深入解析LM134/LM234/LM334 3-端子可調(diào)電流源

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電流源是一個(gè)關(guān)鍵的組成部分，它在眾多應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。今天，我們要詳細(xì)探討的是德州儀器（TI）的LM134/LM234/LM334 3-端子可調(diào)電流源，了解它們的特性、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：lm334.pdf

一、產(chǎn)品特性

1. 寬電壓范圍與出色的電流調(diào)節(jié)能力

LM134/LM234/LM334能夠在1V至40V的電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，并且具有0.02%/V的電流調(diào)節(jié)能力。這意味著在不同的電壓條件下，它們都能提供穩(wěn)定的電流輸出，為各種應(yīng)用提供了可靠的電源支持。

2. 可編程電流范圍廣

這些電流源的可編程電流范圍從1μA到10mA，跨度達(dá)到了10,000:1。這種廣泛的可編程范圍使得它們能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求，無(wú)論是低功耗的傳感器應(yīng)用，還是需要較大電流的驅(qū)動(dòng)電路，都能輕松應(yīng)對(duì)。

3. 真正的2-端子操作

它們采用真正的2-端子操作方式，無(wú)需單獨(dú)的電源連接，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。同時(shí)，反向施加高達(dá)20V的電壓時(shí)，僅會(huì)吸收幾十微安的電流，這使得它們?cè)诮涣鲬?yīng)用中可以同時(shí)作為整流器和電流源使用。

4. 溫度傳感器功能

LM134/LM234/LM334還可以作為溫度傳感器使用，其中LM234 - 3和LM234 - 6被指定為真正的溫度傳感器，確保初始精度分別為±3°C和±6°C。由于它們采用電流模式操作，長(zhǎng)導(dǎo)線中的串聯(lián)電阻不會(huì)影響精度，非常適合遠(yuǎn)程傳感應(yīng)用。

二、產(chǎn)品規(guī)格

1. 溫度范圍

不同型號(hào)的LM134/LM234/LM334具有不同的溫度范圍。LM134的工作溫度范圍為 - 55°C至 + 125°C，適用于對(duì)溫度要求較為苛刻的軍事或航空航天應(yīng)用；LM234的溫度范圍為 - 25°C至 + 100°C；LM334的溫度范圍為0°C至 + 70°C，可滿足大多數(shù)一般工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用的需求。

2. 封裝形式

這些器件提供多種封裝形式，包括TO密封、TO - 92和SOIC - 8塑料封裝。不同的封裝形式適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景和安裝要求，方便工程師根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

3. 電氣特性

在電氣特性方面，LM134/LM234/LM334在不同的電流設(shè)置和電壓條件下具有不同的性能表現(xiàn)。例如，在2.5V的電壓下，設(shè)置電流誤差在不同的電流范圍內(nèi)有所不同，從2μA至10μA時(shí)誤差最大可達(dá)12%，而在100μA至1mA時(shí)誤差為±3%。此外，它們的溫度系數(shù)約為 + 0.33%/°C，在不同的溫度條件下，輸出電流會(huì)有相應(yīng)的變化。

三、應(yīng)用提示

1. 計(jì)算 (R_{SET})

在設(shè)計(jì)電路時(shí)，計(jì)算 (R{SET}) 是一個(gè)重要的步驟。總電流 (I{SET}) 等于通過(guò) (R{SET}) 的電流 (I{R}) 和LM134的偏置電流 (I{BIAS}) 之和。通過(guò)公式 (I{SET}=left(frac{V{R}}{R{SET}}right)left(frac{n}{n - 1}right)) 可以計(jì)算出 (I{SET})，其中 (n) 是 (I{SET}) 與 (I{BIAS}) 的比值。在大多數(shù)設(shè)置電流下，公式可以進(jìn)一步簡(jiǎn)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(dāng)壓擺率超過(guò)一定閾值時(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，例如在 (I{SET}=10 mu A) 時(shí)，最大 (dV/dt) 為0.01V/μs；在 (I_{SET}=1mA) 時(shí)，極限為1V/μs。雖然超過(guò)極限不會(huì)損壞器件，但會(huì)影響電流的穩(wěn)定性。

3. 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}=1mA) 時(shí)，LM134兩端每增加1V的電壓，結(jié)溫將升高約0.4°C，從而導(dǎo)致輸出電流變化約0.132%。因此，在直流調(diào)節(jié)要求較高且 (I_{SET}) 超過(guò)100μA時(shí)，必須考慮熱效應(yīng)的影響，可以通過(guò)散熱措施來(lái)減少熱效應(yīng)的影響。

4. 并聯(lián)電容

LM134的15pF并聯(lián)電容在某些應(yīng)用中可能會(huì)影響電路性能，例如導(dǎo)致負(fù)載問(wèn)題或限制電流源的交流輸出阻抗。可以通過(guò)使用FET對(duì)LM134進(jìn)行緩沖來(lái)降低電容，將電容降低到小于3pF，并提高調(diào)節(jié)性能。

5. 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。在大多數(shù)情況下，這種噪聲增加是可以接受的，并且可以構(gòu)建電壓增益超過(guò)2000的單級(jí)放大器。

6. 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)盡量減少熱電偶或引線電阻的影響。將電流設(shè)置電阻物理上靠近器件，并避免使用插座，可以減少引線電阻對(duì)輸出電流的影響。例如，在1mA的電流水平下，僅0.7Ω的接觸電阻就會(huì)使輸出電流降低1%。

四、典型應(yīng)用

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)溫度成正比。通過(guò)公式 (I{SET}=frac{(227 mu V / mu K)(1)}{R{SET}}) 可以計(jì)算出不同溫度下的輸出電流。由于其電流模式操作，長(zhǎng)導(dǎo)線中的串聯(lián)電阻不會(huì)影響精度，非常適合遠(yuǎn)程溫度傳感應(yīng)用。此外，LM134的校準(zhǔn)非常簡(jiǎn)單，因?yàn)榇蠖鄶?shù)初始誤差是由增益項(xiàng)（斜率誤差）引起的，而不是偏移誤差。通過(guò)僅進(jìn)行增益調(diào)整的校準(zhǔn)，可以同時(shí)調(diào)整斜率和零點(diǎn)。

2. 零溫度系數(shù)電流源

通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)LM134配置中添加一個(gè)二極管和一個(gè)電阻，可以抵消其溫度相關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)零溫度系數(shù)電流源。通過(guò)合理選擇 (R{1}) 和 (R{2}) 的阻值，可以使電路的溫度系數(shù)接近零。例如，當(dāng) (R{2}/R{1}≈10.0) 時(shí)，電路可以消除LM134的大部分溫度系數(shù)。即使二極管的特性估計(jì)不準(zhǔn)確，該電路仍然可以有效地工作。

3. 其他應(yīng)用

此外，LM134/LM234/LM334還可以應(yīng)用于偏置網(wǎng)絡(luò)、浪涌保護(hù)、低功率參考、斜坡生成、LED驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域。在不同的應(yīng)用中，它們都能發(fā)揮出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為電路設(shè)計(jì)提供可靠的支持。

五、總結(jié)

LM134/LM234/LM334 3-端子可調(diào)電流源具有寬電壓范圍、廣可編程電流范圍、出色的電流調(diào)節(jié)能力等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，工程師需要充分考慮它們的特性和應(yīng)用要點(diǎn)，合理選擇參數(shù)，以確保電路的穩(wěn)定性和性能。同時(shí)，通過(guò)了解它們?cè)诓煌瑧?yīng)用中的工作原理和設(shè)計(jì)方法，可以更好地發(fā)揮這些電流源的優(yōu)勢(shì)，為電子設(shè)計(jì)帶來(lái)更多的可能性。你在使用這些電流源的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。