LM331中的電流鏡

一、前言

手邊有很多之前留下的LM331多功能芯片，它內(nèi)部帶有很多部件，可以搭建多種功能性的電路，比如 V/F轉(zhuǎn)換電路。其中帶有電流鏡下電源以及帶隙基準(zhǔn)電壓源。

下面對(duì)于其中這兩款我不太熟悉的電路進(jìn)行初步測(cè)試，比如他中間的鏡像電流源，兩路之間是否輸出電流一致，在多大范圍內(nèi)這兩路的電流會(huì)保持固定的比例。此外，對(duì)于輸出的恒壓源的穩(wěn)定性又是如何呢？?下面通過手邊的萬用表和電阻箱進(jìn)行測(cè)量一下。

二、測(cè)試電流鏡

我很好奇，這里面的鏡像電流源的比例關(guān)系，也就是這兩路之間電流比值是維持在多少？?改變 Rs電阻，可以改變參考電流的大小，使用QR10可編程電阻箱來設(shè)置參考電流。利用萬用表的電流檔測(cè)量 1管腳輸出電流。設(shè)置管腳7 為高電平，管腳6 為低電平，確保電流鏡電流從 1 管腳輸出。

在面包板上搭建測(cè)試電路。LM331的工作電壓為5V，第七、第六管腳分別連接到電源和地線。使用電阻箱連接管腳2 到地線，通過萬用表測(cè)量到輸出電壓為1.9V，這就是帶隙參考電壓。使用 DM3068電流檔測(cè)量 1 管腳到 地線之間的電路。

DM3068測(cè)量一管腳輸出電流 為 191 微安，這是對(duì)應(yīng) 1.9V作用在 10k 歐姆上的電流。

通過Python編程，改變電阻箱QR10阻值，從 1k歐姆逐步增加到 100k歐姆，對(duì)應(yīng)的電流從1.9mA 逐步減少到 19微安。測(cè)量管腳1的輸出電流以及管腳2 的輸出電壓。首先，看到的是管腳2 的輸出電壓。

▲ 圖1.2.1 不同電阻對(duì)應(yīng)的第二管腳的電壓

??可以看到，在Rs 為 1k歐姆的時(shí)候，管腳二的電壓不再維持在 1.9V，變的比較低了。當(dāng)Rs 超過 2k歐姆之后，輸出電壓變穩(wěn)定在 1.9V。這是不同電阻下，管腳1，2 的電流。管腳1 的電流是數(shù)字萬用表直接測(cè)量的結(jié)果，管腳二的電流是由電壓除以負(fù)載電阻搜得到的。它們的測(cè)量曲線實(shí)際上是疊加在一起了。計(jì)算不同電流下，兩者之間的比值，可以看到兩者之間的比值在0.99 到 1 之間。說明它們之間是非常精密的匹配的。

▲ 圖1.2.2 Rs不同電阻下對(duì)應(yīng)的管腳1,2 輸出電流▲ 圖1.2.3 申通電流下電流鏡之間的比值

??重新測(cè)量Rs從 1k歐姆變化到 10k歐姆 對(duì)應(yīng) 管腳2 輸出電壓，當(dāng)電阻超過 1.8k歐姆之后，輸出變穩(wěn)壓在1.9V，通過輸出電壓的斜率，大體可以推算 1.9V穩(wěn)壓源的內(nèi)阻?大約為 1歐姆。在中間部分，輸出的 1.9V出現(xiàn)過微小的波動(dòng)。具體原因不清楚。

▲ 圖1.2.5 Rs電阻與輸出電壓之間的關(guān)系

??管腳1,2 之間的比值非常平穩(wěn)，當(dāng)輸出電流小于 1mA之內(nèi)，兩者相差小于 0.05%，輸出電流超過1mA之后，兩者之間的比值出現(xiàn)了微小的波動(dòng)。

▲ 圖1.2.4 電流鏡之間的比值

三、電流鏡恒流特性

下面測(cè)量一下 管腳1 的恒流輸出特性，利用電阻箱QR10作為 管腳1 的負(fù)載電阻，從 100歐姆，變化到 20k歐姆，管腳2 連接一個(gè)固定10k電阻到地線，這樣，管腳1 的電壓會(huì)隨著電阻箱的變化而改變，這里測(cè)量了管腳1 輸出電壓與電流之間的關(guān)系，可以看到，在輸出電壓小于 3.5V之內(nèi)，輸出電流變化很小，如果使用一個(gè)線性曲線擬合這段變化，通過線性下降斜率可以知道對(duì)應(yīng)的 電流源輸出內(nèi)阻大約為 5.34M 歐姆。

▲ ..管腳1輸出電壓與電流

▲ 圖1.3.2 輸出電壓在3V之電流與電壓

※ 總??結(jié) ※

本文對(duì)于手邊的 LM331芯片中電流鏡的特性進(jìn)行了測(cè)量。在輸出1mA 之內(nèi)，管腳1,2 之間的電流比值非常接近于 1。管腳 1 輸出電流基本上是恒流，在輸出電壓小于3V之內(nèi)，輸出電阻在 5.3M歐姆。這些特性使得該芯片在V/F電路中可以達(dá)到很高的性能。

參考資料

[1]LM331的基本功能-CSDN博客: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/138246563

[2]基于LM331的電壓-頻率轉(zhuǎn)換電路詳細(xì)介紹: https://blog.csdn.net/weixin_42341666/article/details/116444586

[3]LM331震蕩居然穩(wěn)定了: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/138321695?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22138321695%22%2C%22source%22%3A%22zhuoqingjoking97298%22%7D