零部件和材料
小信号晶体管建议以便能够体验”热失控“在后者的部分实验。更大的“权力”晶体管可能不表现出不同的行为在这些低的当前水平。然而,任何一双相同的NPN型晶体管可以用来建立一个电流镜。
注意,并非所有晶体管共享相同的终端名称,或梢出,即使他们共享同一物理外观。
这将决定你如何连接的晶体管和其他组件,因此一定要检查制造商的规格数据表(组件),容易获得从制造商的网站。注意,晶体管的包,甚至有可能制造商的数据表显示不正确的终端识别图!
反复检查销的身份和你的万用表的二极管检查”功能是强烈推荐。有关如何识别双极型晶体管终端使用万用表,参考第四章的半导体体积(第三卷)这本书的系列。
交叉引用
在电路课程卷3,第4章:“双极结型晶体管”
学习目标
原理图
插图
指令
电流镜可能被认为是一个可调电流调节器,当前的限制被一个轻松设置电阻。这是一个相当粗糙的电流调节器电路,但发现广泛使用,因为它很简单。
在这个实验中,你将有机会来构建这些电路之一,探索其电流调整特性,也亲身体验它的一些实际的限制。beplay体育下载不了构建电路示意图和插图所示。
你将有一个额外的1.5 kΩ定值电阻从列表中指定的部分地区。您将使用它在过去的这个实验的一部分。
电位计集电流晶体管的数量Q1。这个晶体管连接到作为一个简单的二极管:PN结。
为什么用晶体管代替普通二极管?因为它是很重要的匹配当使用这两个晶体管的结特性的电流镜电路。在Q的基极发射极结电压下降1的印象在另一个晶体管的基极发射极结,问吗2,使其将“on”和同样的行为。
因为电压两个晶体管的基极发射极结造就了两个结双并行连接每个终端就稳住当前应该通过他们的基地,假设相同的连接特点和结温度相同。应该有相同的匹配晶体管β比率,洋流,所以等于基地意味着集电极电流相等。
所有这些都是问的实际结果2集电极电流的模仿任何电流强度已经建立了通过问的收集器1电位计。换句话说,当前通过Q2镜子当前通过问1。变化的负载电阻(电阻连接问的收集器2电池的正极)没有影响1的电流,因此,没有影响的基极发射极电压或基极电流Q2。
有恒定的基极电流和β系数几乎保持不变,Q2将尽可能多或尽可能少的collector-emitter电压下降必要集电极(负载)电流恒定。因此,电流镜电路的行为调节当前在电位器设定的一个值,不考虑负载电阻。
好吧,这就是它应该工作,无论如何。现实并不是那么简单,因为你即将看到的。
所示的电路图中,负载电路Q2完成电池通过一个安培计的积极的一面,对于简单的电流测量。而不是坚定的安培计的黑色探头连接到电路中一个明确的观点,我5测试点,通过TP5 TP1,你触摸黑色测试探头,测量电流。
这允许您快速和轻松地改变负载电阻:触摸探针TP1结果几乎没有负载电阻,在触摸它在大约14.5 kΩTP5结果负载电阻。开始实验,接触到测试探针TP4和调整电位器通过其范围的旅行。
您应该会看到一个小,改变目前由你的安培表表示你将电位器机制:不超过几毫安。离开电位器设置一个位置给一轮毫安数和米的黑色测试探针TP3移动。
当前显示应该是几乎一样的。移动探测器TP2,然后TP1。
再次,您应该看到一个几乎不变的电流。试着调整电位器到另一个位置,给不同的电流指示,和触摸米的黑色探针测试点通过TP4 TP1,注意当前的稳定迹象当你改变负载电阻。
这说明当前调节这个电路的行为。你应该注意,当前的监管并不完美。
尽管当前在调节近负载电阻的值介于0和4.5 kΩ,有一些变化在这个范围。监管可能会更糟,如果允许负载电阻上升太高了。
试着调整电位器,以便获得最大电流,与电流表指示TP1测试探针连接。离开电位计在那个位置,移动TP2计探头,然后TP3,然后TP4,最后TP5,注意仪表的指示在每个连接点。
当前应监管几乎恒定值,直到计探头移动到最后一个测试点,TP5。,目前的迹象将大大低于其他的测试点。
这是为什么呢?因为太多的负载电阻插入问2的电路。简单地说,问2比它已经不能再“打开”,保持相同的电流与这个伟大的负载电阻与负载电阻较小。
这种现象是常见的所有电流调节器电路:有一个有限的电阻电流调节器可以处理之前饱和烃。这是显而易见的,任何电流调节器电路提供一个恒定的电流的能力任何负载电阻的要求任意源的电压!
欧姆定律(E = IR)规定所需的电压将给定的电流给定的阻力,和只有12伏特的电源电压在我们处理,一个有限的极限负载电流和负载电阻肯定存在电路。出于这个原因,它可能有助于认为电流调节器电路是电流限幅器所有他们能做的就是限制电路,电流最大值。
电流镜电路的一个重要的警告,一般来说,温度是平等的两个晶体管。当前的“镜像”两个晶体管的集电极电路之间的发生取决于这两个晶体管的基极发射极连接有相同的属性。
“二极管方程”描述了PN结的电压/电流的关系很大程度上取决于结温度。更热的PN结,电流将通过给定的电压降。
如果一个比另一个晶体管应该变得更热,它会通过更比其他集电极电流,电路将不再“镜子”目前的预期。当构建一个真正使用离散晶体管电流镜电路,两个晶体管应该一起epoxy-glued(背靠背),使他们保持在大约相同的温度。
为了说明这依赖温度相等,试着抓住一个晶体管手指间加热。发生了什么电流负载电阻晶体管的温度上升?
现在,放开晶体管和打击冷却到环境温度。掌握其他晶体管手指间加热。
负载电流做了什么?在本实验的下一阶段,我们将有意允许一个晶体管过热和注意的影响。
以避免损坏晶体管,这个过程应该进行不超过是必要的观察负载电流开始“跑掉。”开始,调整电位计的最小电流。
接下来,取代10 kΩR限制电阻1.5 kΩ电阻。这将允许更高的电流通过问1,因此通过Q2。
地方安培计的黑色探头TP1,观察当前的迹象。移动电位计增加电流的方向,直到你读到马10安培表。
在这一点上,停止运动电位计,只是观察电流。你会发现现在自己都开始增加,没有进一步的电位计运动!
打破电路通过删除从TP1计探头,当电流超过30 mA,以避免损坏晶体管问2。如果你仔细地用一根手指触摸两个晶体管,你应该注意问2是温暖的,而问1很酷。
警告:如果问2的电流被允许“逃跑”太远或太久,它可能成为很热!你可以得到一个坏燃烧在你的指尖接触过热的半导体组件,所以要小心!
刚刚发生了什么事,问2过热和失去电流控制?通过连接电流表TP1,负载电阻都删除,所以问2必须满电池电压下降集电极和发射极之间调节电流。
晶体管问1至少有1.5 kΩ电阻R限制大部分的电池电压下降,所以它的功耗是远远低于问2。这严重不平衡引起的功耗Q2热多问1。
随着温度的增加,Q2开始通过更多的相同数量的基极发射极电流电压降。这导致它升温更快,这是通过更多的集电极电流同时下降12伏特集电极和发射极之间。
被称为热失控,它是可能的在许多双极结型晶体管电路,不仅仅是当前的镜子。
计算机模拟
示意图和香料节点数:
网表(文本文件包含以下文本,逐字):
电流镜v1 1 0 vammeter 1 3 0 rlimit 1直流2 10 k rload 3 4 3 k q1 2 2 0 mod1 q2 4 2 0 mod1得mod1 npn型高炉= 100 .dc v1 12 12 1 .print直流(vammeter)指标。最终
V安培表只不过是一个零电位直流电池战略部署拦截负载电流。这只不过是一个技巧来测量电流香料模拟,因为没有专门的组件存在于香料语言“安培表”。
重要的是要记住,香料只能识别组件的前八个字符的名字。“vammeter”这个名字是可以的,但是如果我们要合并多个电流采样电路中电压源和名称“vammeter1”和“vammeter2”,分别香料会看到他们是同一个组件的两个实例“vammeter”(只看到第一个八个字符)和停止一个错误。
时要记住的东西改变网表或编程模拟自己的香料!你需要尝试不同的电阻R的值负载在这个模拟电路的电流调整自然升值。
R限制设为10 kΩ12伏特的电源电压,调节电流通过R负载将1.1 mA。香料显示了监管是完美的(不是计算机仿真的虚拟世界那么好?),剩下的负载电流在1.1 mA宽范围的负载电阻。然而,如果负载电阻增加10 kΩ之外,甚至这模拟显示了负载电流的痛苦减少在现实生活中。
相关工作表:
