构建可靠电流镜像电路：分步指南
零件与材料
- 两只 NPN 晶体管（推荐 2N2222 或 2N3403；Radio Shack #276-1617 含 15 只装）
- 两节 6V 电池
- 10kΩ 线性电位器（Radio Shack #271-1715）
- 两个 10kΩ 电阻
- 四个 1.5kΩ 电阻
小信号晶体管便于在低电流观察微妙"热失控"效应。任何一对相同 NPN 均可，但查数据手册确认引脚一致性——误标封装会误导。
用万用表二极管测试模式验证引脚分配；《半导体第三卷》第四章详述此法。
学习目标
- 构建电流镜像电路
- 理解其电流调节极限
- 探究双极晶体管温度依赖性
- 体验可控热失控
原理图
实物接线图
实验步骤
电流镜像作为简单可调电流调节器。电流由单一电阻设定，使其成为广泛使用的低成本方案。
严按图搭建。实验最后阶段需多一个 1.5kΩ 电阻。
电位器控制 Q1 集电极电流，其表现如二极管。匹配 Q1 和 Q2 基射结确保相同电压驱动两管，故集电极电流互镜。
因基极电流相等且晶体管匹配，Q2 自动调节集射电压维持相同集电极电流，与负载电阻无关。
测试时，Q2 负载接电流表。五测试点（TP1–TP5）允许快速改变负载电阻从近零至 ~14.5kΩ。
先将电流表黑表笔置 TP4 扫描电位器记录电流。移至 TP3、TP2、TP1，观察电流稳定。再设电位器不同电流重复。电流应近乎恒定直到负载电阻接近 TP5，Q2 无法在高电阻维持同电流时电流下降。
这些结果展示调节器实际极限。器件仅能在一定负载电阻范围供固定电流；超出则饱和。
温度至关重要。若一管过热，基射电压变化破坏镜像。保持两管同温——背靠背胶合常见做法。
观察效应：手热一管，负载电流增大。冷却它热另一管，电流随之变化。最后，电位器设 ~10mA 后增至 30mA 让一管过热。观察不调电位器电流上升——这是热失控。
计算机仿真
用 SPICE 建模电路。插入以下网表到文本文件：
Current mirror v1 1 0 vammeter 1 3 dc 0 rlimit 1 2 10k rload 3 4 3k q1 2 2 0 mod1 q2 4 2 0 mod1 .model mod1 npn bf=100 .dc v1 12 12 1 .print dc i(vammeter) .end
Vammeter 为零电压源测负载电流。调 Rload 观察调节性能；Rlimit=10kΩ、12V 供电下仿真电流 1.1mA 维持宽电阻范围。
相关练习册
- Regulated Power Sources Worksheet（稳压电源练习册）
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工业技术