深入剖析LM134/LM234/LM334：多功能三端可调电流源的应用与特性

在电子设计领域，电流源是一个基础且关键的组件，而TI的LM134/LM234/LM334三端可调电流源以其独特的性能和广泛的应用场景，成为众多工程师的首选。今天，我们就来深入探讨一下这三款器件。

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一、产品特性概述

1. 宽电压与电流范围

LM134/LM234/LM334可在1V至40V的电压范围内工作，能提供从1μA到10mA的可编程电流。这一特性使得它们在不同电源电压和负载电流需求下都能稳定工作，具有很强的通用性。

2. 出色的电流调节能力

具备0.02%/V的电流调节率，能够在电压变化时保持输出电流的稳定，为对电流精度要求较高的电路提供可靠的支持。

3. 真两端操作与温度传感功能

它们是真正的浮动电流源，无需单独的电源连接。同时，还可作为完全指定的温度传感器使用，初始精度可达±3%，能满足许多温度测量和控制的应用需求。

二、电气特性详解

1. 绝对最大额定值

在使用这些器件时，必须注意其绝对最大额定值。例如，LM134/LM234/LM334的V + 至V - 正向电压最大为40V，反向电压最大为20V；而LM234 - 3/LM234 - 6的V + 至V - 正向电压最大为30V。另外，设置电流最大为10mA，功率耗散最大为400mW。超出这些额定值可能会导致器件损坏，因此在设计电路时要严格遵守。

2. 电气参数

参数	条件	LM134/LM234	LM334	单位
设置电流误差, V + = 2.5V	10μA ≤ ISET ≤ 1mA	-	3%	6%	%
	1mA < ISET ≤ 5mA	-	5%	8%	%
	2μA ≤ ISET < 10μA	-	8%	12%	%
设置电流与偏置电流之比	100μA ≤ ISET ≤ 1mA	14	18	26	-
	1mA ≤ ISET ≤ 5mA	-	-	14	-
	2μA ≤ ISET ≤ 100μA	18	23	26	-
最小工作电压	2μA ≤ ISET ≤ 100μA	-	-	0.8	V
	100μA < ISET ≤ 1mA	-	-	0.9	V
	1mA < ISET ≤ 5mA	-	-	1.0	V
设置电流随输入电压的平均变化	2μA ≤ ISET ≤ 1mA, 1.5 ≤ V + ≤ 5V	-	0.02%	0.1%	%/V
	2μA ≤ ISET ≤ 1mA, 5V ≤ V + ≤ 40V	-	0.01%	0.05%	%/V
	1mA < ISET ≤ 5mA, 1.5V ≤ V ≤ 5V	-	0.03%	-	%/V
	1mA < ISET ≤ 5mA, 5V ≤ V ≤ 40V	-	0.02%	-	%/V
设置电流的温度依赖性	25μA ≤ ISET ≤ 1mA	0.96T	T	1.04T	-
有效并联电容	-	-	-	15	pF

从这些参数中可以看出，不同型号在不同电流设置下的性能有所差异，工程师需要根据具体的应用场景来选择合适的型号。

三、典型性能特性

文档中给出了多个典型性能特性曲线，包括输出阻抗、最大压摆率、启动特性、瞬态响应等。这些曲线直观地展示了器件在不同工作条件下的性能表现。例如，输出阻抗曲线可以帮助工程师了解器件在不同频率下的阻抗变化，从而优化电路的稳定性和信号传输质量。大家在实际设计中，可以根据这些曲线来预测器件的性能，避免出现意外的问题。

四、应用提示与设计要点

1. 计算RSET电阻

总电流ISET是通过SET电阻的电流IR和LM134的偏置电流IBIAS之和。在实际计算中，可以根据公式(I{SET }=left(frac{V{R}}{R{SET }}right)left(frac{n}{n - 1}right))来确定RSET的值，其中n是ISET与IBIAS的比值。对于大多数设置电流，当n约为18时，公式可进一步简化为(I{SET }=left(frac{V{R}}{R{SET}}right)(1.059)=frac{227 mu V /^{circ} K}{R_{SET}}) 。

2. 压摆率

当压摆率超过一定阈值时，LM134可能会出现非线性电流偏移。这种偏移的产生与设置电流ISET成正比，例如在ISET = 10μA时，最大dV/dt为0.01V/μs；而在ISET = 1mA时，该极限值为1V/μs。不过，即使压摆率超过极限，也不会对LM134造成损害，也不会引发大电流流动的情况。因此，在设计电路时，需要根据实际的信号变化速率来选择合适的设置电流，以避免出现非线性问题。

3. 热效应

当ISET大于100μA时，内部加热会对电流调节产生显著影响。每增加1V的电压，在ISET = 1mA的情况下，结温大约会升高0.4°C。由于输出电流ISET的温度系数约为0.33%/°C，因此温度升高导致的电流变化为0.132%，相比真正的电气效应，这会使调节性能降低10倍。在对直流调节要求严格且ISET超过100μA的情况下，必须考虑热效应。通过对TO封装或TO - 92引脚进行散热处理，可将这种影响降低3倍以上。那么，在实际设计中，你会采用哪些具体的散热措施呢？

4. 并联电容

LM134的15pF并联电容在某些应用中可能需要降低，可通过使用FET缓冲器来实现，这样能将电容降低到小于3pF，并至少提高一个数量级的调节精度，且除最小输入电压外，直流特性不受影响。

5. 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。但在许多情况下，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。

6. 引线电阻

由于确定LM134工作电流的感应电压小于100mV，因此应尽量减小热电偶或引线电阻的影响，将电流设置电阻尽量靠近器件放置，并尽量避免使用插座。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%。

7. 温度传感

LM134是理想的远程温度传感器，其电流模式操作在长线传输中不会损失精度。输出电流与绝对温度成正比，可根据公式(I{SET}=frac{(227 mu V / mu K)(1)}{R{SET }})进行计算。而且，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，因此校准过程大大简化，只需进行增益调整即可同时修正斜率和零点。不过，为了保持精度，RSET应使用低温度系数的电阻，如金属膜电阻或线绕电阻。

五、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，可以消除LM134的温度相关特性，实现零温度系数电流源。具体来说，该电路利用了LM134约+0.23mV/°C的正温度系数与正向偏置硅二极管约 - 2.5mV/°C的负温度系数实现平衡。大家可以思考一下，在实际应用中，选择不同特性的二极管会对电路性能产生怎样的影响呢？

1. 计算电阻比值

为了最小化电路的温度系数，需要根据公式(frac{R{2}}{R{1}} approx frac{2.5 mV /^{circ} C-227 mu V /^{circ} C}{227 mu V /^{circ} C} approx 10.0)来确定R1和R2的比值。

2. 确定电阻值

确定R1和R2的比值后，可以根据所需的设置电流来确定它们的具体值。例如，在T = 25°C时，设置电流的计算公式为(I{SET }=frac{V{R}}{R{1}}+frac{V{R}+V{D}}{R{2}}) 。假设二极管的正向电压降VD为0.6V，R1上的电压为67.7mV，且R2 / R1 = 10，则可计算出设置电流。

3. 电路调整与优化

该电路即使对二极管特性的估计不准确，也能有较好的表现。但为了获得最低的温度系数，需要在不同温度下对电路进行测试和调整。如果测量得到的设置电流温度系数为正，则应减小R2；如果为负，则应增大R2。推荐使用1N457二极管，因为其温度系数约为LM134的11倍，可使R2 = 10R1。

六、典型应用案例

文档中给出了多种典型应用电路，如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、低输入电压参考驱动器等。这些电路展示了LM134/LM234/LM334在不同领域的应用，为工程师提供了丰富的设计思路。在实际应用中，你可以根据具体需求对这些电路进行适当的修改和优化。

七、总结

LM134/LM234/LM334三端可调电流源以其优异的性能和广泛的应用场景，为电子工程师提供了强大的工具。在设计过程中，我们需要深入了解其特性和参数，充分考虑各种因素的影响，如热效应、噪声、引线电阻等。通过合理的设计和优化，能够充分发挥这些器件的优势，实现高性能、高可靠性的电路设计。大家在使用这些器件时，有没有遇到过一些独特的问题或有趣的解决方案呢？欢迎在评论区分享！