[Redegle]

Hallo,

da leider Analogtechnik im Studium viel zu kurz kommt wollte ein klein wenig mit Transistoren spielen. Habe mir vor paar Tagen einige Kleinsignaltransistoren bei Reichelt rausgesucht und bestellt.

Bin nun stolzer Besitzer von:
Den Bipolartransistoren
BC 546B
BC 548C
BC 556B
BC 558C
sowie den Mosfets
BSS 123
BSS 83P

Da LTSpice sogar von Haus aus ein Modell des BC546B dabei hat habe ich nun ein klein wenig simuliert. Mein Ziel war es eine Konstantstromquelle von 2mA zu bauen, welche über einen Spannungsbereich von 10-50V funktioniert.
In integrierter Bauform währe das noch recht einfach: Man nehme eine integriere Refernzspannungsquelle mit einem Innenwiderstand < 0,1ohm und einen Operationsverstärker.

Diskret gestaltet sich das aber als alles andere als trivial.

Verusch 1:
Der Innenwiderstand wurde simuliert.
Laut Datenblatt sollte er bei 17kohm liegen.
http://www.reichelt.de/?;ACTION=28;LA=3;...acd2ce5487


Man sieht, den Kollektrstrom als Funktion der Kollektor-Emitterspannung.


Versuch 2:
Irgendwie muss ich den Innenwiderstand der Stromquelle kompensieren.
Ich dachte mir, dass ich den Kollektorstrom reduzieren muss, wenn die Spannung steigt. Dies müsste sich erreichen lassen, wenn ich bei steigender Kollektor-Emitterspannung die Basisspannung reduziere.
Daraus folge folgende Schaltung (4,3Gohm sind jenseits von Gut und Böse aber mal schaue was passiert).


Schwankung des Strom beträgt nur noch 20%. Das ist aber immernoch grottenschlecht.

Also Frage an euch:
1. Wie baut man eine diskrete Konstantstromquelle?
2. Wie baut man eine diskrete Spannungsquelle

[Rumgucker]

Ich bin etwas verwundert. Das steht alles in Wikipedia.

Erstmal die Stromquelle:

[Rumgucker]

...und hier die einfachste Form der Spannungsquelle:



(man kann die Stabilisierung noch mit einem 2. BJT dramatisch verbessern, aber das sind Feinheiten)

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Redegle
In integrierter Bauform währe das noch recht einfach: Man nehme ....und einen Operationsverstärker.

Gegenfrage: wie kann man mit lediglich zwei BJT einen kompletten OPV realisieren?

[Redegle]

Erstmal Danke für die Hilfe!

Zur Stromqulle:
Ich habe irgendwie vergessen zu erwähnen, wie ich auf meine Schaltung gekommen bin. Ich habe gestern längere Zeit vor der selben Schaltung wie du sie gepostet hast gesessen und wusste nicht, wie ich es schaffen soll die Minimalspannung zu reduzieren.
Durch die Gegenkopplung durch den R1 (1,8kohm) fallen dort 3,6V ab. Das heißt an der Stromqulle müssen ca. 4V abfallen, damit diese funktioniert. Es ist auch logisch, dass desto größer ich R1 wähle, umsostabiler ist die Stromquelle.
Im Tietze und Schenk steht auch, dass an dem Widerstand R1 mindestens ca. 2,6V abfallen sollen. Nur wie schaffe ich es, eine Stromqulle zu bauen, die schon bei Spannungen unter 1V funktioniert?
Auf diese Art und Weise kam meine doch ziemlich unkonventionelle Schaltung zu stande.

Zur Spannungsquelle:
Die brauche ich später für die Stromquelle als Referenz.
Was du gebaut hast ist ein Spannungsfolger. Als Refernz hast du 5,7V Spannungsquelle verwendet. Das man hiezu eine Z-Diode verwenden kann ist mir bewusst. Jedoch zeigt sich, dass integrierte Referenzen einen wesentlich kleineren Innenwiderstand haben.

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Zitat:Original geschrieben von Redegle
In integrierter Bauform währe das noch recht einfach: Man nehme ....und einen Operationsverstärker.

Gegenfrage: wie kann man mit lediglich zwei BJT einen kompletten OPV realisieren?

Das würde mich auch interessieren.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Redegle
Auf diese Art und Weise kam meine doch ziemlich unkonventionelle Schaltung zu stande.

Es gibt gefühlte 20 Grundschaltungen für Konstantstromquellen. Deine 2-Transistorquelle hat den geforderten Vorteil. Du musst sie nur wesentlich niederohmiger dimensionieren.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Redegle
Zur Spannungsquelle:
Die brauche ich später für die Stromquelle als Referenz.
Was du gebaut hast ist ein Spannungsfolger. Als Refernz hast du 5,7V Spannungsquelle verwendet. Das man hiezu eine Z-Diode verwenden kann ist mir bewusst. Jedoch zeigt sich, dass integrierte Referenzen einen wesentlich kleineren Innenwiderstand haben.

Ein "Spannungsfolger" ist eine Spannungsquelle. Wenn Du eine niederohmigere Quelle haben willst, so empfiehlt sich der Einsatz eines 2. Transistors. Wenn Du jedoch die gleichen Daten eines ICs erhalten willst, so empfiehlt sich der Einsatz des gewünschten ICs.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Redegle

Zitat:Gegenfrage: wie kann man mit lediglich zwei BJT einen kompletten OPV realisieren?

Das würde mich auch interessieren.

Formell ist schon ein simpler Transistor ein "OPV": er hat einen invertierenden Eingang (Basis), einen nicht-invertierenden Eingang (Emitter) und einen Ausgang. Dieser eine Transistor ist die Eingangsstufe unseres diskreten OPVs.

Leider ist der Ausgangsspannungshub bei dieser Anordnung begrenzt.

Wie kann man mit einem 2. BJT den Ausgangshub vergrößern? Keine Idee?

[Redegle]

Meinst du das so?


Den Spannungshub könnte man über eine Emitterschaltung vergrößern.

[Rumgucker]

Hmmm... irgendwie nicht ganz... eher so:



Den Differenzverstärker am Eingang hab ich ja eben schon erklärt. Durch die Ausgangsstufe vertauschen sich die beiden Eingänge.

[Rumgucker]

Mit diesem diskreten OPV solltest Du nun prinzipiell alles konstruieren können, was Du auch mit integrierten OPVs hinbekommst..

[voltwide]

Wenn Du 0,6V Spannungsgefälle über dem Emitterwiderstand tolerierst, bietet sich die 2 npn Variante an. Wobei der 2. npn mit seiner BE-Strecke über dem
Emitterwiderstand mißt und mit seinem Kollektor die Basis entsprechend ausregelt. Die Genauigkeit dieser Anordnung läßt sich weiter verbessern indem man in den Basiswiderstand für den Längstransistor aus einer stabilen Spannung betreibt, so dass der Kollektorstrom des 2. npn konstant bleibt bei variabler Spannung über der Konstantstromquelle. Ich hoffe dass das einigermassen verständlich rübergekommen ist.

[Redegle]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Mit diesem diskreten OPV solltest Du nun prinzipiell alles konstruieren können, was Du auch mit integrierten OPVs hinbekommst..

Die Schaltung ist sehr interessant.
Was passiert, wenn der positive Eingang nur 0,1V positiver ist als der negative Eingang? Dann sollte der Tranistor Q1 fast nicht leitfähig sein.


@ Voltwide,
meinst du das so?


EDIT:
Das klappt ganz gut danke für die Idee.
Dann muss ich R2 wesentlich kleiner machen, damit der Collektorstrom zunimmt, wodurch die Kleinsignalverstärkung steigt.

EDTI2:
Mit dieser Schaltung verwende ich nun die 0,6V der Basis-Emitter-Strecke als Referenz anstatt den 5V Eingangsspannung. Diese ist natürlich extrem Temperaturabhängig.

[Redegle]

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Redegle
Die Schaltung ist sehr interessant.
Was passiert, wenn der positive Eingang nur 0,1V positiver ist als der negative Eingang? Dann sollte der Tranistor Q1 fast nicht leitfähig sein.

Dann ist der OPV übersteuert.

Übliche OPVs haben Biasspannungen von 10mV oder so. Dieser diskrete OPV hat halt 700mV Biasspannung. Na und?


Mal uns doch mal eine Spannungsquelle erstmal mit integriertem OPV und dann setzt Du den diskreten OPV ein und dann gucken wir uns die Schaltung mal an.

Wenn Du alles richtig machst, dann wirst Du eine Gegenkopplung einplanen, die den Ausgang mit dem invertierenden Eingang auf irgendeine Weise verbindet.

Und plumps... wie durch Zauberei stellt sich die ganze Schaltung genau auf diese 700mV Biasspannung ein. Das Wunder des OPV....

;patroni

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Redegle
Mit dieser Schaltung verwende ich nun die 0,6V der Basis-Emitter-Strecke als Referenz anstatt den 5V Eingangsspannung. Diese ist natürlich extrem Temperaturabhängig.

Mann. Es gibt locker 20 verschiedene Stromquellenschaltungen. Guck doch mal bitte in Wikipedia.

Hier ein "Stromspiegel", dessen beide BJT auf gleiche Weise der Umgebungswärme unterworfen sind und dessen Strom daher temperaturunabhängig ist:



(die Schaltung ist aber nur genau, wenn möglichst wenig Verlustwärme umgesetzt wird)
Stromspiegel werden übrigens gerne in integrierten OPVs eingesetzt.

[voltwide]

Ja, die Schaltung meinte ich so. Klar geht hier die Temperaturabhängigkeit der BE-Strecke voll ein. Ist alles eine Frage der Anforderungen, die man so gerade stellt

[Redegle]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Mal uns doch mal eine Spannungsquelle erstmal mit integriertem OPV und dann setzt Du den diskreten OPV ein und dann gucken wir uns die Schaltung mal an.

Vielleicht macht es Sinn mal ganz vorne anzufangen und dabei etwas wissenschaftlich vorzugehen.

Hierzu würde ich gerne eine pdf im Forum hochladen. Ist dies möglich?
ja

[alfsch]

setz halt nen link...das ist einfacher

zb
http://cds.linear.com/docs/Datasheet/100737fbs.pdf

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Redegle
Hierzu würde ich gerne eine pdf im Forum hochladen. Ist dies möglich?
ja

Oder guckst Du in den FAQs...

...geht wie Bilder hochladen. Und das kannst Du doch schon.