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Wollte mir als nächstes Projekt eine sehr genaue KSQ basteln. Angelehnt an den Elektronikkurs hier: https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/currop.htm
Als Spannungskonstanter nehme ich einen AD780 (weil der rumliegt in der Bastelkiste). Mit dem habe ich nebenbei auch noch eine extrem gute Referenzspannungsquelle. Ich wollte ausgangsseitig weniger als 1mA bis max. 50mA haben, einstellbar. Die untere Grenze bestimmt der OPV. Ausgangsspannung max. 12 Volt, begrenzbar zwischen 3...12V. Auch die Konstanz vom Strom bestimmt dieser OPV maßgeblich mit. Welchen Typ sollte ich verwenden? Ein normaler Standardtyp dürfte nicht reichen.

Die Problematik des zusätzlichen Basisstroms für den Lasttransistor bei der KSQ ist mir klar. Es geht mir nicht um den Absolutwert des Stroms (kann man ja messen), es geht mir um die Konstanz des Stroms. Also eine möglichst geringe Lastabhängigkeit, die Stabilität gegenüber Temperatur- und Spannungsschwankungen (Batteriestromversorgung) und eine gewisse Stabilität bei dynamischer Belastung bis vielleicht 25kHz.

Ich weiß das ich nicht alle Parameter erreichen kann. Ein Labornetzteil solls auch nicht werden, das ist eine andere Geschichte. Also, welchen OPV schlagt ihr vor?

LG Sel

Hallo Sel,
» Wollte mir als nächstes Projekt eine sehr genaue KSQ basteln. Angelehnt an
» den Elektronikkurs hier:
» https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/currop.htm

ok - und was bedeutet nun "sehr genau"???? Du hast Freude an Deinem neuen AEG-UM - und das ist ja eigentlich auch schon recht genau.
"Einstellbar" bedeutet also keine absolute Genauigkeitv- also dann eher Stabiliät. OK - da reichen meist gut aufgebaute Schaltungen mit dem TL431 oder LM385 (was für einfache Meßschaltungen ja auch locker reicht)

» Als Spannungskonstanter nehme ich einen AD780 (weil der rumliegt in der
» Bastelkiste). Mit dem habe ich nebenbei auch noch eine extrem gute
» Referenzspannungsquelle. Ich wollte ausgangsseitig weniger als 1mA bis max.
» 50mA haben, einstellbar.
» Die untere Grenze bestimmt der OPV.
» Ausgangsspannung max. 12 Volt, begrenzbar zwischen 3...12V. Auch die
» Konstanz vom Strom bestimmt dieser OPV maßgeblich mit. Welchen Typ sollte
» ich verwenden?

Spannung hast Du ja schon genannt. Aber was denn nun genau? Quelle/Senke und positiv/negativ?

Du brauchst wohl entweder einen externen Transistor/Darlington oder MOSFET. Letzterer hat den Vorteil, das kein Basisstrom fließt, der je nach Schaltung für einen Fehler sorgt. Thomas hat ja auch einiges dazu geschrieben. Daher findest Du in vielen einstellbaren KSQs auch MOSFETS. Da Ib/Ube ja temperaturabhängig sind, kann das für "sehr genau" zum echten Problem werden - möglicherweise ist dieser Punkt wichtiger als die Wahl des OPVs - deshalb auch die Frage nach den genauen Spezifikationen.

» Ein normaler Standardtyp dürfte nicht reichen.
das weiß man erst, wenn die Schaltung bekannt ist, siehe oben. 25kHz sind für einen Spannungsfolger nicht unbedingt eine Herausforderung.
»
» Die Problematik des zusätzlichen Basisstroms für den Lasttransistor bei der
» KSQ ist mir klar. Es geht mir nicht um den Absolutwert des Stroms (kann man
» ja messen), es geht mir um die Konstanz des Stroms. Also eine möglichst
» geringe Lastabhängigkeit, die Stabilität gegenüber Temperatur- und
» Spannungsschwankungen (Batteriestromversorgung) und eine gewisse Stabilität
» bei dynamischer Belastung bis vielleicht 25kHz.

Das hängt nicht alleine vom OP ab,
»
» Ich weiß das ich nicht alle Parameter erreichen kann. Ein Labornetzteil
» solls auch nicht werden, das ist eine andere Geschichte.

Wie kann sich eine "sehr genaue" einstellbare KSQ mit einstellbarer Spannung von einem sehr genauen Labornetzteil (ok, mit wenig Strom, also ohne Vorregler ) in Bezug auf den Aufwand unterscheiden?

Und noch eine Idee: Wie man Spannungsquellen einfach in Reihe schalten kann, kann man KSQs ja eben auch sehr einfach parallel schalten - oft ohne irgendwelche Ausgleichsmaßnahmen. Wenn dann in Deiner Bastelkiste vielleicht noch ein (2-stelliger) Kodierschalter liegt, birgt auch das vielleicht einige interessante Möglichkeiten mit zumindest gut reproduzierbarer Einstellmöglichkeit (mit 6 kleinen KSQs 1-64mA in mA-Schritten einstellbar). Nur eine vielleicht dumme Idee, genau darüber nachgedacht habe ich noch nicht....

Aber es ist auch hier wieder eine Frage der Anwendung. Persönlich habe ich bei mir am Tisch einen auf einen Darlington - zusammen mit einem Stück Mini-Platine mit Lötpunkten auf einen Kühlkörper geschraubt. Je nach Aufgabe kommen dann ein Leistungsnetzgerät und eine Spannungsquelle (oder auch ein Funktionsgenerator!) zur Steuerung dazu.
Für kleine Ströme und hohen Ri benutze ich aber eine stabilisierte einstellbare Spannungsquelle 350V 60mA (oder ein Labornetzgerät).
Diese Lösungen brauche ich allenfalls gelegentlich, Vorteile sind der geringe Platzbedarf und die Anpassbarkeit an fast jede Aufgabe.


Grüße
Hartwig

Hallo!

Die Schaltung aus Bild 5 habe ich gebaut, nur mit mit Minus Ub, statt Plus Ub.
(bei mir Referenzspannung/-strom bezogen auf Masse)
Mit einem LM741, einem Wald- und Wiesen-FET und Strom im Bereich von 10mA bis 1A
ist die Konstanz besser oder gleich 0,1% (Abweichungen für mich nicht messbar).
Reicht das?

Mikee

» Hallo!
»
» Die Schaltung aus Bild 5 habe ich gebaut, nur mit mit Minus Ub, statt Plus
» Ub.
» (bei mir Referenzspannung/-strom bezogen auf Masse)
» Mit einem LM741, einem Wald- und Wiesen-FET und Strom im Bereich von 10mA
» bis 1A
» ist die Konstanz besser oder gleich 0,1% (Abweichungen für mich nicht
» messbar).
» Reicht das?
»
Hallo,
so würde ich das auch angehen. Erstmal eine einfache Lösung, wenn das nicht reichen sollte, aufgrund der gemachten Erfahrung dann erweitern oder umbauen, schlimmstenfalls ein anderes Konzept wählen (dann weiß man ja, warum).
Und die Schaltung ist wirklich mit Teilen aus fast jeder Bastelkiste aufzubauen. Und dann kann man ja probieren, was ein besserer OP bringt oder ob z. B. die Stabilität der Referenzspannung reicht.
Grüße
Hartwig

Nehm einfach einen A2030 als OP auch als B165 bekannt in der DDR Im Westen TDA.
Deine 50mA schafft der locker auch ohne nachgeschalteten Transistor

Probiert habe ich die Schaltungen aus dem Minikurs bereits.

Die dort verwendete Spannungsreferenz ist zu ungenau (ja, ich übertreibe wieder, stimmt). Es stimmt zwar in ausreichendem Maß die Temperaturstabilität solange ich die Schaltung am Basteltisch betreibe. Aber langzeitstabil bleibt die Referenzspannung nicht. Auch eine merkliche Abhängigkeit von Betriebsspannungsschwankungen kann ich messen. Daher werde ich den AD780 einsetzen. Diese Referenz ist so extrem genau, da kann ich in jeder Hinsicht keine Schwankungen mehr messen (Laststrom max. 10mA). Und diese Genauigkeit wollte ich, so gut das mit meinen bescheidenen Mitteln geht, auf die Konstantstromquelle übertragen.

Jede der hier vorgeschlagenen Lösungen ist zum Teil um Größenordnungen schlechter:
- mit LM317 ist völlig instabil im Vergleich
- Schaltung vom Minikurs hat Schwankungen von mehr als 0,5%
- Mosfet-Treiber habe ich nicht getestet (mangels Mosfet)

Das mal zu meinen Gedanken und Wunschträumen. Ich möchte gerne eine Stabilität von max. 0,1% Änderung des Konstantstroms bei Lastschwankungen. Die Betriebsspannung kann ich ja vorstabilisieren, eine Temperaturabhängigkeit soll für mich nicht meßbar sein. Also weniger als 0,05% im Bereich 15 bis 35°C. Bei der Stromquelle reicht mir (in Gegensatz zu meinem Eingangspost) ein max. Strom von 10mA, der min. einstellbare Strom sollte um die 10...30uA liegen.

LG Sel

» Bei der Stromquelle reicht mir (in Gegensatz
» zu meinem Eingangspost) ein max. Strom von 10mA, der min. einstellbare
» Strom sollte um die 10...30uA liegen.
»


Mal blöd gefragt:
Für welche Art Basteleien, Konstruktionen,.. benötigst Du diese Genauigkeit?

» » Bei der Stromquelle reicht mir (in Gegensatz
» » zu meinem Eingangspost) ein max. Strom von 10mA, der min. einstellbare
» » Strom sollte um die 10...30uA liegen.
» »
»
»
» Mal blöd gefragt:
» Für welche Art Basteleien, Konstruktionen,.. benötigst Du diese
» Genauigkeit?

Hallo,
die Forderung nach geringer Drift bei gleichzeitger hoher Impedanz bis
25 KHz ist hier das Problem.
Ich habe da mal was simuliert:



R3 ist der Lastwiderstand. V3 ist eine Störquelle zum Ermitteln der Ausgangsimpedanz.
C1 soll die Kapazität des Anschlusskabels darstellen.

» Für welche Art Basteleien, Konstruktionen,.. benötigst Du diese
» Genauigkeit?

Ich baue öfter mal Netzteile, kleine und mittlere Größen. Und beim Erstellen der Schaltung mache ich lieber am Objekt rum, als diese theoretischen Simulationen zu benutzen. Für einfache Netzteile brauchts keine hohe Genauigkeiten, wirds spezieller muß die Referenz besser sein. Das fertige Gerät kann "normal" dimensioniert sein, aber eben nicht in der Entwicklungsphase.

In letzter Zeit baue/repariere/restauriere ich Meßgeräte. Und logisch - da sollte eine Referenz mindestens eine Zehnerpotenz besser sein als das Meßgerät.

Und zuletzt bin ich eben zu faul immer eine Referenz schnell zusammen zu löten, wenn ich eine brauche.

LG Sel

» » Für welche Art Basteleien, Konstruktionen,.. benötigst Du diese
» » Genauigkeit?
»
» Ich baue öfter mal Netzteile, kleine und mittlere Größen. Und beim
» Erstellen der Schaltung mache ich lieber am Objekt rum, als diese
» theoretischen Simulationen zu benutzen. Für einfache Netzteile brauchts
» keine hohe Genauigkeiten, wirds spezieller muß die Referenz besser sein.
» Das fertige Gerät kann "normal" dimensioniert sein, aber eben nicht in der
» Entwicklungsphase.
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» In letzter Zeit baue/repariere/restauriere ich Meßgeräte. Und logisch - da
» sollte eine Referenz mindestens eine Zehnerpotenz besser sein als das
» Meßgerät.
»
» Und zuletzt bin ich eben zu faul immer eine Referenz schnell zusammen zu
» löten, wenn ich eine brauche.
»
» LG Sel

Danke für die Information.

Habe da exakte Referenz, die sind genau und für Abgleich, .... vollkommen ausreichend.

Der AD780 ist nicht gerade günstig.

» Der AD780 ist nicht gerade günstig.

Genauigkeit kostet eben Geld. Außerdem habe ich den Schaltkreis da.

LG Sel

> Das mal zu meinen Gedanken und Wunschträumen. Ich möchte gerne eine Stabilität von max. 0,1% Änderung des Konstantstroms bei Lastschwankungen. Die
> Betriebsspannung kann ich ja vorstabilisieren, eine Temperaturabhängigkeit soll für mich nicht meßbar sein. Also weniger als 0,05% im Bereich 15 bis 35°C. Bei der
> Stromquelle reicht mir (in Gegensatz zu meinem Eingangspost) ein max. Strom von 10mA, der min. einstellbare Strom sollte um die 10...30uA liegen.

Die Stabilität Deiner Stromquelle hängt von der Stabilität der Spannungsquelle, des Operationsverstärkers und von der Stabilität des Shunts ab.
Der billigste OP07CP sollte für Deine Zwecke reichen. Der Offset des Operationsverstärkers, sofern stabil, spielt keine Rolle, bzw. kann durch die Shunt-Dimensionierung oder die Spannungsquelle kompensiert werden.

Per Poti einstellbare Stromquellen leiden unter dem hohen Temperaturkoeffizienten des Potis, also TK "through the wiper".

Hier findest Du einen alternativen Bauvorschlag, der bei unipolarer Speisung im Zweifelsfall noch ein bis zwei Dioden am Ausgang des Operationsverstärker benötigt, weil die Ausgangsspannung nicht weit genug heruntergeht:

https://www.ti.com/lit/an/sbva001/sbva001.pdf

Natürlich kannst Du die Schaltung für den AD780 anpassen.

Wenn Du mit einstellbar "kontinuierlich einstellbar" meinst, würde ich mit einem Vielgangpoti experimentieren. Wenn der Strom dann nicht die gewünschte Stabiliät zeigt, versuche es mit
https://www.reichelt.de/praezisionspotentiometer-10-gaenge-1-0-kohm-6-3-mm-534-1-0k-p2540.html?&nbc=1

Eh, das hilft mal so richtig weiter!
Zumal ich den AD780 dann als Referenzspannung (2,5 und 3 Volt) nutzen kann und die Stromquelle nur dranhänge. Beim OPV werde ich bei LT guggen (habe bissel was in der Bastelkiste), da findet sich bestimmt was.
Und das ich auf den TK der Bauelemente achte versteht sich von selbst. Beim Einstellpoti Draht, klar. Feste Werte passen eigentlich auch, da mache ich mir schon Gedanken wegen dem Schalter (Kontaktwiderstände). Doch bei den kleinen Stromwerten und vergoldeten Kontakten dürfte das kein Problem sein. Ist so vielleicht sogar die stabilere Variante (Wiederholgenauigkeit). Ich könnte auch Signalrelais nehmen (hab ich rumliegen, Mosfets sind hier sicher auch denkbar, aber der TK?), dann kann ich die Ströme noch besser steuern. Mal sehen, ist ja noch reine Theorie, das Projekt. Aber es nimmt Formen an

LG Sel

Hallo Sel,
» Zumal ich den AD780 dann als Referenzspannung (2,5 und 3 Volt) nutzen kann
» und die Stromquelle nur dranhänge. Beim OPV werde ich bei LT guggen (habe
» bissel was in der Bastelkiste), da findet sich bestimmt was.
das geht, nur bei einer KSQ kann natürlich eine höhere Ausgangsspannung von Vorteil sein, 10V statt 3V erweitern halt den Anwendungsbereich. Klar, ein Verstärker geht auch, nur kommt da u.U. wieder Temperaturdrift dazu. Andererseits AD780 3ppm/°C, Ref102 2,5ppm/°C (hab jetzt extra nicht "K" geschrieben die sind im Tk also etwa gleich.
» Und das ich auf den TK der Bauelemente achte versteht sich von selbst. Beim
» Einstellpoti Draht, klar.

Das Thema hatte ich vor einiger Zeit. In der gezeigten Schaltung ist das Poti als veränderbarer Widerstand geschaltet, der Tk beeinflusst also direkt den Strom. Ein gutes Poti (bei Reichelt eines der günstigen Wendelpotis von Vishay) kommt auf einen TK von 20ppm. Sonst findet man oft 50ppm. OK, das mag gehen. Dann aber die Auflösung. Da gilt: je höher der Poti-Gesamtwiderstand, desto besser (eigentlich logisch beim Drahtpoti). Aber besser wie 0,01% ist schwer zu erreichen, dann meist groß und teuer - und das entspräche 100ppm. Das merke ich bei meinem Netzteil bereits beim Einstellen mit einem 3,5-stelligen Panelmeter. Es gibt auch hybrid-Potis - die haben eine hohe Auflösung aber keinen so guten Tk. Man kann halt nnicht immer alles haben

» Feste Werte passen eigentlich auch,
Bei den Metallschicht-Festwiderständen 0,1% bedrahtet bietet Reichelt 2 Hersteller an, Yageo und einen anderen, der Name fällt mir gerade nicht ein - aber der liegt im Tk untern dem von Yageo - bei 15ppm.

Nun sind die Tk -Angaben ja Grenzwerte, mit Glück liegst Du deutlich besser. Und mit dem Schaltungsdesign ist das auch noch zu beeinflussen (leider in beide Richtungen )

Also viel Erfolg mit deinem Vorhaben und natürlich deiner Behandlung!

Grüße
Hartwig

Verstehe ich nicht wirklich. Die Temperaturabhängigkeit des Potis spielt doch nur dann eine Rolle, wenn sich die Temperatur auch ändert oder wenn ich den Strom an der Poti Skale einstelle. Wenn ich ein Messgerät habe und stelle danach 10mA ein und das Gerät steht in der Wohnung spielt das doch keine Rolle. Da ist doch einzig der Shunt das Übel. Wenn der durch den Stromfluss warm wird und einen schlechten TK hat. Der Rest ist doch vernachlässigbar, weil die Temperatur sich kaum ändert, es sei denn man braucht das konstant für Tage und Wochen.
» Hallo Sel,
» » Zumal ich den AD780 dann als Referenzspannung (2,5 und 3 Volt) nutzen
» kann
» » und die Stromquelle nur dranhänge. Beim OPV werde ich bei LT guggen
» (habe
» » bissel was in der Bastelkiste), da findet sich bestimmt was.
» das geht, nur bei einer KSQ kann natürlich eine höhere Ausgangsspannung von
» Vorteil sein, 10V statt 3V erweitern halt den Anwendungsbereich. Klar, ein
» Verstärker geht auch, nur kommt da u.U. wieder Temperaturdrift dazu.
» Andererseits AD780 3ppm/°C, Ref102 2,5ppm/°C (hab jetzt extra nicht "K"
» geschrieben die sind im Tk also etwa gleich.
» » Und das ich auf den TK der Bauelemente achte versteht sich von selbst.
» Beim
» » Einstellpoti Draht, klar.
»
» Das Thema hatte ich vor einiger Zeit. In der gezeigten Schaltung ist das
» Poti als veränderbarer Widerstand geschaltet, der Tk beeinflusst also
» direkt den Strom. Ein gutes Poti (bei Reichelt eines der günstigen
» Wendelpotis von Vishay) kommt auf einen TK von 20ppm. Sonst findet man oft
» 50ppm. OK, das mag gehen. Dann aber die Auflösung. Da gilt: je höher der
» Poti-Gesamtwiderstand, desto besser (eigentlich logisch beim Drahtpoti).
» Aber besser wie 0,01% ist schwer zu erreichen, dann meist groß und teuer -
» und das entspräche 100ppm. Das merke ich bei meinem Netzteil bereits beim
» Einstellen mit einem 3,5-stelligen Panelmeter. Es gibt auch hybrid-Potis -
» die haben eine hohe Auflösung aber keinen so guten Tk. Man kann halt nnicht
» immer alles haben
»
» » Feste Werte passen eigentlich auch,
» Bei den Metallschicht-Festwiderständen 0,1% bedrahtet bietet Reichelt 2
» Hersteller an, Yageo und einen anderen, der Name fällt mir gerade nicht ein
» - aber der liegt im Tk untern dem von Yageo - bei 15ppm.
»
» Nun sind die Tk -Angaben ja Grenzwerte, mit Glück liegst Du deutlich
» besser. Und mit dem Schaltungsdesign ist das auch noch zu beeinflussen
» (leider in beide Richtungen )
»
» Also viel Erfolg mit deinem Vorhaben und natürlich deiner Behandlung!
»
» Grüße
» Hartwig

» Verstehe ich nicht wirklich. Die Temperaturabhängigkeit des Potis spielt
» doch nur dann eine Rolle, wenn sich die Temperatur auch ändert oder wenn
» ich den Strom an der Poti Skale einstelle.

genau...
allerdings beziehe ich mich auf die Anforderung von Sel, Zitat: "eine Temperaturabhängigkeit soll für mich nicht meßbar sein. Also weniger als 0,05% im Bereich 15 bis 35°C."...
0,05% wären 500ppm, so landet man beim Temperaturgang der Gesamtschaltung von 500ppm / (35°C - 15°C) = 25ppm/°C.
Das ist also seine Forderung - das könnte klappen. Nur die Auflösung des 10-Gang-Potis wird zu unschönen Sprüngen führen, wenn man in diesen Bereichen arbeitet.

» Die Temperaturabhängigkeit des Potis spielt doch nur dann eine Rolle, wenn sich die Temperatur auch ändert oder wenn ich den Strom an der » Poti Skale einstelle. Wenn ich ein Messgerät habe und stelle danach 10mA ein und das Gerät steht in der Wohnung spielt das doch keine Rolle. » Da ist doch einzig der Shunt das Übel. Wenn der durch den Stromfluss warm wird und einen schlechten TK hat. Der Rest ist doch
» vernachlässigbar, weil die Temperatur sich kaum ändert, es sei denn man braucht das konstant für Tage und Wochen.

das sehe ich auch so. Zumal man bei so genauen Messungen evtl. auch Temperaturmesswerte mit in das Protokoll übernehmen sollte. Selbst der Meßaufbau kann Temperatureinfluß unterliegen und die Genauigkeit des Meßgerätes zur Nebensache werden lassen. Die Meßgenauigkeit des Messgerätes auf den Messwert zu übertragen, wird mit höherer Genauigkeit immer schwieriger bzw fragwürdiger, irgendwann wirds wmmM

Wegen der sehr guten Auflösung baue ich oft hochwertige Cermet-Potis ein. Die haben zwar einen etwas schlechteren Tk, dafür eine sehr hohe Auflösung und nerven nicht bei der Feineinstellung. Im Preis liegen sie etwa gleich mit Wendelpotis. Allerdings müssen bei mir die meisten Messungen mit 3 1/2 Stellen zu machen sein...

Grüße
Hartwig