Stromspiegel als Levelshifter

[stephan (Gast)]

Hallo zusammen,

ich verwende eine Stromspiegelschaltung als Levelshifter, quasi als 
alternative zu einem Differenzverstärker.
Das Bezugspotential meines analogen Eingangssignals ist dynamisch und 
kann bis zu 18V höher liegen als Masse. Ich wandle das Signal über eine 
Stromquelle erstmal in ein Stromsignal um und spiegele es dann auf Masse 
rüber.
Funktioniert alles prima, nur habe ich eine Verständnisfrage:
V2 im Simulationsbild stellt die dynamische Spannung dar. Um zu sehen, 
wie die Schaltung sich verhält, habe ich einfach die Spannung von 
0...14V gerampt. D.h. der linke Zweig vom Stromspiegel sieht immer die 
8V aus V1 als Versorgung, wobei der rechte Zweig V1 + V2 sieht. Dadurch 
entsteht ein Übertragungsfehler. Das Eingangssignal beträgt 0.5V. In der 
Simulation sieht man den Spannungsabfall an den beiden 
Emitterwiderständen jeweils. Der rechte Emitterwiderstand bekommt die 
Schwankung von V2 spürbar mit. Woran liegt das ? Meine Vermutung ist, 
dass sich die Ube-Kennlinie vom rechten Transistor Q3 aufgrund der 
höheren Collektor-Emitter Spannung verändert und somit mehr Strom durch 
den Kollektor fließt als beim linken Transistor Q2?

In meiner Messung sehe ich das auch. Ich verwendete auf meiner Platine 
allerdings zwei gematchte Transistor-Paare in einem Gehäuse (In der Simu 
habe ich der Einfachheit zwei getrennte BC856 genommen).

Grüße

[Achim S. (Gast)]

stephan schrieb:
> Woran liegt das ?

deine Vermutung kommt schon ziemlich hin:
https://de.wikipedia.org/wiki/Early-Effekt

[Peter D. (peda)]

stephan schrieb:
> Das Bezugspotential meines analogen Eingangssignals ist dynamisch und
> kann bis zu 18V höher liegen als Masse.

Und warum nimmst Du nicht einfach nen klassischen 
Instrumentationsverstärker?
Die gibt es auch fertig als IC für bis zu +/-300V Offset.

[stephan (Gast)]

Achim S. schrieb:
> deine Vermutung kommt schon ziemlich hin:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Early-Effekt

Klingt plausibel. Die Kennlinie Kollektorspannung zu Kollektorstrom ist 
ja nicht komplett flach (wie bei einer idealen Stromquelle), sondern 
verläuft mit einer leichten Steigung.
Eine Erhöhung des Emitter-Widerstands verringert dann den Einfluss, weil 
der ja über den Basisstrom gegenkoppelt.

Peter D. schrieb:
> Und warum nimmst Du nicht einfach nen klassischen
> Instrumentationsverstärker?

Alternativen kann man überlegen, beantworten aber nicht meine 
ursprüngliche Frage.

[Joachim (Gast)]

stephan schrieb:

> Eine Erhöhung des Emitter-Widerstands verringert dann den Einfluss, weil
> der ja über den Basisstrom gegenkoppelt.

Und noch die Kollektorpotentiale gleich halten, so wie hier:

https://de.wikipedia.org/wiki/Stromspiegel#/media/File:Kaskode-Stromspiegel.svg

(Oder auf eine feste Spannung.)

Auch die unterschiedlichen Erwärmungen aufgrund unterschiedlicher 
CE-Spannungen haben Einfluss, auch wenn die Transistoren in einem 
Gahäuse sind.

Gruß

[ArnoR (Gast)]

Joachim schrieb:
> Und noch die Kollektorpotentiale gleich halten, so wie hier:
>
> https://de.wikipedia.org/wiki/Stromspiegel#/media/File:Kaskode-Stromspiegel.svg

Ein anderer Vorschlag im Anhang von mir. Der Stromfehler ist auch etwa 
so wie beim Kaskode Stromspiegel aus Wikipedia (bedingt durch die 
Basisströme), aber die Uce der eigentlichen Spiegeltransistoren sind 
nicht auf Ube geklemmt, sondern von der Versorgung und der Last bestimmt 
und laufen um Ube versetzt gleich.

[Mike (Gast)]

Guck dir mal den ZDS1009TA an, das ist ein Stromspiegel, exakt für Deine 
Anwendung. (inkl Application Note)