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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Konstantstromquelle 100uA bei 1MOhm Last


Autor: Tom (Gast)
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Hallo!
Ich erzeuge mit einem ATtiny13 an zwei Ports abwechselnd Impulse und ein 
Port wird anschließend invertiert um zusammen einen biphasischen Impuls 
zu erzeugen. Funktioniert wunderbar, dieses Signal möchte ich nun mit 
konstanten Strom von 100uA am Ausgang haben. Wäre prinzipiell kein 
Problem mit einem weiterem LM1458, nur leider muss ich mit einem 
Lastwiderstand von 1MOhm rechnen, d.h. ich bräuchte +-100V um die 100uA 
zu bringen, wenn meine Überlegung stimmt.
Ich habe auch schon HighOpamp gefunden welche die geforderte Spannung 
liefern könnten (PA15FL 
http://www.cirrus.com/en/pubs/proDatasheet/PA15FLU_B.pdf). Diese sind 
jedoch nicht gerade günstig.
Wie ich die Versorgungsspannung (+-100V) für die Stromquelle erzeuge ist 
mir noch nicht ganz klar, dürfte aber mit DC-DC Konverter oder 
Villard-Vervielfachschaltung kein Problem sein.

Gibt es einfachere/günstigere Varianten solch eine Konstantstromquelle 
zu realisieren? In ferner Zukunft wäre es natürlich toll den Strom, über 
den uC zu regeln, aber momentan wäre ich mit einer fix eingestellten 
Stromstärke mehr als zufrieden!

Danke im Voraus
Tom

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Tom wrote:
> Gibt es einfachere/günstigere Varianten solch eine Konstantstromquelle
> zu realisieren?
Klick mal das blaue Wort an.

Autor: Olli R. (omr) Benutzerseite
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Alexander Schmidt wrote:
> Tom wrote:
>> Gibt es einfachere/günstigere Varianten solch eine Konstantstromquelle
>> zu realisieren?
> Klick mal das blaue Wort an.

Und das hier auch: Bildformate.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Tom wrote:
> Lastwiderstand von 1MOhm rechnen, d.h. ich bräuchte +-100V um die 100uA
> zu bringen, wenn meine Überlegung stimmt.

Ja, Du brauchst dann  +/-100V Uout, also VCC etwa +/-120V, um noch 
Regelreserven zu haben.

Die Frage ist, wozu braucht man sowas?

Vielleicht hat ja Dein Auftraggeber nen Rechenfehler gemacht.
Ich würde nochmal nachfragen, was er mit den +/-100V machen will.


Peter

Autor: Tom (Gast)
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Es geht nicht um die +-100V (120V) sondern um den eingeprägten Strom von 
100uA mit einer 1MOhm Last. Ich nehme an, dass wenn die geforderte 
Spannung nicht zur Verfügung gestellt wird, auch der Strom in die Knie 
geht.

Die Anwendung weiß ich leider nicht, nur diese Anforderungen (ist für 
ein Uni-Projekt).
Tom

Autor: Thomas S. (tsalzer)
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Muß es denn +/- sein, oder doch eher einseitig?

guude ts

Autor: Tom (Gast)
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Muss +/- sein, Impuls siehe Anhang (diesmal als .PNG wie gefordert ;)

Tom

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Tom,

ich kann Dir nur eine Idee nennen. Sicherlich werden in der Praxis noch 
einige Details zur Bauteilauswahl, zum Bauteilschutz und zum 
Personenschutz zu klären sein. Beispielsweise mußt Du schon bei den 
Widerständen aufpassen, daß sie für die hohen Spannungen geeignet sind, 
und beim OPV würde ich Überlegungen dazu anstellen, ob beim Einschalten 
kurze Spannungsspikes auftreten können, die ihn zerstören können.

Da es nur um die Idee geht, enthält das beigefügte Schaltbild nur eine 
Quelle für positive Spannungen. Die negativen Spannungen gehen dann 
entsprechend mit einem n-MOS. Das Umschalten mußt Du auch noch 
realisieren (evtl. mit Relais, die die Stromquelle wahlweise gegen Masse 
oder gegen den Ausgang schalten.).

V3 ist eine temperaturstabilisierte 2,5V Referenzdiode, d. h. die 
Spannung am (+)Eingang des OPV beträgt VCC-2.5V.
Der OPV regelt die Gatespannung so, daß auch rechts vom 25k-Widerstand 
immer VCC-2.5V anliegen. Das bewirkt einen Spannungsabfall von 2.5V über 
dem 25k-Widerstand, d. h. 100µA Strom.
(Auf diese Art funktionieren sehr viele Referenzspannungsquellen, z. B. 
auch die Varianten mit LM317/337 unter Konstantstromquelle aus dem 
Forum.)
V4 kann eine Zenerdiode sein. V1 und V2 kannst Du mit Schaltreglern 
realisieren, potentiell erhältlich bei Maxim, Analog Devices, TI.

Da der OPV immer nachregelt, ist der Ausgangsstrom relativ stark 
lastunabhängig.


Gruß,
  Michael

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hier die Simulationsdatei für LTSpice (kostenlos erhältlich, den 
Download findest Du mit google).

Autor: Gast4 (Gast)
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>Es geht nicht um die +-100V (120V) sondern um den eingeprägten Strom von
>100uA mit einer 1MOhm Last. Ich nehme an, dass wenn die geforderte
>Spannung nicht zur Verfügung gestellt wird, auch der Strom in die Knie
>geht.

Nein, er geht nicht "in die Knie" er folgt seinem Gesetzgeber, dem Herrn 
Ohm.


P.S. Was zur Hoelle suchen Leute, die das Ohmsche Gesetz nicht begriffen 
haben, an einer UNI??????

Gast4

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Es geht nicht um die +-100V (120V) sondern um den eingeprägten Strom von
> 100uA mit einer 1MOhm Last.
Nach der weit verbreiteten Formel des Herrn Georg Simon Ohm ergibt sich 
die Spannung als Produkt aus Widerstand und Strom:
U = R*I
U = 1Mega Ohm * 100 mikro Ampere
U = 1*10e6*Ohm  * 100*10e-6*A
U = 100V
D.h. wenn du durch einem 1M Ohm-Widerstand einen Strom von 100u Ampere 
fließen lassen willst, wirst du eine Spannung von 100 Volt brauchen. Und 
wenn du diesen Strom auch negativ brauchst, dann brauchst du auch noch 
-100V. Eigentlich ganz einfach... :-o

> Die Anwendung weiß ich leider nicht, nur diese Anforderungen (ist für
> ein Uni-Projekt).
Nachfragen kostet nichts...
Richtiges Fragen muß bzw. sollte man lernen.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Lothar Miller wrote:
>> Die Anwendung weiß ich leider nicht, nur diese Anforderungen (ist für
>> ein Uni-Projekt).
> Nachfragen kostet nichts...

Ich denke, es wird sogar erwartet.
Und es ist ja auch praxisnah, wenn die Informationen unvollständig sind.

Es könnte auch sein, daß das nicht die Last, sondern der minimale 
Innnenwiderstand sein soll.
Eine ideale Stromquelle hat ja einen Innenwiderstand von unendlich, in 
der Praxis kann er aber nur kleiner sein.
In jedem Fall mußt Du aber die maximal benötigte Ausgangsspannung 
erfragen.

Und es gehört sich auch in einer Diplomarbeit, wenn man kurz was zu der 
Anwendung sagt (sagen kann).
Zu DDR-Zeiten mußte man auch noch den volkswirtschaftlichen Nutzen 
herausstellen.


Peter

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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und, daraus abgeleitet, die Überlegenheit des Sozialismus :-)

Autor: Tom (Gast)
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Erstmal danke Michael für deinen Beitrag, ich hoffe damit zum 
gewünschten Ergebnis zu gelangen!


Gast4 wrote:
>P.S. Was zur Hoelle suchen Leute, die das Ohmsche Gesetz nicht begriffen
>haben, an einer UNI??????

Bin mit dem ohmschen Gesetz vertraut, meine Aussage hat sich eher auf 
den Vorposter bezogen, siehe unterhalb, und war vielleicht unglücklich 
gewählt.
Aber danke für dein tolles Posting.

Peter Dannegger wrote:
>>Vielleicht hat ja Dein Auftraggeber nen Rechenfehler gemacht.
>>Ich würde nochmal nachfragen, was er mit den +/-100V machen will.

Tom wrote:
>>>Es geht nicht um die +-100V (120V) sondern um den eingeprägten Strom von
>>>100uA mit einer 1MOhm Last. Ich nehme an, dass wenn die geforderte
>>>Spannung nicht zur Verfügung gestellt wird, auch der Strom in die Knie
>>>geht.


Lothar Miller wrote:
> Nachfragen kostet nichts...

Ist richtig, hätte ich zugegebener Maßen sofort machen sollen und wird 
mir fürs nächste Mal eine Lehre sein. Hatte mich zunächst mit diesen 
Anforderungen zufrieden gegeben und nun ist der Betreuer ein Monat im 
Ausland. Ich könnte auch solange damit warten, es eilt nicht, habe nur 
momentan Ferien und wollte die Zeit nützen um etwas voran zu kommen.

Peter Dannegger wrote:
>Und es gehört sich auch in einer Diplomarbeit, wenn man kurz was zu der
>Anwendung sagt (sagen kann).

Wäre toll wenn das bereits Diplomarbeit wäre :), ist aber ein 
Freizeitvergnügen an der Uni um etwas Praxis zu sammeln ;)

Danke nochmals an Michael für die Unterstützung!
mfg Tom

Autor: Jens G. (jensig)
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@ H.joachim Seifert (crazyhorse)

>und, daraus abgeleitet, die Überlegenheit des Sozialismus :-)

Jo - deswegen die oft mehrseitigen Einleitungen/Vorworte in manch 
solchen Abhandlungen

Aber mal im ernst: der Vorschlag von Michael Lenz (so wie er es 
gezeichnet hat) hatte mich auch auf eine Idee gebracht: Warum nicht 
einfach eine KSQ im wahrsten Sinne des Wortes für den negativen Strom 
vorsehen (also wirklich konstant auf -100µA eingestellt - nicht 
einstellbar). Und dann eine steuerbare KSQ in den positiven Zweig wie 
Michael es etwa vorschlug. Diese sollte dann +200µA bringen können. 
Beide KSQ's arbeiten gegeneinander - die Last bekommt dann immer die 
Differenz zu sehen. Also -100 bis +100µA.
Brauchst natürlich immer noch mindestens +/-100V (plus ein paar 
Verlust-Spannungsabfälle).
Wie man dann konkret den OPV mit der hohen Spannung verheiratet, ist 
dann eine andere Sache ... Die Ausgangstranistoren jedenfalls müssen 
>200V aushalten (aber praktisch keinen Strom/Leistung (max. 20mW)

Autor: Bertram S. (bschall)
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Die Messkurve kenn ich doch irgendwo her...

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