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作者：ADI公司 Doug Mercer，顧問(wèn)研究員；Antoniu Miclaus，系統應用工程師 本實(shí)驗旨在構建和研究多種類(lèi)型的基準電壓源/穩壓器，分為以下幾部分： ► 可調基準電壓源 ► 增強基準電壓源 ► 分流穩壓器 調節基準電壓源 目標 可以將先前實(shí)驗中的零增益放大器（Q1、R2）和穩定電流源（Q2、R3）與負反饋中的PNP電流鏡級（Q3、Q4）配合使用，以構建在一定的輸入電壓范圍內提供恒定或可調輸出電壓的電路。 材料 ► ADALM2000主動(dòng)學(xué)習模塊 ► 無(wú)焊面包板 ► 一個(gè)2.2 kΩ電阻（或其他類(lèi)似值） ► 一個(gè)100 Ω電阻 ► 兩個(gè)小信號NPN晶體管（2N3904或SSM2212） ► 兩個(gè)小信號PNP晶體管（2N3906或SSM2220） 說(shuō)明 面包板連接如圖1所示。AWG1的輸出驅動(dòng)PNP晶體管Q3和Q4的發(fā)射極。Q3和Q4配置為電流鏡，其基極與Q3的集電極相連。Q4的集電極連接到電阻R1。電阻R1和R2以及晶體管Q1按照2020年11月學(xué)子專(zhuān)區實(shí)驗所示進(jìn)行連接，“ADALM2000 實(shí)驗： 零增益放大器�！庇捎赒2的VBE始終小于Q1的VBE，因此應從器件庫存中選擇Q1和Q2，使得（在相同的集電極電流下）Q2的VBE小于Q1的VBE。晶體管Q2的基極連接到Q1集電極的零增益輸出。Q2的集電極連接到PNP電流鏡的輸入端，即Q3的基極和集電極。2+（單端）示波器輸入用于測量Q4集電極上的輸出電壓。 
圖1.穩壓器電路。 硬件設置 波形發(fā)生器1應配置為1 kHz三角波，峰峰值幅度為4 V，偏置為2 V。示波器通道2的單端輸入(2+)用于測量Q4集電極上的穩定輸出電壓（負輸入1-和2–應接地）。
圖2.穩壓器試驗板電路。 程序步驟 繪制輸出電壓（在Q4的集電極處測量）與輸入電壓的關(guān)系曲線(xiàn)。在多少輸入電壓電平下，輸出電壓停止變化/調節？這稱(chēng)為壓差。對于輸入電壓高于壓差的情況，輸入電壓每變化一伏，輸出電壓變化多少？VOUT的變化/VIN的變化稱(chēng)為電壓調整率。將可變電阻的輸出節點(diǎn)接地。在輸入電壓固定（即連接到固定的Vp板電源）的情況下，測量電阻各種設置的輸出電壓。計算每個(gè)設置的電阻中的電流。輸出電壓與輸出電流的關(guān)系有何變化？這稱(chēng)為負載調整。
圖3.穩壓器示波器XY圖。 增強基準電壓源 目標 上一節中穩壓器電路存在的問(wèn)題是，可用于輸出負載的電流受到通過(guò)PNP Q3和Q4映射的NPN Q2提供的反饋電流的限制。我們希望構建一個(gè)電路，不僅在輸入電壓范圍內，而且在輸出負載電流范圍內都能提供恒定或可調輸出電壓。這第二個(gè)電路利用發(fā)射極跟隨器輸出級為輸出提供電流。 材料 ► 一個(gè)2.2 kΩ電阻 ► 一個(gè)100 Ω電阻 ► 一個(gè)10 kΩ可變電阻（電位計） ► 一個(gè)4.7 kΩ電阻（可以是為所需電路操作選擇的任何類(lèi)似阻值電阻） ► 四個(gè)小信號NPN晶體管（2N3904和SSM2212） 說(shuō)明 面包板連接如圖4所示。晶體管Q1和電阻R1及R2依然配置為零增益放大器。晶體管Q2和可變電阻R3形成穩定的電流源。如果使用SSM2212匹配的NPN對，最好將其用于器件Q1和Q2。共發(fā)射極輸出級Q3及其集電極負載R4提供增益。發(fā)射極跟隨器Q4驅動(dòng)輸出節點(diǎn)并關(guān)閉負反饋環(huán)路。
圖4.增強型穩壓器。 硬件設置 波形發(fā)生器W1應配置為1 kHz三角波，峰峰值幅度為4 V，偏置為2 V。示波器通道2 (2+)用于測量Q4發(fā)射極上的穩定輸出電壓。
圖5.增強型穩壓器試驗板電路。 程序步驟 重復測量此電路的壓差、線(xiàn)路和負載調整。它們與第一個(gè)穩壓器電路有何不同？
圖6.增強型穩壓器波形XY圖。 分流穩壓器 目標 可以將零增益放大器（Q1、R2）和穩定電流源（Q2、R3）與負反饋中的共發(fā)射極放大器級(Q3)配合使用，以構建在一定的輸入電流范圍內提供恒定或可調輸出電壓的2端口電路。 材料 ► ADALM2000主動(dòng)學(xué)習模塊 ► 無(wú)焊面包板 ► 跳線(xiàn) ► 一個(gè)2.2 kΩ電阻（或其他類(lèi)似值） ► 一個(gè)100 Ω電阻 ► 一個(gè)1 kΩ電阻（或類(lèi)似值） ► 一個(gè)10 kΩ可變電阻（電位計） ► 三個(gè)小信號NPN晶體管（2N3904和SSM2212） 說(shuō)明 面包板連接如圖7所示。函數發(fā)生器的輸出驅動(dòng)電阻R4的一端。電阻R1和R2以及晶體管Q1按照11月學(xué)子專(zhuān)區文章所示進(jìn)行連接，”ADALM2000實(shí)驗：零增益放大器(BJT)�！彪娮鑂3和晶體管Q2按照2021年1月文章所示進(jìn)行連接，”ADALM2000實(shí)驗：穩定電流源�！比绻褂肧SM2212匹配的NPN對，最好將其用于器件Q1和Q2。添加Q3，將其發(fā)射極接地，基極連接到Q2的集電極，集電極連接到組合R1、R3、R4和示波器輸入2+的節點(diǎn)上。
圖7.帶隙分流穩壓器。 硬件設置 波形發(fā)生器W1應配置為1 kHz三角波，峰峰值幅度為4 V，偏置為2 V。示波器通道2的單端輸入(2+)用于測量Q3集電極上的調節輸出電壓。
圖8.帶隙分流穩壓器試驗板電路。 程序步驟 配置示波器以捕獲測量的兩個(gè)信號的多個(gè)周期。確保啟用XY功能。圖9提供了示波器顯示的圖像示例。調節可變電阻R3時(shí)，觀(guān)察輸出電壓的調節。 您可以在學(xué)子專(zhuān)區博客上找到問(wèn)題答案。 作者簡(jiǎn)介 Doug Mercer于1977年畢業(yè)于倫斯勒理工學(xué)院(RPI)，獲電子工程學(xué)士學(xué)位。自1977年加入ADI公司以來(lái)，他直接或間接貢獻了30多款數據轉換器產(chǎn)品，并擁有13項專(zhuān)利。他于1995年被任命為ADI研究員。2009年，他從全職工作轉型，并繼續以名譽(yù)研究員身份擔任ADI顧問(wèn)，為“主動(dòng)學(xué)習計劃”撰稿。2016年，他被任命為RPI ECSE系的駐校工程師。聯(lián)系方式：doug.mercer@analog.com。 Antoniu Miclaus現為ADI公司的系統應用工程師，從事ADI教學(xué)項目工作，同時(shí)為Circuits from the Lab®、QA自動(dòng)化和流程管理開(kāi)發(fā)嵌入式軟件。他于2017年2月在羅馬尼亞克盧日-納波卡加盟ADI公司。他目前是貝碧思鮑耶大學(xué)軟件工程碩士項目的理學(xué)碩士生，擁有克盧日-納波卡科技大學(xué)電子與電信工程學(xué)士學(xué)位。聯(lián)系方式：antoniu.miclaus@analog.com。 |
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