深入解析LM134/LM234/LM334：多功能三端可調(diào)電流源

在電子設計領域，電流源是一個基礎且關(guān)鍵的元件，廣泛應用于各種電路中。今天我們要深入探討的是德州儀器（TI）的LM134/LM234/LM334系列三端可調(diào)電流源，它們以其獨特的性能和廣泛的應用場景，成為了工程師們的得力助手。

文件下載：LM234Z-6 NOPB.pdf

一、產(chǎn)品概述

LM134/LM234/LM334是三端可調(diào)電流源，具有10,000:1的寬工作電流范圍，出色的電流調(diào)節(jié)能力，以及1V至40V的寬動態(tài)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%。此外，它們還是真正的浮動電流源，無需單獨的電源連接。在交流應用中，該系列產(chǎn)品還能充當整流器和電流源，反向施加高達20V的電壓時，僅會產(chǎn)生幾十微安的電流。

產(chǎn)品特性總結(jié)

• 寬電壓范圍：可在1V至40V的電壓下工作。
• 高精度調(diào)節(jié)：電流調(diào)節(jié)精度達0.02%/V。
• 可編程電流：可在1μA至10mA的范圍內(nèi)進行編程。
• 雙端操作：實現(xiàn)真正的2端操作。
• 溫度傳感功能：部分型號可作為溫度傳感器，初始精度為±3%。

二、產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)

絕對最大額定值

熱特性

不同封裝形式的熱阻特性有所不同，例如TO - 92封裝的熱阻（θja）在0.4″引腳時為180°C/W，0.125″引腳時為160°C/W。熱特性對于長時間穩(wěn)定工作的電路設計至關(guān)重要，工程師需要根據(jù)實際應用場景選擇合適的封裝。

電氣特性

不同型號在不同條件下的設定電流誤差、設定電流與偏置電流的比率、最小工作電壓等參數(shù)存在差異。例如，在設定電流為10μA至1mA，V + = 2.5V時，LM134/LM234的設定電流誤差最大為6%。這些參數(shù)為工程師在不同應用場景下選擇合適的型號提供了依據(jù)。

三、典型性能特性

文檔中給出了多個典型性能特性圖，包括輸出阻抗、最大壓擺率、啟動特性、瞬態(tài)響應、電壓與溫度關(guān)系、電流噪聲等。這些特性圖直觀地展示了產(chǎn)品在不同條件下的性能表現(xiàn)，對于工程師進行電路設計和性能優(yōu)化具有重要的參考價值。

例如，在壓擺率方面，當壓擺率超過一定閾值時，LM134可能會出現(xiàn)非線性電流偏移，且該閾值與設定電流成正比。在設定電流為10μA時，最大dV/dt為0.01V/μs；設定電流為1mA時，最大dV/dt為1V/μs。了解這些特性可以幫助工程師避免在設計中出現(xiàn)不必要的問題。

四、應用提示

計算RSET

總電流ISET是通過SET電阻的電流IR和LM134的偏置電流IBIAS之和。通過典型性能特性圖中給出的ISET與IBIAS的比率關(guān)系，我們可以推導出計算RSET的公式。對于大多數(shù)設定電流，公式可以簡化為(I{SET }=left(frac{V{R}}{R{SET}}right)(1.059)=frac{227 mu V /^{*} K}{R{SET}})。在實際設計中，準確計算RSET對于獲得所需的設定電流至關(guān)重要。

考慮各種影響因素

• 壓擺率：過高的壓擺率可能導致非線性電流偏移，設計時需要根據(jù)實際情況選擇合適的設定電流，以避免超出壓擺率閾值。
• 熱效應：當設定電流大于100μA時，內(nèi)部發(fā)熱會對電流調(diào)節(jié)產(chǎn)生顯著影響。例如，在設定電流為1mA時，LM134兩端每增加1V電壓，結(jié)溫將升高約0.4°C，從而導致電流變化約0.132%。因此，在對直流調(diào)節(jié)要求較高的應用中，必須考慮熱效應的影響，可以通過散熱措施來降低熱效應。
• 并聯(lián)電容：LM134的15pF并聯(lián)電容在某些應用中可能會帶來問題，如負載問題或限制電流源的交流輸出阻抗。此時，可以通過使用FET進行緩沖來降低電容至小于3pF，并提高調(diào)節(jié)性能。
• 噪聲：LM134產(chǎn)生的電流噪聲約為晶體管散粒噪聲的4倍。在用作晶體管放大器的有源負載時，輸入?yún)⒖荚肼晫⒃黾蛹s12dB。不過，在許多情況下，這種噪聲增加是可以接受的。
• 引線電阻：由于決定LM134工作電流的感測電壓小于100mV，因此應盡量減小熱電偶或引線電阻的影響。建議將電流設定電阻靠近器件放置，并盡量避免使用插座。例如，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%。

溫度傳感應用

LM134是一種理想的遠程溫度傳感器，其電流模式操作在長距離導線傳輸中不會損失精度。輸出電流與絕對溫度（開爾文）成正比，計算公式為(I{SET}=frac{(227 mu V / mu K)(1)}{R{SET }})。此外，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，因此只需進行增益調(diào)整即可同時校準斜率和零點。為了保持精度，RSET應使用低溫度系數(shù)的電阻，如金屬膜電阻（溫度系數(shù)小于20 ppm/°C）。

零溫度系數(shù)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，可以抵消LM134的溫度相關(guān)特性。該電路利用LM134的正溫度系數(shù)（約 + 0.23 mV/°C）和正向偏置硅二極管的負溫度系數(shù)（約 - 2.5 mV/°C）進行平衡。通過合理選擇電阻R1和R2的比值，可以使電路的溫度系數(shù)接近零。例如，當R2/R1 ≈ 10.0時，能夠有效消除大部分LM134的溫度系數(shù)。

五、典型應用電路

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、斜坡發(fā)生器、1.2V參考源等。這些電路展示了LM134/LM234/LM334在不同場景下的具體應用，為工程師提供了設計思路和參考。

六、封裝與訂購信息

該系列產(chǎn)品提供多種封裝形式，如TO - 92、TO、SOIC - 8等，以滿足不同的應用需求。在訂購時，需要注意產(chǎn)品的溫度范圍、是否符合RoHS標準、濕度敏感度等級（MSL）等信息。例如，LM134H采用TO封裝，工作溫度范圍為 - 55°C至 + 125°C，有RoHS和非RoHS兩種版本可供選擇。

七、總結(jié)

LM134/LM234/LM334系列三端可調(diào)電流源以其寬工作電流范圍、出色的電流調(diào)節(jié)能力、寬動態(tài)電壓范圍以及多功能特性，在電子設計中具有廣泛的應用前景。無論是作為普通的電流源，還是用于溫度傳感、零溫度系數(shù)電流源等特殊應用，都能展現(xiàn)出良好的性能。在實際設計中，工程師需要根據(jù)具體的應用場景和要求，綜合考慮各種因素，合理選擇產(chǎn)品型號和封裝形式，并注意電路設計中的細節(jié)，以充分發(fā)揮該系列產(chǎn)品的優(yōu)勢。

你在使用LM134/LM234/LM334的過程中遇到過哪些問題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。