電子學(xué)入門(mén)課程

　　在基礎(chǔ)電子學(xué)課程最初的某堂課上，我們會(huì)學(xué)習(xí)電阻器、電容器、電感器、電壓源和電流源的符號(hào)。雖然每種符號(hào)代表了實(shí)際電路中的某種功能元件，但只有部分符號(hào)擁有直接的實(shí)質(zhì)對(duì)等物。例如：三種分立型無(wú)源元件 (電阻器、電容器和電感器) 可以在商店的貨架上選取，并與它們?cè)诨驹韴D中的符號(hào)化模擬非常相似地安置于實(shí)際的電路板上。同樣，盡管電壓源沒(méi)有直接的兩端模擬元件，但可容易地利用市售的線(xiàn)性穩(wěn)壓器來(lái)制作。

　　長(zhǎng)期以來(lái)，基本電子元件符號(hào)中的“害群之馬”一直是兩端電流源。在基礎(chǔ)電子學(xué)課程當(dāng)中無(wú)一例外地都會(huì)出現(xiàn)這個(gè)符號(hào)，但電子學(xué)入門(mén)課程的教師卻不得不花時(shí)間反復(fù)解釋在現(xiàn)實(shí)世界中并沒(méi)有與之對(duì)等的實(shí)物。此符號(hào)代表了一種簡(jiǎn)單的電子學(xué)概念，但電流源的制作迄今為止都是一件復(fù)雜的工作。

　　一款真正的兩端電流源

　　隨著 LT3092 ,2 的推出，如今制作一個(gè)兩端電流源就如同制作一個(gè)電壓源那樣容易。如圖1所示，LT3092可利用一個(gè)內(nèi)部電流源和誤差放大器以及兩個(gè)外部電阻器的阻值比來(lái)設(shè)置一個(gè)位于 0.5mA 至 200mA 的恒定輸出電流。

　　圖 1：兩端電流源僅需兩個(gè)電阻器即可進(jìn)行設(shè)置

　　內(nèi)部基準(zhǔn)電流的平坦溫度系數(shù)(圖2給予了突出顯示)與許多電壓基準(zhǔn)幾乎一樣好。不需要使用低TC (溫度系數(shù)) 電阻器;外部電阻器的溫度系數(shù)只需相互匹配以獲得最佳結(jié)果。

　　圖 2：SET 引腳電流與溫度的關(guān)系曲線(xiàn)

　　不需采用頻率補(bǔ)償或電源旁路電容器。頻率補(bǔ)償功能電路內(nèi)置于器件之中，并對(duì)內(nèi)部基準(zhǔn)電路進(jìn)行緩沖以保護(hù)其免遭電壓變化的損壞。

　　不需要輸入至輸出電容器。雖然進(jìn)行了大量的測(cè)試以確保在盡可能多樣的情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)作，但復(fù)雜的負(fù)載阻抗?fàn)顩r仍有可能誘發(fā)不穩(wěn)定性。因此，強(qiáng)烈建議采用最終元件值就地進(jìn)行測(cè)試。倘若出現(xiàn)穩(wěn)定性問(wèn)題，則可采用布設(shè)在輸入端、輸出端、或輸入端和輸出端之間的小電容器或RC串聯(lián)組合加以解決。

　　LT3092 具備人們對(duì)于高性能產(chǎn)品所期待的全部保護(hù)功能：熱停機(jī)、過(guò)流保護(hù)、反向電壓及反向電流保護(hù)。由于可利用一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻比來(lái)設(shè)定電流，因此能夠運(yùn)用多種方法隨時(shí)任意地調(diào)節(jié)電流。另外，還可將 LT3092 配置成一個(gè)無(wú)輸出電容器的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，以便在本質(zhì)安全環(huán)境中使用。

　　LT3092 用作一個(gè)溫度至電流轉(zhuǎn)換器

　　Omega 公司的 44200 系列線(xiàn)性熱敏電阻套件*包括熱敏電阻和電阻器，在適當(dāng)配置的情況下，它們協(xié)同運(yùn)作產(chǎn)生了一個(gè)針對(duì)溫度的線(xiàn)性響應(yīng)。這些套件以很高的準(zhǔn)確度產(chǎn)生一個(gè)與溫度成比例的電壓或電阻;在 #44201 套件的規(guī)格列表中，溫度范圍為 0°C 至100°C，準(zhǔn)確度為0.15°C。

　　顯然，此類(lèi)套件能夠輕松滿(mǎn)足眾多應(yīng)用的要求。但是，當(dāng)熱敏電阻必須布設(shè)在一根長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)的末端時(shí)問(wèn)題就出現(xiàn)了 —— 在Omega公司提供的應(yīng)用信息中給出的建議是：對(duì)于熱敏電阻套件 #44201，#22導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度不要超過(guò) 100 英尺。導(dǎo)線(xiàn)阻抗會(huì)影響熱敏電阻的阻值，并使該套件中固有的準(zhǔn)確度失效。

　　通過(guò)在熱敏電阻套件中增添 LT3092 和 3 個(gè)準(zhǔn)確度為0.1% 的電阻器并進(jìn)行一次最終修整，即可制作一個(gè)非常準(zhǔn)確的兩端溫度至電流轉(zhuǎn)換器。該電路在 0°C時(shí)測(cè)得的工作電流為 700μA，溫度每上升 1°C 則工作電流減小2μA (直到100°C)，在100°C時(shí)測(cè)得的工作電流為 500μA。與溫度至電壓轉(zhuǎn)換器相比，這種溫度至電流轉(zhuǎn)換器的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)是電流保持恒定(這與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度無(wú)關(guān)) ——只要存在符合 LT3092 電路規(guī)格且不超過(guò)其絕對(duì)最大值的足夠電壓即可。電子學(xué)入門(mén)課程：Kirchoff 定律規(guī)定：只要不存在使電流沿著連接導(dǎo)線(xiàn)泄漏的節(jié)點(diǎn)，則導(dǎo)線(xiàn)中的電流將被保存。

　　圖 3 示出了將 Omega 公司提供的線(xiàn)性熱敏電阻套件#44201 與 LT3092 配合使用的電路原理圖，并給出了額外的電阻值。可以將其他熱敏電阻套件的參數(shù)值代入該圖下方給出的公式，并確定與應(yīng)用相適合的互補(bǔ)電阻器。

　　圖 3：兩端溫度至電流溫度計(jì)適合在長(zhǎng)連接導(dǎo)線(xiàn)的末端使用

　　一旦制成了最初的電路，便可輕松地修整任何初始容差、偏差和失調(diào)，采取的方法是在節(jié)點(diǎn) A 和節(jié)點(diǎn) B之間連接一個(gè)伏特計(jì)并微調(diào)電位器以測(cè)量 302mV 電壓 (對(duì)于該設(shè)計(jì))。該電壓將保持恒定，而絲毫不受溫度的影響。

　　這里，在相當(dāng)長(zhǎng)的距離上往返布設(shè)了一根用于檢測(cè)溫度的導(dǎo)線(xiàn)。通過(guò)提供高于 LT3092 兼容電平的輸入電壓 (對(duì)于該電路及電阻器組合而言低于 2V) 并檢測(cè)最終的電流 (使用一個(gè) 1k 電阻器和 DVM)，即可測(cè)量溫度。圖 4 示出了該電路在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的電流輸出以及測(cè)量響應(yīng)與計(jì)算響應(yīng)之間的差異。

　　圖 4：圖 3 所示溫度計(jì)的計(jì)算性能與實(shí)測(cè)性能之對(duì)比

　　結(jié)論

　　LT3092 僅需兩個(gè)外部電阻器就能夠制成一個(gè)參考于輸入或地、或者與信號(hào)線(xiàn)相串聯(lián)的兩端電流源。

　　兩端電流源可實(shí)現(xiàn)諸多的應(yīng)用，特別是那些采用長(zhǎng)連接導(dǎo)線(xiàn)的情況。這是因?yàn)?Kirchoff 定律規(guī)定在長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)距離時(shí)要對(duì)電流作保存，而在此距離上的電壓信號(hào)則會(huì)受損。這里所舉的例子采用了 LT3092 和一個(gè)線(xiàn)性熱敏電阻套件以將溫度轉(zhuǎn)換為電流，從而制成了一個(gè)兩端電流輸出溫度計(jì)。在與長(zhǎng)距離導(dǎo)線(xiàn)相串聯(lián)的情況下，盡管所使用的導(dǎo)線(xiàn)很長(zhǎng)，該溫度計(jì)仍可保持測(cè)量準(zhǔn)確度。