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电流镜是一种电路模块，通过复制输出端子的电流来产生完全一样的流入/流出输入端子电流。简单的两晶体管电流镜主要是依靠两个大小相同，在相同温度下具有相同的VBE的晶体管具有相同的漏极或集电极电流来实现的。电流镜的一个重要特性是输出阻抗相对较高，因此无论在何种负载条件下，输出电流都可以保持恒定不变。电流镜的另一个特性是输入电阻相对较低，因此无论在何种驱动条件下，输入电流都可以保持恒定不变。复制的电流可以而且通常都是一个不断变化的信号电流。电流镜常用于在放大级中提供偏置电流和有源负载。
材料： ► ADALM2000主动学习模块 ► 无焊面包板 ► 跳线 ► 两个1 kΩ电阻（阻值尽可能接近，或者测量到三位数字或更精确） ► 两个小信号NPN晶体管（2N3904或SSM2212） ► 一个双通道运算放大器（例如ADTL082） ► 两个4.7μF解耦电容 |
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可以重复使用共发射极BJT曲线量测仪实验中使用的基本配置来测量电流镜特性。输入电阻R1和输出电阻R2现在都是1 kΩ。一定要准确测量（尽可能使用更多的有效位数）R1和R2的实际值，以确保准确测量电流镜的输入和输出电流。IIN等于W1处的AWG2输出电压除以R1的值。IOUT等于Scope Channel 2测量的电压除以R2的值。二极管连接的晶体管Q1跨接在Q2的基极和发射极端子。
在电流镜配置中，运算放大器作为电流镜输入（基极）节点的虚拟地，将来自AWG2 （W2）的电压阶跃转化为通过1 kΩ电阻的电流阶跃。 图1.电流镜测试电路。 如果您不想使用运算放大器配置，也可以使用图2所示的简化配置。 图2.备选的简单电流镜测试电路。 图3.电流镜测试电路的面包板连接（带运算放大器）。 图4.简单的电流镜测试电路的面包板连接。 |
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硬件设置
加载适用于信号发生器的W2通道的stairstep.csv文件，将幅度设置为3 V峰峰值，偏置设置为1.5 V。输出器件Q2的VCE由示波器输入1+和1-进行差分测量。电流镜输出电流通过1 kΩ电阻R2两端的示波器输入2+和2–测量。集电极电压使用来自AWG 1（输出W1）、频率为40 Hz的三角波形进行扫描。如果您要使用运算放大器设置，请确保该器件已正确连接至电源Vp （5 V）和Vn （–5 V）。 |
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程序步骤
配置示波器以捕获多个周期的输入信号和输出信号。如果您要使用运算放大器配置，确保已开启电源。 使用Scopy工具提供的示波器或通过LTspice®仿真绘制这两个波形。下图提供了示例。 图5.如Scopy绘图所示，W2为10 kHz频率时的电流镜波形。 现在，将W1的频率更改为200 Hz，然后绘制两个波形。对相同电路使用LTspice仿真的示例如图6所示。 图6.如LTspice绘图所示，W1为200 Hz、W2为40 Hz时的电流镜波形。 |
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带基极电流补偿的电流镜
如图7所示，通过添加基极电流补偿晶体管Q3来修改简单的电流镜电路。使用发射极跟随器缓冲器替代将Q1的集电极连接至基极。对简单电流镜的这种改进被称为发射极跟随器增强镜。发射极跟随器缓冲级（Q2）的电流增益可以大幅降低由Q1和Q2的有限基极电流引起的增益误差。 图7.带基极电流补偿的电流镜。 |
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硬件设置
加载适用于信号发生器的W2通道的stairstep.csv文件，将幅度设置为3 V峰峰值，偏置设置为1.5 V。输出器件Q2的VCE由示波器输入1+和1-进行差分测量。电流镜输出电流通过1 kΩ电阻R2两端的示波器输入2+和2–测量。集电极电压使用来自AWG1（输出W1）、频率为40 Hz的三角波形进行扫描。将正电源Vp （+5 V）连接至Q3晶体管的集电极。 程序步骤 配置示波器以捕获多个周期的输入信号和输出信号。打开正电源。 使用Scopy工具提供的示波器或通过LTspice仿真绘制这两个波形。示例如图9所示 图9.如Scopy绘图所示，W2为10 kHz频率时的电流镜波形。 图8.带基极电流补偿的电流镜的面包板连接。 |
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威尔逊电流镜
威尔逊电流镜或威尔逊电流源以乔治·威尔逊的名字命名，是一种改进的电流镜电路配置，旨在提供更恒定的电流源或电流吸收器。它提供更准确的输入-输出电流增益。如图10所示，将简单的电流镜更改为威尔逊电流镜。 图10.威尔逊电流镜。 |
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硬件设置
加载适用于信号发生器的W2通道的stairstep.csv文件，将幅度设置为3 V峰峰值，偏置设置为1.5 V。输出器件Q2的VCE由示波器输入1+和1-进行差分测量。电流镜输出电流通过1 kΩ电阻R2两端的示波器输入2+和2–测量。集电极电压使用来自AWG1（输出W1）、频率为40 Hz的三角波形进行扫描。 程序步骤 配置示波器以捕获多个周期的输入信号和输出信号。 使用Scopy工具提供的示波器或通过LTspice仿真绘制这两个波形。Scopy波形图示例如图12所示。 图12.如Scopy绘图所示，W2为10 kHz频率时的威尔逊电流镜波形。 图11.威尔逊电流镜的面包板连接。 |
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维德拉电流镜
如图13所示，将简单的电流镜更改为维德拉电流镜。维德拉电流源在基本的双晶体管电流镜的基础上做了改进，包含仅用于输出晶体管的发射极负反馈电阻，使电流源仅使用中等电阻值就能产生低电流。维德拉电路可与双极性晶体管或MOS晶体管一起使用。 图13.维德拉电流镜。 图14.维德拉电流镜的面包板连接。 |
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硬件设置
加载适用于信号发生器的W2通道的stairstep.csv文件，将幅度设置为3 V峰峰值，偏置设置为1.5 V。输出器件Q2的VCE由示波器输入1+和1-进行差分测量。电流镜输出电流通过1 kΩ电阻R2两端的示波器输入2+和2–测量。集电极电压使用来自AWG1（输出W1）、频率为40 Hz的三角波形进行扫描。 程序步骤 配置示波器以捕获多个周期的输入信号和输出信号。 使用Scopy工具提供的示波器或通过LTspice仿真绘制这两个波形。Scopy波形图示例如图15所示。 图15.如Scopy绘图所示，W2为10 kHz频率时的维德拉电流镜波形。 |
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