性曲線，包括輸出阻抗、最大壓擺率、啟動特性、瞬態響應等。這些曲線直觀地展示了器件在不同工作條件下的性能表現。例如，輸出阻抗曲線可以幫助工程師了解器件在不同頻率下的阻抗變化，從而優化電路的穩定性和信號傳輸質量。大家在實際設計中，可以根據這些曲線來預測器件的性能，避免出現意外的問題。

四、應用提示與設計要點

1. 計算RSET電阻

總電流ISET是通過SET電阻的電流IR和LM134的偏置電流IBIAS之和。在實際計算中，可以根據公式(I{SET }=left(frac{V{R}}{R{SET }}right)left(frac{n}{n - 1}right))來確定RSET的值，其中n是ISET與IBIAS的比值。對于大多數設置電流，當n約為18時，公式可進一步簡化為(I{SET }=left(frac{V{R}}{R{SET}}right)(1.059)=frac{227 mu V /^{circ} K}{R_{SET}}) 。

2. 壓擺率

當壓擺率超過一定閾值時，LM134可能會出現非線性電流偏移。這種偏移的產生與設置電流ISET成正比，例如在ISET = 10μA時，最大dV/dt為0.01V/μs；而在ISET = 1mA時，該極限值為1V/μs。不過，即使壓擺率超過極限，也不會對LM134造成損害，也不會引發大電流流動的情況。因此，在設計電路時，需要根據實際的信號變化速率來選擇合適的設置電流，以避免出現非線性問題。

3. 熱效應

當ISET大于100μA時，內部加熱會對電流調節產生顯著影響。每增加1V的電壓，在ISET = 1mA的情況下，結溫大約會升高0.4°C。由于輸出電流ISET的溫度系數約為0.33%/°C，因此溫度升高導致的電流變化為0.132%，相比真正的電氣效應，這會使調節性能降低10倍。在對直流調節要求嚴格且ISET超過100μA的情況下，必須考慮熱效應。通過對TO封裝或TO - 92引腳進行散熱處理，可將這種影響降低3倍以上。那么，在實際設計中，你會采用哪些具體的散熱措施呢？

4. 并聯電容

LM134的15pF并聯電容在某些應用中可能需要降低，可通過使用FET緩沖器來實現，這樣能將電容降低到小于3pF，并至少提高一個數量級的調節精度，且除最小輸入電壓外，直流特性不受影響。

5. 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。但在許多情況下，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。

6. 引線電阻

由于確定LM134工作電流的感應電壓小于100mV，因此應盡量減小熱電偶或引線電阻的影響，將電流設置電阻盡量靠近器件放置，并盡量避免使用插座。在1mA的電流水平下，僅0.7Ω的接觸電阻就會使輸出電流降低1%。

7. 溫度傳感

LM134是理想的遠程溫度傳感器，其電流模式操作在長線傳輸中不會損失精度。輸出電流與絕對溫度成正比，可根據公式(I{SET}=frac{(227 mu V / mu K)(1)}{R{SET }})進行計算。而且，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，因此校準過程大大簡化，只需進行增益調整即可同時修正斜率和零點。不過，為了保持精度，RSET應使用低溫度系數的電阻，如金屬膜電阻或線繞電阻。

五、零溫度系數電流源應用

通過在標準LM134配置中添加一個二極管和一個電阻，可以消除LM134的溫度相關特性，實現零溫度系數電流源。具體來說，該電路利用了LM134約+0.23mV/°C的正溫度系數與正向偏置硅二極管約 - 2.5mV/°C的負溫度系數實現平衡。大家可以思考一下，在實際應用中，選擇不同特性的二極管會對電路性能產生怎樣的影響呢？

1. 計算電阻比值

為了最小化電路的溫度系數，需要根據公式(frac{R{2}}{R{1}} approx frac{2.5 mV /^{circ} C-227 mu V /^{circ} C}{227 mu V /^{circ} C} approx 10.0)來確定R1和R2的比值。

2. 確定電阻值

確定R1和R2的比值后，可以根據所需的設置電流來確定它們的具體值。例如，在T = 25°C時，設置電流的計算公式為(I{SET }=frac{V{R}}{R{1}}+frac{V{R}+V{D}}{R{2}}) 。假設二極管的正向電壓降VD為0.6V，R1上的電壓為67.7mV，且R2 / R1 = 10，則可計算出設置電流。

3. 電路調整與優化

該電路即使對二極管特性的估計不準確，也能有較好的表現。但為了獲得最低的溫度系數，需要在不同溫度下對電路進行測試和調整。如果測量得到的設置電流溫度系數為正，則應減小R2；如果為負，則應增大R2。推薦使用1N457二極管，因為其溫度系數約為LM134的11倍，可使R2 = 10R1。

六、典型應用案例

文檔中給出了多種典型應用電路，如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、斜坡發生器、低輸入電壓參考驅動器等。這些電路展示了LM134/LM234/LM334在不同領域的應用，為工程師提供了豐富的設計思路。在實際應用中，你可以根據具體需求對這些電路進行適當的修改和優化。

七、總結

LM134/LM234/LM334三端可調電流源以其優異的性能和廣泛的應用場景，為電子工程師提供了強大的工具。在設計過程中，我們需要深入了解其特性和參數，充分考慮各種因素的影響，如熱效應、噪聲、引線電阻等。通過合理的設計和優化，能夠充分發揮這些器件的優勢，實現高性能、高可靠性的電路設計。大家在使用這些器件時，有沒有遇到過一些獨特的問題或有趣的解決方案呢？歡迎在評論區分享！