Guten Abend zusammen, Folgendes Problem: Ich benötige eine konstante Stromquelle zu Testzwecken, die mir letztendlich Ströme im nA-Bereich liefert. Mein Ansatz dazu: Einfach die Schaltung von einem invertierenden Verstärker hernehmen, wobei die Ausgangsspannung nicht wirklich interessiert, sondern der Strom I1 in der Schaltung (s.Bild). Der Strom müsste somit meines Wissens doch unabhängig vom Innenwiderstand Rl der Last sein und die Schaltung arbeiten, solange ich mit Ua nicht die Versorgungsspannung überschreite. Fazit: Nachdem ich es geschafft habe den OPV richtig zu verlöten und mit Spannung zu versorgen und am Ausgang auch tatsächlich zumindest die gewünschte Spannung messbar war (ja, die unter euch mit Talent oder ein winziges bisschen Erfahrung werden darüber jetzt laut lachen und vom Hocker fallen), öffnete ich den Stromkreis an den Klemmen A und B und machte mich ans Strommessen. Erwartet habe ich 83 µA (Rechnung s. Bild, R1=22 kOhm + 100 Ohm), gemessen ca. 50 µA. Leider nicht im Entferntesten das erhofffte Resultat bzw. so niemals brauchbar, wenn ich in den nA-Bereich möchte. Verwendet habe ich das Multimeter Fluke 87 III (laut Hersteller Ri=100 Ohm bei Strommessungen im 10^-6 A-Bereich). Von einem Kollegen wurde ich darauf hingewiesen, dass man mit diesem Gerät im besagtem Bereich keine verlässlichen Messwerte erhält. Stimmt das? Bzw. was ersteinmal viel wichtiger ist: 1.Stimmt denn wenigstens mein Ansatz für die Schaltung und wenn ja, auch der errechnete Wert, der zu erwarten ist und wo könnten Gründe für die (starke) Abweichung liegen? 2.Ist die Schaltung auch geeignet, Ströme im nA-Bereich zu erzeugen? verwendet habe ich den OP07EP 3. benötige ich einen Festspannungsregler? mir würden der L7812CV bzw L7912Cv zur Verfügung stehen. Besten Dank schonmal für alle Hinweise, Tipps und vllt sogar Lösungsvorschläge oder Erfahrungsberichte mit derart kleinen Strömen ;) Schöne Grüße und einen schönen Abend, Christoph
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Stichwort : "Howland Stromquelle" dazu brqaucht man natuerlich einen OpAmp mit hinreichend kleinem Eingangsstrom, zB einen FET OpAmp
Die antworten: zu 1.) In der Theorie paßt das, in Praxis mit realem Aufbau wird das leider nix im nA Bereich. Ich hatte das gleiche Problem 1987 für einen kombinierten Potentio-/Galvanostaten. zu 2.) nicht mit OP07E im nA Bereich KSQ. zu 3.) woher komst Du auf die Festspannungsregler? Für die Versorgung der OPv oder was ist Deine Motivation? >87 III (laut >Hersteller Ri=100 Ohm bei Strommessungen im 10^-6 A-Bereich). Von einem >Kollegen wurde ich darauf hingewiesen, dass man mit diesem Gerät im >besagtem Bereich keine verlässlichen Messwerte erhält. Stimmt das? na ja, ca. 5% genau ist das Gerät da allemal :-)
Christoph Rau schrieb: > 1.Stimmt denn wenigstens mein Ansatz für die Schaltung und wenn ja, auch > der errechnete Wert, der zu erwarten ist und wo könnten Gründe für die > (starke) Abweichung liegen? Die Schaltung und die Berechnung sind richtig. Alternativ könntest du statt der invertierenden Opamp-Schaltung die nichtinvertierende nehmen und kämst damit mit einer einfachen statt einer symmetrischen Spannungsversorgung aus. > 2.Ist die Schaltung auch geeignet, Ströme im nA-Bereich zu erzeugen? Für 100nA je nach geforderter Genauigkeit ja, für 1nA nein, wegen des Eingangsruhestroms, der beim OP07E bis zu 4nA beträgt und das Ergebnis um diesen Wert verfälscht. FET-Opamps haben Eingangsruheströme im pA-Bereich und sind hier sicher die bessere Alternative. > 3. benötige ich einen Festspannungsregler? mir würden der L7812CV bzw > L7912Cv zur Verfügung stehen. Ein Nachteil ist eine geregelte Spannungsversorgung nicht. Was nimmst du denn bisher? Die 12V-Referenzspannung links in der Schaltung ist aber schon konstant, oder? Zum Fehler in der Messung: Wie groß war bei deinen Tests RL und wie groß die Versorgungsspannungen des Opamps? Edit: > Der Strom müsste somit meines Wissens doch unabhängig vom > Innenwiderstand Rl der Last sein und die Schaltung arbeiten, solange > ich mit Ua nicht die Versorgungsspannung überschreite. Der OP07 ist kein Rail-to-Rail-Opamp und kommt deswegen nur bis ca. 2V an die Versorgungsspannungsgrenzen heran. Wenn dein RL also zu groß ist, könnte das die Ursache für das Fehlverhalten sein. Andrew Taylor schrieb: > na ja, ca. 5% genau ist das Gerät da allemal :-) Lt. Gebrauchsanleitung sind es im kleinsten Messbereich ±(0,2% + 4). Da sollte der Fehler bei 83µA unterhalb von 1µA liegen.
Hey Leute, vielen Dank für die Antworten. Die Tatsache, dass ich mit meiner Schaltung nicht auf dem totalen Holzweg bin. beruhigt mich schonmal ;) Nun zu den Gegenfragen: Andrew Taylor schrieb: > zu 3.) woher komst Du auf die Festspannungsregler? Für die Versorgung > der OPv oder was ist Deine Motivation? Yalu X. schrieb: > Ein Nachteil ist eine geregelte Spannungsversorgung nicht. Was nimmst du > denn bisher? Die 12V-Referenzspannung links in der Schaltung ist aber > schon konstant, oder? Jup zu beidem. Bin mir nicht sicher ob dies nötig ist und hab die Frage einfach mal mit in den Raum geworfen. Als Netzgerät steht mir das Voltcraft PS2403Pro zur Verfügung. Yalu X. schrieb: > Der OP07 ist kein Rail-to-Rail-Opamp und kommt deswegen nur bis ca. 2V > an die Versorgungsspannungsgrenzen heran. Wenn dein RL also zu groß ist, > könnte das die Ursache für das Fehlverhalten sein. RL habe ich genausogroß gewählt wie R1 und als Versorgungsspannung eben die 12 V bzw -12 V. Der Spannungswert, den ich am Ausgang der Schaltung abgreifen kann, kommt bis auf einige mV auch an den theoretischen Wert heran. Werde das ganze jetzt nocheinmal mit einem FET-OpAmp versuchen. Bis dahin und nochmals Danke, Christoph
Edit myself: Inwieweit könnten meine minderen Lötfähigkeiten bei Verlusten eine Rolle spielen? Die Schaltung gemäß Zeichnung hat sich eher nach und nach ergeben und nicht nur ein Bauteil/Leiterdrahtstück habe ich mehr als einmal ab- bzw. wieder drangelötet bzw ersetzt.
Christoph Rau schrieb: > Der Spannungswert, den ich am Ausgang der Schaltung abgreifen kann, > kommt bis auf einige mV auch an den theoretischen Wert heran. Dann bist du ja nicht mehr weit vom Ziel entfernt. Wenn jetzt auch noch die Spannung am invertierenden Eingang des Opamps nur wenige mV vom theoretischen Wert, nämlich 0V, abweicht, dann muss doch der Strom durch RL der richtige sein, unabhängig davon, was das Fluke sagt. Oder miss einfach direkt die Spannung an RL und berechne daraus den Strom.
Yalu X. schrieb: > Wenn jetzt auch noch > die Spannung am invertierenden Eingang des Opamps nur wenige mV vom > theoretischen Wert, nämlich 0V, abweicht, dann muss doch der Strom > durch RL der richtige sein, unabhängig davon, was das Fluke sagt. Abweichung = 1.5 mV. Hab jetzt auch den gwünschten Strom auf dem Display des Fluke :) Ich habe den vorgeschalteten Spannungsteiler entfernt und mit einer 2ten Spannungsquelle direkt 6 V an Ue angeschlossen und alles läuft nach Plan mit einer Abweichung von ca. 0.6 µA. Evtl tatsächlich beim Löten was schiefgegangen?!?! Nunja, vielen Dank nochmal und weiterhin frohes Schaffen! Christoph
Hmm, ich habe noch nie was für so kleine Ströme gemacht, aber wäre es nicht vorteilhaft den invertierten Eingang des OPs separat auf einen Teflonstützpunkt zu setzen, da sich sonst schon Kriechströme an Sockel und Platine auswirken?
In welcher Größenordnung wären diese denn? Ich habe R1 sowie RL durch einen 473 kOhm Widerstand ersetzt und bekomme jetzt meine Ströme im Bereich von 5-15 µA (je nach Ue) bei einer Abweichung von ca. 0.1 µA, was laut Herstellerangabe (+-(0.2%+3)) noch in die Ungenauigkeit des Messgerätes fällt. Wenn also Kriechströme auftreten, würden diese erst im nA Bereich relevant werden. Falls ich dahingehend etwas beobachte, melde ich mich später wieder ;)
Ich dachte ja auch im nA-Bereich. Bei einigen µA ist das überflüssig. Aber wie gesagt, ich bin dahingehend kein Spezialist, das war eher eine Frage an die Spezialisten hier.
Mir ist nicht ganz klar, was du überhaupt machen willst. Welche Rolle spielen R1, RL und Ua? Und wie groß sind R1 und RL? Kai Klaas
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