深入解析LM134/LM234/LM334：多功能三端可调电流源

在电子设计领域，电流源是一个基础且关键的元件，广泛应用于各种电路中。今天我们要深入探讨的是德州仪器（TI）的LM134/LM234/LM334系列三端可调电流源，它们以其独特的性能和广泛的应用场景，成为了工程师们的得力助手。

文件下载：LM234Z-6 NOPB.pdf

一、产品概述

LM134/LM234/LM334是三端可调电流源，具有10,000:1的宽工作电流范围，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%。此外，它们还是真正的浮动电流源，无需单独的电源连接。在交流应用中，该系列产品还能充当整流器和电流源，反向施加高达20V的电压时，仅会产生几十微安的电流。

产品特性总结

• 宽电压范围：可在1V至40V的电压下工作。
• 高精度调节：电流调节精度达0.02%/V。
• 可编程电流：可在1μA至10mA的范围内进行编程。
• 双端操作：实现真正的2端操作。
• 温度传感功能：部分型号可作为温度传感器，初始精度为±3%。

二、产品规格参数

绝对最大额定值

参数	规格
V + 至 V - 正向电压	LM134/LM234/LM334：40V；LM234 - 3/LM234 - 6：30V
V + 至 V - 反向电压	20V
R 引脚至 V - 电压	5V
设定电流	10 mA
功耗	400 mW
ESD 敏感度	2000V
工作温度范围	LM134： - 55°C至 + 125°C；LM234： - 25°C至 + 100°C；LM334：0°C至 + 70°C

热特性

不同封装形式的热阻特性有所不同，例如TO - 92封装的热阻（θja）在0.4″引脚时为180°C/W，0.125″引脚时为160°C/W。热特性对于长时间稳定工作的电路设计至关重要，工程师需要根据实际应用场景选择合适的封装。

电气特性

不同型号在不同条件下的设定电流误差、设定电流与偏置电流的比率、最小工作电压等参数存在差异。例如，在设定电流为10μA至1mA，V + = 2.5V时，LM134/LM234的设定电流误差最大为6%。这些参数为工程师在不同应用场景下选择合适的型号提供了依据。

三、典型性能特性

文档中给出了多个典型性能特性图，包括输出阻抗、最大压摆率、启动特性、瞬态响应、电压与温度关系、电流噪声等。这些特性图直观地展示了产品在不同条件下的性能表现，对于工程师进行电路设计和性能优化具有重要的参考价值。

例如，在压摆率方面，当压摆率超过一定阈值时，LM134可能会出现非线性电流偏移，且该阈值与设定电流成正比。在设定电流为10μA时，最大dV/dt为0.01V/μs；设定电流为1mA时，最大dV/dt为1V/μs。了解这些特性可以帮助工程师避免在设计中出现不必要的问题。

四、应用提示

计算RSET

总电流ISET是通过SET电阻的电流IR和LM134的偏置电流IBIAS之和。通过典型性能特性图中给出的ISET与IBIAS的比率关系，我们可以推导出计算RSET的公式。对于大多数设定电流，公式可以简化为(I{SET }=left(frac{V{R}}{R{SET}}right)(1.059)=frac{227 mu V /^{*} K}{R{SET}})。在实际设计中，准确计算RSET对于获得所需的设定电流至关重要。

考虑各种影响因素

• 压摆率：过高的压摆率可能导致非线性电流偏移，设计时需要根据实际情况选择合适的设定电流，以避免超出压摆率阈值。
• 热效应：当设定电流大于100μA时，内部发热会对电流调节产生显著影响。例如，在设定电流为1mA时，LM134两端每增加1V电压，结温将升高约0.4°C，从而导致电流变化约0.132%。因此，在对直流调节要求较高的应用中，必须考虑热效应的影响，可以通过散热措施来降低热效应。
• 并联电容：LM134的15pF并联电容在某些应用中可能会带来问题，如负载问题或限制电流源的交流输出阻抗。此时，可以通过使用FET进行缓冲来降低电容至小于3pF，并提高调节性能。
• 噪声：LM134产生的电流噪声约为晶体管散粒噪声的4倍。在用作晶体管放大器的有源负载时，输入参考噪声将增加约12dB。不过，在许多情况下，这种噪声增加是可以接受的。
• 引线电阻：由于决定LM134工作电流的感测电压小于100mV，因此应尽量减小热电偶或引线电阻的影响。建议将电流设定电阻靠近器件放置，并尽量避免使用插座。例如，在1mA的电流水平下，仅0.7Ω的接触电阻就会使输出电流降低1%。

温度传感应用

LM134是一种理想的远程温度传感器，其电流模式操作在长距离导线传输中不会损失精度。输出电流与绝对温度（开尔文）成正比，计算公式为(I{SET}=frac{(227 mu V / mu K)(1)}{R{SET }})。此外，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，因此只需进行增益调整即可同时校准斜率和零点。为了保持精度，RSET应使用低温度系数的电阻，如金属膜电阻（温度系数小于20 ppm/°C）。

零温度系数电流源应用

通过在标准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。该电路利用LM134的正温度系数（约 + 0.23 mV/°C）和正向偏置硅二极管的负温度系数（约 - 2.5 mV/°C）进行平衡。通过合理选择电阻R1和R2的比值，可以使电路的温度系数接近零。例如，当R2/R1 ≈ 10.0时，能够有效消除大部分LM134的温度系数。

五、典型应用电路

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、斜坡发生器、1.2V参考源等。这些电路展示了LM134/LM234/LM334在不同场景下的具体应用，为工程师提供了设计思路和参考。

六、封装与订购信息

该系列产品提供多种封装形式，如TO - 92、TO、SOIC - 8等，以满足不同的应用需求。在订购时，需要注意产品的温度范围、是否符合RoHS标准、湿度敏感度等级（MSL）等信息。例如，LM134H采用TO封装，工作温度范围为 - 55°C至 + 125°C，有RoHS和非RoHS两种版本可供选择。

七、总结

LM134/LM234/LM334系列三端可调电流源以其宽工作电流范围、出色的电流调节能力、宽动态电压范围以及多功能特性，在电子设计中具有广泛的应用前景。无论是作为普通的电流源，还是用于温度传感、零温度系数电流源等特殊应用，都能展现出良好的性能。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用场景和要求，综合考虑各种因素，合理选择产品型号和封装形式，并注意电路设计中的细节，以充分发挥该系列产品的优势。

你在使用LM134/LM234/LM334的过程中遇到过哪些问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。