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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hochgenaue (DC-)Stromquelle


Autor: Andreas Schneider (andy386)
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Hallo,
ich bin auf der Suche nach einer hochgenauen Stromquelle zum Speisen von 
Pt's, angepeilt sind 100uA. Bislang habe ich nur den Ref200 von 
Burr-Brown gefunden, dieser hat +/- 0,5%, was mir eigentlich schon zu 
viel wäre... Gibt es genauere (am besten genauso einfach zu nutzende) 
ICs?
Kommt man mit einer OPV-Konstruktion genauer? Oder kann man mit einer 
Spannungsreferenz irgendwas basteln?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Die Firma Burster Präzisionsmeßtechnik hat sowas fertig kaufbar im 
Programm.

Selberbauen ist möglich, das wäre die "klassische" OPV Stromquelle mit 
entsprechend präzisen Widerständen und Referenzen.
Erreichbar so 0.1...0.0001 % - je nach technischem Aufwand und was Du 
finanziell investieren willst.

Autor: Max (Gast)
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Ich habe eine hochpräzise Konstantstromquelle für eine 
Temperaturmessdiode aufgebaut.

OPAMP + FET zusätzlich noch ein Feedback Zweig zum µC um verschiedene 
Messbereiche fahren zu können.

Messstrom war 8-10µA einstellbar in 10nA Schritten.

Autor: Max (Gast)
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Ergänzung: hab überlesen, dass es sich bei dir um 100µA handelt -> da 
sehe ich keine allzu großen Probleme!

Autor: maxim (Gast)
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Wie wäre es mit MAX6126AASA21 o.ä.
"Series Voltage Reference Features 3ppm/°C (max) Temperature 
Coefficients and  ±0.02% (max) Initial Accuracy"

Autor: Nachtaktiver (Gast)
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REF50xx:
Gibt es mit ±0.05% und 3ppm Temperaturdrift.

Autor: maxim (Gast)
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oder ADR441:
B Grade: 3 ppm/°C
ADR441: 1.2 μV p-p

Autor: maxim (Gast)
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ach so, beim ADR441 hast du ±1mV initial accuracy, das sind dann ±0,04%

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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maxim schrieb:
> oder ADR441:
> B Grade: 3 ppm/°C
> ADR441: 1.2 μV p-p


oder doch besser  LTC 6655 mit weniger als 0,775 μV p-p

Autor: Andreas Schneider (andy386)
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DAnke für die schnellen Antworten!

also genügt eine Spannungsreferenz mit 0,02% z.B. der MAX6225 oder 
MAX6126, ein guter OPV (nur welcher?) und ein Präzisionswiderstand (z.B. 
auch 0,02%) nach einer der ersten zwei Wikipediaschaltungen?
http://de.wikipedia.org/wiki/Konstantstromquelle#M...

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Wenn Du mit ca. 0.05 % als Resultat Deiner Bauteilwahl zufrieden bist: 
Dann lautet die Antwort auf Deine Frage JA

Autor: Andreas Schneider (andy386)
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Ja, damit bin ich um 1/10 besser wie der Ref200 und hab nicht allzuviel 
Aufwand. Mehr Referenzwiderstände treiben ja dann die Kosten schnell 
hoch...

Bleibt "nur" noch die Frage, welchen OPV ich nehmen soll... hat da auch 
jemand Tipps?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Jeder OPV der genau genug für Deine Anwendung ist.

Kann man schon jetzt sagen, da Du weder zur Verfügung Betriebsspannungen 
noch maximale erlaubte  Stromverbräuche  nennst.

Oder kurz: Wer so wie Du kleckerlesweise die gewünschten Anforderungen 
nennt, muß sich über die Zähigkeit der Antworten nicht wundern.

Autor: Andreas Schneider (andy386)
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Zur Verfüung stehen 24V/0V und +/-12V, Stromverbrauch sollte nicht allzu 
hoch (wegen Wärmeentwicklung, Quellen sind unproblematisch... hab da 
keine genauen Vorstellungen, in welchem Bereich das liegt) die 
Genauigkeit sollte idealerweise um 0,02% sein.

Und ich freu mich total über die schnellen Antworten & hilfbereiten 
Forumsteilnehmer!

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Andreas Schneider schrieb:
> Genauigkeit sollte idealerweise um 0,02% sein.

Womit Du dann ggfs. Trimmmöglichkeit vorsehen mußt. Oder 0.01% ige 
Bauteile falls Du nicht trimmen magst.

OPV: OP27, OP77, etc tut es. Sowie diverse precison OPV  von Linear 
Technology. Nur um einige (nicht vollständige) Beipsiele zu nennen.

Autor: Andreas Schneider (andy386)
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nerv
wenn ich einen OPV mit kleiner Offsetspannung nehme, dürfte also das 
Trimmen wegfallen, oder?
da ich bei RS bestelle würde ich anstelle des OP77 einen OP07 
nehmen-geht der auch?
würden LTC1051 oder TLC2652 von TI bessere Ergebnisse liefern?

sorry wegen meiner Ahnungslosigkeit...

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Nein, das offset-Trimmen der OPV hat damit erstmal nix zu tun.

es geht um die Fehler der Bauteile.

Wenn Du als Ergebnis (dein vorletztes Posting oben) 0,02% der fertigen 
KSQ wünschst, kannst Du das kaum OHNE Trimmen (==Abgleich) in einer 
schaltung erreichen die 2 relevante Bauteile (für's Ergebnis)  mit 0,02 
% Toleranz enthält.


Stichwort: Fehlersummen.

Hier zur Vereinfachung nicht die quadratische, sondern die 
Maximal-Fehlerapproximation von mir eingesetzt.

Für den Rest liest Du einfach mal die Datenblätter der 4 Bauteile die Du 
genannt hast.

> sorry wegen meiner Ahnungslosigkeit...

wohl eher bist Du zu faul die Sache selber zu durchzuarbeiten, scheint's

Autor: Andreas Schneider (andy386)
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Achso, da hab ich dich vorhin falsch verstanden!
ich meinte 0,02% Genauigkeit beim OPV...
Die Spannungsreferenz (2,5V, in Frage käme auch 5V) hat 0,02%, der 
25k-Widerstand 0,01% (wie bei 50k), und dann dachte ich bei einem 
OPV-Fehler von 0,02% bin ich immernoch bei der 10-fachen Genauigkeit des 
Ref200.

Oder hat der OPV gar keinen Fehler wie die anderen Bauelemente? Worauf 
muss ich dabei für meinen Anwendungszweck achten?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Da jetzt ERSTMALIG von Dir die Werte der von Dir gewählten Bauelemente 
(siehe meine obige Bemerkung zu kleckerlesweise...) genannt werden:

Am 25 k Widerstand fallen 2,5 V ab.
0.02% davon sind  ???? uV

Sollte der Offset des OPV also niedriger sein, dann... (genügt der OPV 
in erster Näherung)

Da aber der OPv ggfs. an 25k-wid. auch seinen Bias-Strom ausläßt 
(Datenblatt), solltest Du...


Usf.

Autor: Andreas Schneider (andy386)
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Danke, danke, danke!
Der Offset der beiden teureren Verstärker ist um den Faktor 500 kleiner 
wie 0,02%*2,5V. Der Bias-Strom erzeugt eine Spannung in ähnlicher 
Größenordnung. D.h. der OPV verschlechtert meine Toleranzen nicht, oder?

Autor: Metabastler (Gast)
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Zur präzisen Messung von PT100 hat J. Williams von linear diverse 
Appnotes geschrieben.
Reicht nicht eine halbwegs konstante Stromquelle und ein 
Referenzwiderstand um den Strom zu messen? Dazu 'nen 2 kanal 24bit 
Wandler und Deine Sorgen liegen nicht in der Stromquelle sondern im 
realen Aufbau der Schaltung und der Plazierung des Sensors!!

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Aeh. Ja. Ich mess auch Platinwiderstaende als Spannungsteiler mit einem 
Metallfilmwiderstand als Referenz. Wenn man die Messung radiometrisch 
macht, dh die ADC Referenz gleich der Spannung ueber dem Teiler, dann 
kann man sich sogar die Praezisionsreferenz schenken.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Sofern die Spannung über dem Teiler kurzzeitstabil ist: Dann hast du 
recht.

Sonst sieht es auch bei raTiometrisch schlecht aus.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Andreas,

> ich bin auf der Suche nach einer hochgenauen Stromquelle zum Speisen von
> Pt's, angepeilt sind 100uA. Bislang habe ich nur den Ref200 von
> Burr-Brown gefunden, dieser hat +/- 0,5%, was mir eigentlich schon zu
> viel wäre... Gibt es genauere (am besten genauso einfach zu nutzende)
> ICs?
> Kommt man mit einer OPV-Konstruktion genauer? Oder kann man mit einer
> Spannungsreferenz irgendwas basteln?

Eine ähnliche Diskussion hatte ich schonmal.
Beitrag "Konstantstromquelle mit Op-Amp - Dimensionierung"

Ich zitiere den wichtigsten Teil meines damaligen Posts:

> Vergleiche Abb. 17 auf Seite 9 des folgenden Datenblattes
> http://www.analog.com/static/imported-files/data_s...

> Um zu Deiner ursprünglichen Anwendung zurückzukommen: Es ging um den
> PT100. Überleg mal, ob Du ihn nicht lieber in einer Meßbrücke
> verschaltest und anschließend mit dem ADS1232
> http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ads1232.pdf

> entsprechend Beispielschaltung 42 auf Seite 25 ausliest.
> Spannungsschwankungen werden dort weitgehend mit einer ratiometrischen
> Messung kompensiert (d. h. die Versorgungsspannung wird auch gemessen,
> hier über REFN/REFP).

Vielleicht hilft Dir das ja weiter.

Gruß,
  Michael

Autor: Ulrich (Gast)
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Für eine genaue Widerstandsmessung sollte man ratiometreisch messen. Die 
Referenz ist dann nur ein Präziser Widerstand. Eventuell sollte man 
dabei überlegen micht mit Gleichstrom, sondern mit Wechselstrom (z.B. 
170 Hz) zu messen: das erspart einem weitgehend die Probleme mit 
Thermospannungen und dem Offset der Verstärker. Außerdem rauschen die 
Verstärker da weniger.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Ulrich schrieb:
> Für eine genaue Widerstandsmessung sollte man ratiometreisch messen. Die
> Referenz ist dann nur ein Präziser Widerstand. Eventuell sollte man
> dabei überlegen micht mit Gleichstrom, sondern mit Wechselstrom (z.B.
> 170 Hz) zu messen: das erspart einem weitgehend die Probleme mit
> Thermospannungen und dem Offset der Verstärker. Außerdem rauschen die
> Verstärker da weniger.

Stimmt genau.

Was mich daran erinnert, das ich mal einfach ein HP432A Wattmeter dafür 
zweckentfremded habe: In der dortigen Messbrücke einfach einen Teilzweig 
mit einem bzw. 2 Pt100 ersetzt.
Es war damit das HP432A ein genial hochauflösendes Thermometer mit sogar 
automatisch setzbarem Nullabgleich, für weniger als 100 Euro .-)

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