LM134/LM234/LM334：三端可调电流源的特性与应用解析

在电子设计领域，电流源是一种基础且关键的元件，广泛应用于各种电路中。德州仪器（TI）的LM134/LM234/LM334三端可调电流源凭借其独特的性能和广泛的应用场景，成为了电子工程师们的常用选择。今天，我们就来深入探讨一下这三款电流源的特性、参数以及应用技巧。

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产品概述

LM134/LM234/LM334是三端可调电流源，具有10,000:1的工作电流范围、出色的电流调节能力以及1V至40V的宽动态电压范围。只需一个外部电阻即可设定电流，无需其他额外元件，初始电流精度为±3%。它们是真正的浮动电流源，无需单独的电源连接。此外，在反向施加高达20V的电压时，仅会吸取几十微安的电流，这使得它们在交流应用中既能作为整流器，又能作为电流源。

产品特性

• 宽电压范围：可在1V至40V的电压下工作，适应多种不同的电源环境。
• 高精度电流调节：电流调节精度可达0.02%/V，确保输出电流的稳定性。
• 可编程电流范围广：电流可在1μA至10mA之间进行编程调节，满足不同应用的需求。
• 温度传感器功能：可作为温度传感器使用，LM234 - 3和LM234 - 6分别具有±3°C和±6°C的初始精度，且在远程传感应用中，长导线的串联电阻不会影响精度，仅需2根导线即可。
• 多种封装形式：提供TO密封、TO - 92和SOIC - 8塑料封装，方便不同的安装需求。

产品参数

绝对最大额定值

参数	LM134/LM234/LM334	LM234 - 3/LM234 - 6
V* 至 V 正向电压	40V	30V
V* 至 V 反向电压	20V	-
R 引脚至 V 电压	5V	-
设定电流	10mA	-
功耗	400mW	-
ESD 敏感度	2000V	-
工作温度范围	-55°C 至 +125°C（LM134） -25°C 至 +100°C（LM234） 0°C 至 +70°C（LM334）	-
焊接信息	TO - 92 封装（10 秒）：260°C TO 封装（10 秒）：300°C SOIC 封装：气相（60 秒）：215°C 红外（15 秒）：220°C	-

电气特性

电气特性表中详细列出了不同设定电流范围下的设定电流误差、设定电流与偏置电流的比率、最小工作电压、设定电流随输入电压的平均变化以及设定电流的温度依赖性等参数。例如，在2uA ≤ ISET ≤ 1mA，1.5 ≤ V+ ≤ 5V的条件下，设定电流随输入电压的平均变化为0.02%/V（典型值）至0.1%/V（最大值）。

应用提示

计算 $R_{SET}$

总电流 $I{SET}$ 是通过SET电阻的电流 $I{R}$ 和LM134的偏置电流 $I{BIAS}$ 之和。对于大多数设定电流，可将公式简化为 $I{SET }=left(frac{V{R}}{R{SET}}right)(1.059)=frac{227 mu V / % K}{R_{SET}}$。

压摆率

当压摆率超过给定阈值时，LM134可能会出现非线性电流偏移。压摆率与 $I{SET}$ 成正比，例如，当 $I{SET}=10 mu A$ 时，最大dV/dt为0.01V/μs；当 $I_{SET}=1mA$ 时，极限为1V/μs。压摆率超过极限不会损坏LM134，也不会导致大电流流动。

热效应

对于 $I{SET}$ 大于100μA的情况，内部加热会对电流调节产生显著影响。例如，在 $I{SET}=1 ~mA$ 时，LM134两端每增加1V电压，在静止空气中结温将升高约0.4°C。输出电流 $I{SET}$ 的温度系数约为0.33%/°C，因此温度升高引起的电流变化为(0.4) (0.33)=0.132%。在直流调节至关重要且 $I{SET}$ 超过100μA时，必须考虑热效应。可通过对TO封装或TO - 92引脚进行散热来减少这种影响。

并联电容

在某些应用中，LM134的15pF并联电容可能需要降低，可通过使用FET对LM134进行缓冲来实现，这可将电容降低至小于3pF，并将调节性能提高至少一个数量级，且不会影响直流特性（除最小输入电压外）。

噪声

LM134产生的电流噪声约为晶体管散粒噪声的4倍。如果将其用作晶体管放大器的有源负载，输入参考噪声将增加约12dB。在许多情况下，这是可以接受的，并且可以构建电压增益超过2000的单级放大器。

引线电阻

由于决定LM134工作电流的感应电压小于100mV，因此应将电流设定电阻物理上靠近器件放置，以最小化热电偶或引线电阻的影响。应尽量避免使用插座，因为在1mA电流水平下，仅0.7Ω的接触电阻就会使输出电流降低1%。

温度传感

LM134是理想的远程温度传感器，其输出电流与绝对温度（开尔文）成正比，公式为 $I{SET}=frac{(227 mu V / K)(1)}{R{SET}}$。由于大部分初始误差是由增益项（斜率误差）而非偏移引起的，因此LM134的校准大大简化。只需进行增益调整即可同时调整斜率和零点，且增益调整是单点调整，因为LM134的输出在0°K时外推为零，与 $R_{SET}$ 或任何初始误差无关。

零温度系数电流源应用

在标准LM134配置中添加一个二极管和一个电阻，可以抵消LM134的温度相关特性。通过平衡LM134的正温度系数（约 +0.23mV/°C）和正向偏置硅二极管的负温度系数（约 -2.5mV/°C），可实现零温度系数电流源。具体的计算步骤和示例可参考文档中的相关内容。

典型应用

文档中给出了多种典型应用电路，包括接地参考华氏温度计、远程传感器电压输出终端、低输出阻抗温度计、更高输出电流电路、微功耗偏置电路、低输入电压参考驱动器、斜坡发生器、1.2V参考电路、1.2V稳压器、齐纳偏置电路、替代微调技术、光电导电池缓冲器、FET级联电路、负输出阻抗生成电路和在线电流限制器等。这些应用电路展示了LM134/LM234/LM334在不同场景下的灵活应用。

总结

LM134/LM234/LM334三端可调电流源以其丰富的特性、高精度的参数和广泛的应用场景，为电子工程师们提供了一个强大的设计工具。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和电路条件，合理选择产品型号、封装形式，并注意应用过程中的各种因素，如压摆率、热效应、并联电容、噪声和引线电阻等，以确保电路的稳定性和可靠性。希望本文能对大家在使用LM134/LM234/LM334时有所帮助，你在实际应用中是否遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。