如何利用ΔVBE概念来产生稳定的输出电流

材料

● ADALM2000 主动学习模块

● 无焊试验板

● 一个500 Ω可变电阻、电位计

● 一个100 Ω电阻

● 三个小信号NPN晶体管(2N3904)

● 三个小信号PNP晶体管(2N3906)

说明

在无焊试验板上构建图1所示的电路。蓝色方框表示ADALM2000的连接位置。PNP晶体管Q1、Q2和Q3形成增益为2的电流镜；输出电流是输入电流的2倍。NPN晶体管Q4、Q5和Q6以及可变电阻R1形成电路的ΔVBE部分。电阻R2用于测量随电路上的电压变化（示波器通道1）在电路中流动的电流（示波器通道2）。

图1.浮动电流源（吸电流连接到负电源）。

输出电流通过R1设置。Q4与Q5和Q6的并联组合之间的VBE差(ΔVBE)出现在R1上。PNP镜（Q1、Q2和Q3）的增益为2（假定它们的大小相同）。因此，Q4中的电流是Q5和Q6组合电流的两倍。我们再假定Q4、Q5和Q6的大小也相同，电流密度比为4，VBE差将为：

由于这个等式中的绝对温度项，电流将与绝对温度成正比。在某些情况下，这个特征可能有用，但在其他情况下，可能不适宜。

硬件设置

试验板电路连接如图2所示。

图2.浮动电流源（吸电流连接到负电源）试验板电路。

程序步骤

将波形发生器W1配置为三角波，频率为100 Hz，幅度为10 V p-p，偏移为0 V。示波器显示应同时在电压与时间和XY模式中设置，通道1在水平轴上，通道2在垂直轴上。确保在完成并反复检查接线之后，再打开电源。

图3.浮动电流源（吸电流连接到负电源）示波器XY图示例。

图4.使用理想组件的浮动电流源（吸电流连接到负电源）LTspice XY图示例。

证明电路的浮动特性

在图1中，我们以负电源作为电路负极参考。要证明此电路是真正的浮动电流源，按图5所示重新排列试验板并重复测量。

图5.浮动电流源（源电流连接到正电源）。

硬件设置

试验板电路连接如图6所示。

图6.浮动电流源（吸电流连接到正电源）试验板电路。

程序步骤

将波形发生器W1配置为三角波，频率为100 Hz，幅度为10 V p-p，偏移为0 V。示波器显示应同时在电压与时间和XY模式中设置，通道1在水平轴上，通道2在垂直轴上。确保在完成并反复检查接线之后，再打开电源。

图7.浮动电流源（吸电流连接到正电源）XY图。

图8.使用理想组件的浮动电流源（吸电流连接到正电源）LTspice XY图示例。

问题：

通过分析电路的LTspice®图，电流源保持相对恒定电流所需的最小电压是多少？

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