Bipolare Stromquelle (mA)

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Autor
Bipolare Stromquelle (mA)
Suche nach: stromquelle (1239)

    







BID = 708232

abracadabra

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Beiträge: 361
 

  


Hallo,

habe folgende Schaltung (Anhang) aufgebaut (spannungsgesteuerte Stromquelle),
nachdem ich diese simuliert habe.


Nun zum Problem:
Ich bekomme am Ausgang einen Offset bei V_in = 0V.
Die Spannungsversorgung ist völlig symmetrisch.

Könnte es an den, produktionsbedingten verschiedenen Verstärkungsfaktoren der Transistoren im Ausgang liegen?
Hilft es da Komplementärtransitoren zu verwenden?

Falls noch Fragen sein sollten, so beantworte ich sie gerne..

Grüße
abracadabra






[ Diese Nachricht wurde geändert von: abracadabra am 16 Aug 2010 20:05 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: abracadabra am 16 Aug 2010 20:05 ]

BID = 708250

perl

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Eher liegt das an den Dioden D1 und D2 in den Stromspiegeln.
Setze da mal die gleichen Transistoren ein, wie bei Q1 und Q4 - als Diode geschaltet, also B und C miteinander verbunden.

BID = 708254

abracadabra

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Ich verstehe. Es geht also um die Charakteristik der Basis-Emitter Strecke.
Werde es so ausprobieren, danke für den Vorschlag.

Grüße
abracadabra

BID = 708382

abracadabra

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Beiträge: 361

Habe es so gemacht wie Du vorgeschlagen hast.
Leider stellt sich immer noch die gleiche Situation ein. (Siehe Anhang)

Noch ein Sache: Der OP sitzt in einem Gehäuse mit 3 anderen. Die übrigen arbeiten nicht, ich habe sie so verschaltet: Eingänge auf Masse und Ausgänge floaten. (Vielleicht ist das nicht die beste Idee, habe gelesen, dass ein Spannungsfolger mit Eingang auf Massepotential auch eine Lösung wäre)
Ungeachtet dessen beobachte ich etwas was mich verwundert: Die Ausgänge der übrigen drei OPs befinden sich auf dem Niveau der negativen Versorgungsspannung. Sie sind also aus irgend einem Grund gesättigt obwohl sich alle ihre Eingänge auf Massepotential befinden. Das könnte doch darauf deutetn, dass die Versorgungsspannung nicht exakt symmetrisch ist oder?

Nun, wenn die drei OPs ihre Ausgänge, die unbeschaltet sind, auf dem Potential der negativen Spannungsversorgung halten brauchen sie doch dafür einen "negativen" Versorgungsstrom oder? Wie groß könnte dieser sein? Eher gering also im Bereich uA oder? Ich kann das nicht abschätzen.

Ansonsten hoffe ich, dass die Messwerte im Anhang etwas Licht ins Dunkel bringen. Ich blicke da nicht ganz durch.
Falls Spannungsangaben an anderen Stellen gebraucht werden, so kann ich sie nachliefern.

Danke und Gruß
abracadabra


[ Diese Nachricht wurde geändert von: abracadabra am 17 Aug 2010 13:39 ]

BID = 708508

Onra

Schreibmaschine



Beiträge: 2485

Kannst du mal die Netzliste einstellen, dann kann deine Simulation nachvollzogen werden.
Bei ähnlichen Schaltungen liegt der OP-Ausgang afaik auf Masse, um den notwendigen Stromfluss zu erzeugen und die Gegenkopplung geht vom Ausgang zurück.

Onra

BID = 708559

abracadabra

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Beiträge: 361

Im Anhang die Netzliste. Allerdings habe ich die Schaltung bereits aufgebaut. In der Simulation ist alles ok und der Ausgang kann symmetrisch um ca. 0mA ausgesteuertwerden.
Ich werde einen anderen OP veerlöten und schauen ob sich vielleicht was ändert.

Grüße
abracadabra

BID = 708575

Ltof

Inventar



Beiträge: 9322
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
abracadabra hat am 17 Aug 2010 13:37 geschrieben :

...Eingänge auf Masse und Ausgänge floaten...

Leg die nichtinvertierenden Eingänge auf Masse, die invertierenden an die jeweiligen Ausgänge. Dann weiß der OP auch was er machen soll.

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 708589

abracadabra

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Beiträge: 361

@Ltof

Das dachte ich auch. Dann ist es ja ein Spannungsfolger und "folgt" dem Massepotential..

Diese Beschaltung habe ich bereits ausprobiert und zwar zuerst. Doch dann, als dieser Offset auftauchte,
beschloss ich die eingänge auf Masse und den Aufgang aufs "Nirvana" zu legen.

Doch es leuchtet ein, dass die erste, die bessere Wahl ist.

Was sagst Du denn zu dem Potantial an der Basis von Q1?
Wieso ist dieses zu hoch und der Transistor sperrt?


abracadabra





BID = 708597

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Der OP sitzt in einem Gehäuse mit 3 anderen. Die übrigen arbeiten nicht,
Das ist keine besonders gute Idee.
Zwar hat ihr Betriebsstrom theoretisch keinen Einfluß, weil durch ihn beide Stromquellen gleichmäßig angesteuert werden, aber durch den höheren Gesamtstrom kommen deren Fehler (z.B. Erwärmung) stärker zum Tragen.
(D1, Q1) und (D2, Q4) solltest du thermisch miteinander koppeln,
die Transistoren sollen eine möglichst hohe Stromverstärkung haben (deshalb verwendet man auch besser FETs),
aber die Genauigkeit wird auch durch die Toleranzen der Emitterwiderstände beeinflusst.

Wenn diese unbenutzten Verstärker sich schon nicht vermeiden lassen, dann lässt man deren Eingänge aber nicht offen, sondern verbindet sie mit Pin2 oder Pin5 so, daß sich eine minimale Stromaufnahme einstellt.
Welches der richtige Anschluß ist, entnimmt man dem Datenblatt, dem Innenschaltbild des Verstärkers oder man stellt es durch Messung fest.

Zitat :
In der Simulation ist alles ok und der Ausgang kann symmetrisch um ca. 0mA ausgesteuertwerden.
Wenn es im echten Leben nicht klappt, kann das daran liegen, dass die Schaltung schwingt.
Um hochfrequente Schwingungen zu vermeiden, bietet es sich an von Pin2 und Pin5 Kondensatoren (10nF) nach GND zu legen.
Evtl. reicht auch schon ein einzelner Kondensator von 2 nach 5.


Wie groß ist denn der gemessene Fehler?
Evtl. besteht er schon am Eingang und wird durch den Verstärkervorstrom in Verbindung mit R6, R8, und/oder dem Innenwiderstand der Quelle hervorgerufen, oder es ist schlicht der Input Offset des OpAmp selbst.







BID = 708756

abracadabra

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Beiträge: 361

Bevor ich die anderen Fragen beantworte, poste ich mal das Datenblatt des Verstärkers.
Vielleicht entdeckt Ihr da irgendwas aus dem sich irgendwelche Schlüsse ziehen lassen. (Achtung! Pinbelegung ist nicht identisch mit Schaltplan)

http://www.national.com/ds/LM/LMC6034.pdf



Zitat :
Wie groß ist denn der gemessene Fehler?
Evtl. besteht er schon am Eingang und wird durch den Verstärkervorstrom in Verbindung mit R6, R8, und/oder dem Innenwiderstand der Quelle hervorgerufen, oder es ist schlicht der Input Offset des OpAmp selbst.

Ich verstehe nicht ganz was Du mit "Fehler" meinst. Denkst Du da an einen Gleichanteil am Eingang des Verstärkers (Pin 3)?
Falls ja so sieht es folgendermaßen aus:

Uein (OP- Pin 3) = -50mV
(OP+ Pin 4) = -50mV


Diese -50mV können kaum so eine Auswirkung auf den Ausgang haben.
Das bedeutet, dass am OP Ausgang sich -100mV einstellen müssen.
Also -100mV/R6+R8 = -12.5µA, wenn man den Strom in den invertierenden Eingang vernachlässigt.

Außerdem habe ich den Eingang (Pin 3) mit einem Sinus angesteuert.
Ich kann leider nicht mehr sagen mit welcher Amplitude (6v ?).
Werde es aber morgen kontrolliert durchführen.

Werde auch einen einzelnen OP einsetzen um den Einfluss der übrigen drei auszuschließen.


Zitat :
(D1, Q1) und (D2, Q4) solltest du thermisch miteinander koppeln

Das leuchtet mir ein. Danke für den Tipp.


Zitat :
Um hochfrequente Schwingungen zu vermeiden, bietet es sich an von Pin2 und Pin5 Kondensatoren (10nF) nach GND zu legen.

Ich habe für jede Betriebsspannung jeweils einen Beipasskondensator spendiert (100nF).

Den Rat mit den FETs und der hohen Stromverstärkung muss ich mir nochmal durch den Kopf gehen lassen.

Danke soweit für die Mühe.

abracadabra




BID = 708761

perl

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Zitat :
Diese -50mV können kaum so eine Auswirkung auf den Ausgang haben
Ach so meinst du das.
Dann schau dir mal im Datenblatt die Pinbelegung der pnp-Transistoren an.
Evtl hast du da E und C oder B und C vertauscht. Nicht alle haben die Basis in der Mitte, bei einigen ist da der Kollektor.
Die ca. 6,5V die über diesem Transistor abfallen, entsprechen jedenfalls der typischen Zenerspannung, die sich einstellt, wenn man die E-B-Diode in Sperrichtung betreibt.



BID = 708768

abracadabra

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Habe das soeben zweimal nachgeprüft. Wenn das Datenblatt stimmt, so ist alles wie es sein sollte.
Habe auch an zwei nicht verlöteten Transistoren, mit Hilfe eines Durchgangsprüfers ausgeschlossen, dass NPN mit PNP vertauscht ist.

Ich verwende übrigens diese Transistoren:
http://www.diodes.com/datasheets/ZDT6753.pdf

BID = 708797

perl

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Dickere Transistoren hast du nicht gefunden, um ein paar mA zu steuern?

Der gravierendste Fehler aber wird sein, dass du die Limits des Opamp massiv verletzt.
Dieser Verstärker wird normalerweise mit +/- 5V, also 10V "querrüber" betrieben und du bietest ihm 25V an.
Das ist weit mehr als der zulässige Grenzwert von 16V, jenseits dessen das IC beschädigt werden kann.
Sieh also zu, dass du mit dem Spannungsteiler R2,R4,R7,R10 vernünftige Bedingungen für den Opamp einstellst.


BID = 708836

abracadabra

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"Operating Range from +5V to +15V supply"

Weiß nicht was ich mir dabei gedacht habe.
Wahrscheinlich dachte ich es wären: +- 5V bis +-15V.

Habe den OP erstmal rausgenommen und an die Stelle der Versorgungsspannungen, abwechselnd an die eine und die andere,
einen Widerstand drangeklemmt.

Dabei sollte sich doch am Ausgang, die gleiche Aussteuerung zeigen.
Siehe da, dem ist nicht so. Obwohl die Potentiale an der Basis der beiden Ausgangstransistoren vom Betrag her gleich sind,
stellte sich eine andere Ausgangsspannung (ca. 1.2V Unterschied) bzw. ein anderer Strom ein.

Die genauen Daten werde ich nachliefern.


Zitat :

Dickere Transistoren hast du nicht gefunden, um ein paar mA zu steuern?

Welche Wahl wäre da sinnvoller? Hast Du da bestimmte Typen als Vorschlag parat?


Danke soweit.

abracadabra

[ Diese Nachricht wurde geändert von: abracadabra am 19 Aug 2010 10:56 ]

BID = 708839

perl

Ehrenmitglied



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Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Welche Wahl wäre da sinnvoller?
Das schrieb ich schon: Solche die in dem in Frage kommenden Strombereich eine möglichst hohe Stromverstärkung haben und idealerweise in den Stromspiegeln thermisch gekoppelt sind.


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