電子學(xué)入門課程

　　在基礎(chǔ)電子學(xué)課程最初的某堂課上，我們會學(xué)習(xí)電阻器、電容器、電感器、電壓源和電流源的符號。雖然每種符號代表了實際電路中的某種功能元件，但只有部分符號擁有直接的實質(zhì)對等物。例如：三種分立型無源元件 (電阻器、電容器和電感器) 可以在商店的貨架上選取，并與它們在基本原理圖中的符號化模擬非常相似地安置于實際的電路板上。同樣，盡管電壓源沒有直接的兩端模擬元件，但可容易地利用市售的線性穩(wěn)壓器來制作。

　　長期以來，基本電子元件符號中的“害群之馬”一直是兩端電流源。在基礎(chǔ)電子學(xué)課程當(dāng)中無一例外地都會出現(xiàn)這個符號，但電子學(xué)入門課程的教師卻不得不花時間反復(fù)解釋在現(xiàn)實世界中并沒有與之對等的實物。此符號代表了一種簡單的電子學(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，如今制作一個兩端電流源就如同制作一個電壓源那樣容易。如圖1所示，LT3092可利用一個內(nèi)部電流源和誤差放大器以及兩個外部電阻器的阻值比來設(shè)置一個位于 0.5mA 至 200mA 的恒定輸出電流。

　　圖 1：兩端電流源僅需兩個電阻器即可進(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

　　不需采用頻率補償或電源旁路電容器。頻率補償功能電路內(nèi)置于器件之中，并對內(nèi)部基準(zhǔn)電路進(jìn)行緩沖以保護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)行了大量的測試以確保在盡可能多樣的情況下實現(xiàn)穩(wěn)定的運作，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，強烈建議采用最終元件值就地進(jìn)行測試。倘若出現(xiàn)穩(wěn)定性問題，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 具備人們對于高性能產(chǎn)品所期待的全部保護功能：熱停機、過流保護、反向電壓及反向電流保護。由于可利用一個簡單的電阻比來設(shè)定電流，因此能夠運用多種方法隨時任意地調(diào)節(jié)電流。另外，還可將 LT3092 配置成一個無輸出電容器的線性穩(wěn)壓器，以便在本質(zhì)安全環(huán)境中使用。

　　LT3092 用作一個溫度至電流轉(zhuǎn)換器

　　Omega 公司的 44200 系列線性熱敏電阻套件*包括熱敏電阻和電阻器，在適當(dāng)配置的情況下，它們協(xié)同運作產(chǎn)生了一個針對溫度的線性響應(yīng)。這些套件以很高的準(zhǔn)確度產(chǎn)生一個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，此類套件能夠輕松滿足眾多應(yīng)用的要求。但是，當(dāng)熱敏電阻必須布設(shè)在一根長導(dǎo)線的末端時問題就出現(xiàn)了 —— 在Omega公司提供的應(yīng)用信息中給出的建議是：對于熱敏電阻套件 #44201，#22導(dǎo)線的長度不要超過 100 英尺。導(dǎo)線阻抗會影響熱敏電阻的阻值，并使該套件中固有的準(zhǔn)確度失效。

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

　　圖 3 示出了將 Omega 公司提供的線性熱敏電阻套件#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)用相適合的互補電阻器。

　　圖 3：兩端溫度至電流溫度計適合在長連接導(dǎo)線的末端使用

　　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 A 和節(jié)點 B之間連接一個伏特計并微調(diào)電位器以測量 302mV 電壓 (對于該設(shè)計)。該電壓將保持恒定，而絲毫不受溫度的影響。

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

　　圖 4：圖 3 所示溫度計的計算性能與實測性能之對比

　　結(jié)論

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

　　兩端電流源可實現(xiàn)諸多的應(yīng)用，特別是那些采用長連接導(dǎo)線的情況。這是因為 Kirchoff 定律規(guī)定在長導(dǎo)線距離時要對電流作保存，而在此距離上的電壓信號則會受損。這里所舉的例子采用了 LT3092 和一個線性熱敏電阻套件以將溫度轉(zhuǎn)換為電流，從而制成了一個兩端電流輸出溫度計。在與長距離導(dǎo)線相串聯(lián)的情況下，盡管所使用的導(dǎo)線很長，該溫度計仍可保持測量準(zhǔn)確度。