Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Topologie Konstantstromsenke


von Ths S. (motorburner)


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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?

von Ths S. (motorburner)


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

von Udo K. (udok)


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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?

: Bearbeitet durch User
von Nostromos L. (nostromos_l)


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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.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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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.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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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

von Jobst M. (jobstens-de)


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Verbinde mal den Sense-Anschluss von Deiner TL431 nicht mit dem Emitter, 
sondern mit der Basis. Dazu noch eine Kapazität über die TL431.

Wie wirkt das?


Gruß
Jobst

von Al (almond)


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Was versteht der TO unter Kathode?

Und warum muss das diskret gebaut werden? Wäre es nicht sinnvoller, für 
die gewünschte Audio Phasenumkehrstufe einen passenden OpAmp 
einzusetzen?

: Bearbeitet durch User
Beitrag #8031978 wurde vom Autor gelöscht.
von Arno R. (arnor)


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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.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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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.

von Al (almond)


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Dieter D. schrieb:
> Glaube der TO will dafür JFET verwenden, weil die Schaltung rauscharm
> werden soll

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

: Bearbeitet durch User
von Ths S. (motorburner)


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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!

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