深入解析LM134/LM234/LM334 3-端子可调电流源

在电子设计领域，电流源是一个关键的组成部分，它在众多应用中发挥着重要作用。今天，我们要详细探讨的是德州仪器（TI）的LM134/LM234/LM334 3-端子可调电流源，了解它们的特性、应用以及设计要点。

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一、产品特性

1. 宽电压范围与出色的电流调节能力

LM134/LM234/LM334能够在1V至40V的电压范围内稳定工作，并且具有0.02%/V的电流调节能力。这意味着在不同的电压条件下，它们都能提供稳定的电流输出，为各种应用提供了可靠的电源支持。

2. 可编程电流范围广

这些电流源的可编程电流范围从1μA到10mA，跨度达到了10,000:1。这种广泛的可编程范围使得它们能够满足不同应用场景的需求，无论是低功耗的传感器应用，还是需要较大电流的驱动电路，都能轻松应对。

3. 真正的2-端子操作

它们采用真正的2-端子操作方式，无需单独的电源连接，简化了电路设计。同时，反向施加高达20V的电压时，仅会吸收几十微安的电流，这使得它们在交流应用中可以同时作为整流器和电流源使用。

4. 温度传感器功能

LM134/LM234/LM334还可以作为温度传感器使用，其中LM234 - 3和LM234 - 6被指定为真正的温度传感器，确保初始精度分别为±3°C和±6°C。由于它们采用电流模式操作，长导线中的串联电阻不会影响精度，非常适合远程传感应用。

二、产品规格

1. 温度范围

不同型号的LM134/LM234/LM334具有不同的温度范围。LM134的工作温度范围为 - 55°C至 + 125°C，适用于对温度要求较为苛刻的军事或航空航天应用；LM234的温度范围为 - 25°C至 + 100°C；LM334的温度范围为0°C至 + 70°C，可满足大多数一般工业和商业应用的需求。

2. 封装形式

这些器件提供多种封装形式，包括TO密封、TO - 92和SOIC - 8塑料封装。不同的封装形式适用于不同的应用场景和安装要求，方便工程师根据实际情况进行选择。

3. 电气特性

在电气特性方面，LM134/LM234/LM334在不同的电流设置和电压条件下具有不同的性能表现。例如，在2.5V的电压下，设置电流误差在不同的电流范围内有所不同，从2μA至10μA时误差最大可达12%，而在100μA至1mA时误差为±3%。此外，它们的温度系数约为 + 0.33%/°C，在不同的温度条件下，输出电流会有相应的变化。

三、应用提示

1. 计算 (R_{SET})

在设计电路时，计算 (R{SET}) 是一个重要的步骤。总电流 (I{SET}) 等于通过 (R{SET}) 的电流 (I{R}) 和LM134的偏置电流 (I{BIAS}) 之和。通过公式 (I{SET}=left(frac{V{R}}{R{SET}}right)left(frac{n}{n - 1}right)) 可以计算出 (I{SET})，其中 (n) 是 (I{SET}) 与 (I{BIAS}) 的比值。在大多数设置电流下，公式可以进一步简化为 (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。压摆率与 (I{SET}) 成正比，例如在 (I{SET}=10 mu A) 时，最大 (dV/dt) 为0.01V/μs；在 (I_{SET}=1mA) 时，极限为1V/μs。虽然超过极限不会损坏器件，但会影响电流的稳定性。

3. 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}=1mA) 时，LM134两端每增加1V的电压，结温将升高约0.4°C，从而导致输出电流变化约0.132%。因此，在直流调节要求较高且 (I_{SET}) 超过100μA时，必须考虑热效应的影响，可以通过散热措施来减少热效应的影响。

4. 并联电容

LM134的15pF并联电容在某些应用中可能会影响电路性能，例如导致负载问题或限制电流源的交流输出阻抗。可以通过使用FET对LM134进行缓冲来降低电容，将电容降低到小于3pF，并提高调节性能。

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。在大多数情况下，这种噪声增加是可以接受的，并且可以构建电压增益超过2000的单级放大器。

6. 引线电阻

由于决定LM134工作电流的感应电压小于100mV，因此应尽量减少热电偶或引线电阻的影响。将电流设置电阻物理上靠近器件，并避免使用插座，可以减少引线电阻对输出电流的影响。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%。

四、典型应用

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成正比。通过公式 (I{SET}=frac{(227 mu V / mu K)(1)}{R{SET}}) 可以计算出不同温度下的输出电流。由于其电流模式操作，长导线中的串联电阻不会影响精度，非常适合远程温度传感应用。此外，LM134的校准非常简单，因为大多数初始误差是由增益项（斜率误差）引起的，而不是偏移误差。通过仅进行增益调整的校准，可以同时调整斜率和零点。

2. 零温度系数电流源

通过在标准LM134配置中添加一个二极管和一个电阻，可以抵消其温度相关特性，实现零温度系数电流源。通过合理选择 (R{1}) 和 (R{2}) 的阻值，可以使电路的温度系数接近零。例如，当 (R{2}/R{1}≈10.0) 时，电路可以消除LM134的大部分温度系数。即使二极管的特性估计不准确，该电路仍然可以有效地工作。

3. 其他应用

此外，LM134/LM234/LM334还可以应用于偏置网络、浪涌保护、低功率参考、斜坡生成、LED驱动等领域。在不同的应用中，它们都能发挥出其独特的优势，为电路设计提供可靠的支持。

五、总结

LM134/LM234/LM334 3-端子可调电流源具有宽电压范围、广可编程电流范围、出色的电流调节能力等优点，适用于各种不同的应用场景。在设计电路时，工程师需要充分考虑它们的特性和应用要点，合理选择参数，以确保电路的稳定性和性能。同时，通过了解它们在不同应用中的工作原理和设计方法，可以更好地发挥这些电流源的优势，为电子设计带来更多的可能性。你在使用这些电流源的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。