Topologie Konstantstromsenke

OP #8030726
Lesenswert?

Hallo zusammen,

für den Kathodenzweig eines NF-Differenzverstärkers möchte ich eine Konstantstromsenke einsetzen. Der Differenzverstärker soll als Phasensplitter eingesetzt werden, somit wird einer der beiden Eingänge auf Masse gelegt. Für eine bestmögliche Amplitudensymmetrie der Ausgangssignale ist ein möglichst hoher dyn. Ri des Kathodenzweiges notwendig. Auf eine manuelle Symmetrierung soll verzichtet werden, der hohe Ri der Konstantstromsenke muss "ausreichen".

Als Bandbreite strebe ich 10Hz - 50kHz (-1dB) an. Die Spannung am Kathodenzweig ggü. Masse liegt statisch bei etwa 9V, dynamisch bei max. Aussteuerung zwischen 1V und 18,5V. Eine negative Hilfsspannung von -5V (nicht veränderbar) verhindert zu geringe Uce-Spannung und damit sinkenden Ri der Konstantstromsenke. Der Strom der Konstantstromsenke soll 10mA betragen, kann statisch (z.B. Temperaturdrift) aber problemlos zwischen 9mA und 11mA liegen. Gehäuse ist eigentlich egal, kleine THT-Gehäuse wie TO-92 oder TO-18 sind bevorzugt, SMD bis kleinstens SOT-23 geht ebenfalls. Eine Konstantstromsenke mittels OPV und MOSFET halte ich für den geplanten Zweck als zu aufwendig.

Themen wie Temperaturkoeffizient sind nicht von vordergründiger Wichtigkeit. Hauptpunkt ist ein möglichst hoher und bis min. 50kHz konstanter Ri.

Ich bin bei 3 Topologien gelandet:

  • JFET mit 2N4391
  • Ube mit 2x BC547C
  • TL431 mit BC547C

Ube und TL431 mit BC547C haben zwar sehr hohe Innenwiderstände, verlieren aber schon ab 10kHz an Innenwiderstand. Die Konstantstromsenke mit 2N4391 bietet eine deutlich höhere Bandbreite bis >100kHz, aber einen deutlich geringeren Innenwiderstand.

Folgende Fragen ergeben sich für mich, die ich gerne mit euch besprechen möchte:

  • wie kann ich den Ri der JFET-Konstantmstromsenke erhöhen? Kaskode-Schaltung?
  • wie kann ich die Bandbreite der Ube- oder TL431-Konstantstromsenke erhöhen? HF-Transistoren?
  • gibt es Topologien von Konstantstromsenken, die eventuell besser geeignet sind für den angedachten Anwendungszweck?
Angehängte Dateien:
Gast #8031585
Lesenswert?

Ths S. schrieb:

  • wie kann ich den Ri der JFET-Konstantmstromsenke erhöhen? Kaskode-Schaltung?

Ja. Der JFet braucht viel Vds aber bei zuviel Vds gibts Leckströme. Die Werte sind zu niedrig.

  • wie kann ich die Bandbreite der Ube- oder TL431-Konstantstromsenke erhöhen? HF-Transistoren?

Ja, jein

  • gibt es Topologien von Konstantstromsenken, die eventuell besser geeignet sind für den angedachten Anwendungszweck?

Welche Anforderungen? Lege die mal fest.

Ths S. schrieb:

für den Kathodenzweig eines NF-Differenzverstärkers möchte ich eine

Wo gibt es noch Kathodenzweige? Schaltplan?

#8031624
Lesenswert?

Ube konstantstromquelle ist mit ca. -2mV/K stark temperaturabhängig. Zusätzlich streut Ube um +-100mV. Ohne konstante Temperatur und mit poti ist das eher eine wanderstromquelle.

Fürn Jfet gilt das gleiche. Hab ich noch nie verwendet, da min. +-10% toleranz - ohne temperatur.

Tl431 Stromquelle funktioniert gut. Eventuell transistor durch fet ersetzen, dann verschwindet der fehler durch Basisstrom.

Zum Ri: cascode schaltung verwenden (Bjt oder Fet), dann wirkt die spannungsanderung nicht auf den steuereingang/regelung. Wichtig für höhere frequenzen.

Eine Möglichkeit wäre auch ein stromspiegel. Am besten wilson 4 transistor Spiegel. Ich glaub der hat den höchsten Ri. Degeneration-Widerstände vorsehen und matched transistor verwendeten (e.g. BCM847DS). Für höhere spannung cascode nutzen.

#8031667
Lesenswert?

Ths S. schrieb:

Weiß dazu keiner was? Oder habe ich irgendwas Falsches geschrieben?

Ja. Du schreibst vom "Kathodenzweig" eines Differenzverstärkers. Das ließ mich an Röhren denken und ich habe das Posting gedanklich aussortiert.

Jetzt habe ich etwas von "Phasensplitter" gelesen, ebenfalls ein Begriff der mir in Verbindung mit NF-Verstärkern nicht geläufig ist. Und dann zeigst du keinen Schaltplan, der dein wahres Anliegen irgendwie erhellen würde. Nur komische Simulationen von Konstantstromquellen. Daher weiß keiner, welche Anforderungen du an die Konstantstromquelle hast.

#8031962
Lesenswert?

Ths S. schrieb:

Der Differenzverstärker soll als Phasensplitter eingesetzt werden, somit wird einer der beiden Eingänge auf Masse gelegt.

Ths S. schrieb:

für den Kathodenzweig

Es wird also am anderen Eingang ein NF-Signal injiziert und dieses an der Anode invertiert abgegriffen. Richtig?

Niemand weiß nichts Genaues nicht.

Ths S. schrieb:

aber einen deutlich geringeren Innenwiderstand.

Was auch immer da simuliert wurde und uns das Bild zeigen möchte: Es geht hier sicherlich um einen "differentiellen" Innenwiderstand der favorisierten Stromquelle.

mfg

Beitrag #8031978 wurde vom Autor gelöscht.
#8032497
Lesenswert?

Ths S. schrieb:

Hauptpunkt ist ein möglichst hoher und bis min. 50kHz konstanter Ri.

  • wie kann ich den Ri der JFET-Konstantmstromsenke erhöhen?

Durch eine einfache Kompensation, siehe Anhang. Der Innenwiderstand steigt damit um ~35dB. Dieser Trick funktioniert auch bei den anderen Schaltungen.

Die Signalquelle für die Transient-Simu ist 20Vdc+-10V 1KHz Sinus.

Angehängte Dateien:
OP #8033639
Lesenswert?

Udo K. schrieb:

Welche Anforderungen? Lege die mal fest.

Axel S. schrieb:

Daher weiß keiner, welche Anforderungen du an die Konstantstromquelle hast.

Al schrieb:

Anstatt zu vermuten oder zu glauben wäre es klarer, wenn der TO seine Beweggründe selber erläutert.

Meine Anforderungen hatte ich eigentlich im ersten Beitrag festgelegt:

Ths S. schrieb:

Als Bandbreite strebe ich 10Hz - 50kHz (-1dB) an. Die Spannung am Kathodenzweig ggü. Masse liegt statisch bei etwa 9V, dynamisch bei max. Aussteuerung zwischen 1V und 18,5V. Eine negative Hilfsspannung von -5V (nicht veränderbar) verhindert zu geringe Uce-Spannung und damit sinkenden Ri der Konstantstromsenke. Der Strom der Konstantstromsenke soll 10mA betragen, kann statisch (z.B. Temperaturdrift) aber problemlos zwischen 9mA und 11mA liegen. Gehäuse ist eigentlich egal, kleine THT-Gehäuse wie TO-92 oder TO-18 sind bevorzugt, SMD bis kleinstens SOT-23 geht ebenfalls. Eine Konstantstromsenke mittels OPV und MOSFET halte ich für den geplanten Zweck als zu aufwendig.

Themen wie Temperaturkoeffizient sind nicht von vordergründiger Wichtigkeit. Hauptpunkt ist ein möglichst hoher und bis min. 50kHz konstanter Ri.

Christian S. schrieb:

Was auch immer da simuliert wurde und uns das Bild zeigen möchte: Es geht hier sicherlich um einen "differentiellen" Innenwiderstand der favorisierten Stromquelle.

Hatte ich so geschrieben (nagut, dynamisch ggü. differentiell ist schon ein Unterschied, das gebe ich zu):

Ths S. schrieb:

Für eine bestmögliche Amplitudensymmetrie der Ausgangssignale ist ein möglichst hoher dyn. Ri des Kathodenzweiges notwendig.

Dieter D. schrieb:

Glaube der TO will dafür JFET verwenden, weil die Schaltung rauscharm werden soll. In dem Falle muss alles von der Schaltung mit der Regelung auf der Sourceseite sitzen.

Zur Rauscharmut gibt es von meiner Seite aus keine Anforderung, deshalb habe ich diese Anforderung nicht benannt.

Arno R. schrieb:

Durch eine einfache Kompensation, siehe Anhang. Der Innenwiderstand steigt damit um ~35dB. Dieser Trick funktioniert auch bei den anderen Schaltungen.

GENAU eine solche Anregung habe ich gesucht. Tausend Dank!

Schöne Woche Euch!

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

oder

Mit Google-Account einloggen

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren