Leider habe ich das Problem, dass die OP Amp Eingänge sehr empfindlich sind. Ich brauche nur mit der Hand über der Schaltung herumzufuchteln und der Strom durch T1 ändert sich, was sich vor allem im unteren Bereich bis 0,2mA bemerkbar macht.
Oder ist das normal? Bei beiden Eingängen gehen ca. 10k gegen Masse, ich dachte das sollte ausreichen. Und wie könnte ich da Abhilfe schaffen? Wenn ich die Eingänge mit 100n gegen Masse abblocke, verbessert es sich nur geringfügig.
Die Leiterbahnen sind wirklich kurz gehalten, die Masseverbindungen denke ich sind gut. Und Schwingen tut auch nichts. Jedenfalls konnte ich mit dem Oszilloskop nichts feststellen.
Könnte es an dem großen Offset liegen? Ich vermute nämlich dass die LMC6484 gefälscht sind. Die stammen von Aliexpress und haben fast 7mA Offset. Neue sind schon bestellt, aber noch nicht da.
Leider habe ich das Problem, dass die OP Amp Eingänge sehr empfindlich
sind.
Ja! Warum benutzt Du diesen OPV? Den setzt man ein, wenn man einen wirklich wirklich hohen Eingangswiderstand benötigt, wie z.B. bei einer pH Elektrode.
Bei Dir sind's 10k. Das sollte sogar ein 741 schaffen.
Der invertierte Eingang ist über einen C sogar direkt mit dem Ausgang verbunden. Hier sollte sich gar nichts tun.
Die anderen Teile des OPs sind in Verwendung und ich habe den vierten Teil für die Konstantstromquelle benutzt. Beim anfänglichen Versuchsaufbau hatte ich einen Single-OP genommen.
Messleitungen und Aufbau wären gut möglich. Es handelt sich um kleine Module, die ich vor dem Auflöten auf die Hauptplatine ausprobieren wollte. Dann bestücke ich wohl als nächstes die Hauptplatine und löte mal ein Modul auf. Vielleicht ist das Problem dann weg.
Kannst du messen, ob sich die Spannungam Plus- und Minuseingang verändern? So kannst du die Ursache vielleicht eingrenzen. Am Plus-Eingang ist ein Kondensator gegen Masse nicht verkehrt, auch wenn ich nicht glaube, dass das die Ursache ist.
Ist der Darlington-Transistor hier wirklich sinnvoll? Damit erreichst du eine größere Stromverstärkung, die du aber hier nicht brauchst. Das bedeutet, dass der Basisstrom um ein Vielfaches kleiner ist als der Laststrom. Und wenn du auch 200 µA fahren willst, will ich nicht wissen, wie klein der Basisstrom sein muss. Ich kann mir vorstellen, da arbeitet der Transistor nicht mehr richtig und der Operationsverstärker regelt auch nicht mehr vernünftig.
Den BD333 konnte ich gar nicht finden, hab daher keine Daten dazu.
Ist der Darlington-Transistor hier wirklich sinnvoll? Damit erreichst du
eine größere Stromverstärkung, die du aber hier nicht brauchst. Das
bedeutet, dass der Basisstrom um ein Vielfaches kleiner ist als der
Laststrom. Und wenn du auch 200 µA fahren willst, will ich nicht wissen,
wie klein der Basisstrom sein muss. Ich kann mir vorstellen, da arbeitet
der Transistor nicht mehr richtig und der Operationsverstärker regelt
auch nicht mehr vernünftig.
Mein Gedanke war, dass ich bei einem normalen Transistor einen höheren Basisstrom brauche, der dann die Regelung verfälscht, weil er durch den Shunt fließt. Den Shunt habe ich relativ groß gewählt, damit die Spannungen an den OpAmp-Eingängen nicht winzig klein werden.
Den Spannungsteiler (R4 bis R6) hatte ich provisorisch von oben auf die Platine gelötet. Nach dem ich die Widerstände und das Poti richtig eingelötet habe, ist es deutlich besser. An den + Eingang habe ich noch 100n gegen Masse gelötet.
Ich versuche dann noch einen sauberen Versuchsaufbau. Die langen Messleitungen sind nicht optimal.
Mein Gedanke war, dass ich bei einem normalen Transistor einen höheren
Basisstrom brauche, der dann die Regelung verfälscht, weil er durch den
Shunt fließt.
Das stimmt nicht. Im Emitterstrom sind beide Basisströme summiert.
Ich vermute nämlich dass die
LMC6484 gefälscht sind. Die stammen von Aliexpress und haben fast 7mA
Offset.
Meinst du den Bias-Strom oder was sollen diese 7mA für eine Größe darstellen?
Ein OP mit derart hohem Bias-Strom würde jedenfalls direkt in die Tonne gehören.
Ich vermute nämlich dass die
LMC6484 gefälscht sind. Die stammen von Aliexpress und haben fast 7mA
Offset.
Meinst du den Bias-Strom oder was sollen diese 7mA für eine Größe
darstellen?
Ein OP mit derart hohem Bias-Strom würde jedenfalls direkt in die Tonne
gehören.
Nein, ich meine die Input offset voltage.
Die maximale Ausgangsspannung erreicht auch nicht annähernd die Angaben im Datenblatt. Keine Ahnung was der Chinese mir da untergejubelt hat. Man kann offenbar gar keine DIPs mehr in China bestellen, ohne Fälschungen zu erhalten. Früher bekam man wenigstens noch ausgelötete, da wusste man dass sie echt sind.
Morgen oder Übermorgen kommen die echten LMC6484 an. Dann werde ich ja sehen. Der Preis von 2,99€ pro Stück (das mal 12) treibt mir allerdings Tränen in die Augen...
Morgen oder Übermorgen kommen die echten LMC6484 an. Dann werde ich ja
sehen. Der Preis von 2,99€ pro Stück (das mal 12) treibt mir allerdings
Tränen in die Augen...
Ich habe mal einen LM324N in den Sockel gesteckt, der driftet nach wenigen Minuten weg. Einen A oder B-Typ habe ich nicht da und will ich auch nicht ausprobieren.
In meinem Fundus habe ich aber vorhin eine Stange TS27M4AIN gefunden. Die funktionieren prima. Damit reagiert die Schaltung auch nicht mehr empfindlich. Ich weiß ja nicht, was in den gefälschten LMC6484 wirklich drin steckt.
Leider ist die ganze Schaltung alles andere als linear. Löte ich jedoch einen 180k Widerstand von Kollektor gegen Masse, ist der Strom von 0 bis 100mA linear zur Steuerspannung. Die 40µA durch den Widerstand kann man vernachlässigen. Den Zusammenhang verstehe ich allerdings nicht.
Einerseits scheint deine reale Schaltung anders zu sein, als im Schaltbild gezeigt (sind die Masseverbindungen korrekt? oder geht R2 tatsächlich an den Emitter? oder kann dein Operationsverstärker am Eingang und am Ausgang bis an die "negative" Versorgung (Vee, Vss, Gnd) arbeiten?),
anderseits hat der BD333 zwischen Basis und Emitter Widerstände eingebaut, die den Leckstrom und die Ausschaltzeit verringern, aber den Basisstrom stark erhöhen. Dieser Basisstrom fließt auch über R3, wird also mitgemessen, fließt aber nicht über die Last.
Deshalb ist der BC333 für Kollektorstrom < 100 mA eher nicht geeignet.
Bei Ic = 10 mA ist die typische Stromverstärkung B < 100 und bei kleinerem Strom noch viel geringer.
Ein einfacher npn-Transistor (je nach benötigter Verlustleistung und Sperrspannung, z. B. BD135-16) und LM324 muss hier funktionieren, auch ohne besondere Drift. Der BD135-16 hat unter 100 mA höhere Verstärkung als der BD333.
Bei Ic = 10 mA ist die typische Stromverstärkung B < 100 und bei
kleinerem Strom noch viel geringer.
Ein einfacher npn-Transistor (je nach benötigter Verlustleistung und
Sperrspannung, z. B. BD135-16) und LM324 muss hier funktionieren, auch
ohne besondere Drift. Der BD135-16 hat unter 100 mA höhere Verstärkung
als der BD333.
Danke für deine Erklärung. Ich werde das ausprobieren und berichten. Die Datenblätter schaue ich mir auch gleich nochmal an.
Mit dem BD135-16 verhält sich die Schaltung umgekehrt. Außerdem ändert sich der Strom mit der Temperatur des Transistors. Mit dem BD333 bleibt er stabil.
Im oberen Bereich wäre das vernachlässigbar. Aber wenn ich die Schaltung bei 500mV Steuerspannung abgleiche, dann stimmt sie dennoch nicht bei 50mV. Den Bereich von 0-10mA hätte ich gerne genau.
Gerade sind die LMC6484AI von Mouser gekommen. Zusammen mit dem BD135-16 ist die Schaltung jetzt absolut linear. Lag wohl doch am Offset der anderen Op Amps.
Das Problem ist jetzt aber die Temperaturabhängigkeit des BD135-16.
Ok, es sind wohl mehrere Ursachen.
Gerade sind die LMC6484AI von Mouser gekommen. Zusammen mit dem BD135-16
ist die Schaltung jetzt absolut linear. Lag wohl doch am Offset der
anderen Op Amps.
Das Problem ist jetzt aber die Temperaturabhängigkeit des BD135-16.
Es gibt keine. Der OpAmp muss die temperaturveränderliche UBE ausregeln.
Dein Problem liegt woandets.
Hi,
der Hinweis zur negativen Ub kam ja schon.
Hast du das umgesetzt?
Sonst kann der OP am Eingang nicht von 0 an linear arbeiten.
Hat auch Vorteile hinsichtlich Offset-Abgleich.
Wie sind denn deine Anforderungen an den min. Laststrom (200µA?), die Regelgeschwindigkeit, Linearität, Soll-Ist Genauigkeit, Temp.-Stabilität ...?
Davon hängt der Aufwand ab, den du treiben mußt.
Darlington Kombination am Ausgang macht nur Sinn, wenn der Fehlerstrom im Shunt wirklich relevant ist. Einzel-T mit hfe>100 bist du ja schon bei unter 1% Fehlerstrom.
Ggfls. läßt sich der Fehlerstrom auch durch einen R nach GND an -IN korrigieren.
Wenn doch Darlington, dann den BD333 z.B. durch 2 diskrete Typen ersetzten,
und Widerstände nur nach Bedarf einfügen.
Zweiter OP, der die Shunt-Spg. rauf setzt wäre auch eine Option.
Oder für den Bereich <10mA höheren Shunt verwenden.
Aber das steht und fällt mit Deinen Anforderungen.
Mein Wissen reicht leider nicht aus das Problem zu lösen, obwohl ich durch eure Hilfe auch diesmal wieder viel dazugelernt habe. Das weiß ich wirklich zu schätzen.
Ich habe nun einfach weiter experimentiert und mit dem LMC6484AIN und einem BD359-25 eine Kombination gefunden, mit der die Schaltung so funktioniert wie ich mir das vorstelle. Da es nur für mein Hobby ist, ist das ok so für mich.
Jedenfalls ist der Strom jetzt ziemlich linear und driftet so gut wie nicht, selbst wenn ich die Platine mit dem Fön erwärme.
Das Problem ist die endliche Stromverstärkung des Leistungstransistors. Dadurch gibt es einen Unterschied zwischen dem mit den 10Ohm gemessenen und geregelten Strom und dem Kollektorstrom durch die Last.
Wenn du jetzt bei einem bestimmten Strom (du hast von 500mV, also 50mA geredet) den Fehler wegjustierst, dann fügst du an der Stelle einen ABSOLUTEN Offset hinzu. Der Transistor macht aber durch seine endliche Stromverstärkung vor allem einen RELATIVEN Fehler (etwa 1%). Daher stimmt bei anderen Strömen als dem Abgleichpunkt die Kennlinie nicht mehr:
Das kann man auch im angehängten Diagramm sehen. Beim Abgleichpunkt 500mV hast du 438µA wegkorrigiert (die horizontale Cursorlinie wird bei 500mV zu deiner Strom-Nullfehlerlinie), dadurch ist unterhalb der Strom zu groß, oberhalb zu klein. Abhilfe durch einen Komplementär-Darlington oder besser einen Mosfet.
Ohne Messbereichsumschaltung ± 50 µA im Bereich bis 100 mA, das
erfordert eine Genauigkeit kleiner als 50 µA / 100 mA = 0,05 %.
Das erfordert eigentlich mehr Aufwand (auch Rechenaufwand und
Layout-Gedanken), wenn das zuverlässig erfüllt werden soll.
Zumindest mir waren diese Anforderungen nicht bekannt.
Bernhard
Du hast natürlich vollkommen recht. Ich habe mir da ehrlich gesagt vorher nicht so viele Gedanken gemacht. Das Projekt habe ich vor zwei Jahren naiv begonnen, als ich noch nicht so viel Ahnung hatte. Ich hatte die Schaltung auf Lochraster aufgebaut und nachdem sie scheinbar funktionierte, bis vor ein paar Wochen liegen lassen und jetzt die Platine fertigen lassen. Heute würde ich meine Erwartung vielleicht runterschrauben.
Wie auch immer, vermutlich auch eine Portion Glück, funktioniert jetzt alles. Die Quelle ist auf 30µA genau. Ich habe die Schaltung gerade nochmal ausprobiert, weil ich es noch nicht richtig glauben konnte.
Das Layout werde ich noch mal ändern. Weil der BD359-25 kaum warm wird, kommt er jetzt mit auf die Platine. Der BD359-25 wird bei maximaler Leistung und abgedeckt nur 53°C warm, er hat auch eine schöne große Kühlfahne. Der BD333 wurde offen 64°C warm. Zu dem BD359-25 habe ich kein Datenblatt gefunden, aber die habe ich in mehr als ausreichender Menge da. Waren vor 20 Jahren in einem Pollin-Sortiment.
Beim Abgleichpunkt
500mV hast du 438µA wegkorrigiert (die horizontale Cursorlinie wird bei
500mV zu deiner Strom-Nullfehlerlinie), dadurch ist unterhalb der Strom
zu groß, oberhalb zu klein.
Ja, das konnte nicht funktionieren. Es war auch mehr eine Verzweiflungstat. Ich glaubte nicht das Problem noch lösen zu können und dachte ich könne mit meinem Abgleich bei 10mA einen Kompromiss finden.
Das Problem ist die endliche Stromverstärkung des Leistungstransistors.
Dadurch gibt es einen Unterschied zwischen dem mit den 10Ohm gemessenen
und geregelten Strom und dem Kollektorstrom durch die Last.
Das Problem ist die endliche Stromverstärkung des Leistungstransistors.
Dadurch gibt es einen Unterschied zwischen dem mit den 10Ohm gemessenen
und geregelten Strom und dem Kollektorstrom durch die Last.
Das war für mich sehr verständlich erklärt. Ich hätte mich dem Problem auch noch angenommen, aber da es inzwischen nach einigem herumprobieren funktionierte, sah ich keinen Anlass mehr etwas zu ändern.
Schon interessant, dass außer Arno R niemand diesen Fehler erkannt hat:
Arno R. schrieb:
Das Problem ist die endliche Stromverstärkung des Leistungstransistors.
Dadurch gibt es einen Unterschied zwischen dem mit den 10Ohm gemessenen
und geregelten Strom und dem Kollektorstrom durch die Last.
Das halte ich nicht unbedingt für einen Fehler.
Wenn die Stromverstärkung ungefähr konstant ist, also beispielsweise 160 beim BD135-16, dann fließt immer 1/160 = 0,63 % mehr Strom durch den Messwiderstand R3 als durch die Last.
Das wirkt genauso, als ob der Widerstandswert von R3 0,63 % höher wäre. Und dieser Skalierungsfaktor kann durch das eingebaute Potentiometer R6 korrigiert werden.
nimm als Transistor einen FET und die Probleme mit dem Basisstrom sind
weg.
Du hast recht, in meinem Akkutester nutze ich FETs. Man braucht halt für dessen Ansteuerung mehr Spannung als beim bipolaren. Schön wäre aber, einen "zahmen" FET zu haben, also keinen steilen Schalter. Ich habe das mit IRF540 gemacht und mich gewundert, wie heftig zwei verschiedene mit identischem Fertigungscode streuen.
Dadurch gibt es einen Unterschied zwischen dem mit den 10Ohm gemessenen
und geregelten Strom und dem Kollektorstrom durch die Last.
Das halte ich nicht unbedingt für einen Fehler.
Wenn die Stromvertärkung ungefähr konstant ist, also beispielsweise 160
beim BD135-16, dann fließt immer 1/160 = 0,63 % mehr Strom durch den
Messwiderstand R3 als durch die Last.
Es gibt einen Fehler, der vernachlässigbar sein wird. Er könnte aber die Ablage bei sehr geringem Strom erklären, den Tim weiter vorne beklagte.
Scheint erledigt, Tim ist mit seinem Ergebnis zufrieden.
ksq.jpg
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