Konstantstromquelle aus Forum - Frage zu meinem Schaltplan - Offsetspannungen OP

[Dennis (Gast)]

Einen schönen guten Abend Leute!

Ich hoffe, ihr seid nicht alle unterwegs am Samstag :-)
Ich habe hier im Forum diese Schaltung der Konstantstromquelle ...eher 
-senke... gefunden. Diese habe ich jetzt mal exemplarisch aufgebaut und 
sie funktioniert soweit.

Dennoch gibt es ein paar Probleme. Erstmal zu meinen Randbedingungen: 
Ich habe hier nur den OP LM358, ein anderer kommt also nicht in Frage. 
Ich habe eine positive Versorgung von +12V und eine negative von -3,3V 
zur Verfügung. Ich möchte einen Strom von 0 bis max. 10A regeln wollen. 
Mein Shunt ist ein 10W-Typ mit 0,1R. Als FET möchte ich einen IRFP260N 
verwenden, den gibt es hier in der Simulation leider nicht. Gesteuert 
werden soll das ganze über eine PWM von einem uC. Die Auflösung, die ich 
gerne erreichen würde, beträgt 1mA. Die PWM-Frequenz habe ich daher 
(14Bit bei 16MHz) auf ca. 976Hz gelegt.

Mein Problem: Die Offsetspannungen von den OPs. Je nachdem, in welche 
Richtung die gehen, fließt entweder immer ein Strom, oder die PWM muss 
erstmal ein wenig Spannung erzeugen, bis was fließt. Letzteres ist 
überhaupt nicht schlimm, ersteres schon sehr, da ein positiver Offset 
von 2mV bereits 20mA Strom bedeuten.

Wo kann ich hier jetzt ansetzen, um den Offset der OPs zu kompensieren? 
MEine Überlegung war schon, ein den Schleifer eines Potis an R4 zu 
hängen, dessen Anschlüsse nach V+ und V- gehen, um so den Nullpunkt zu 
verschieben. Der große Nachteil dabei ist, dass das andere Poti P1, 
durch das ich die runtergeteilte PWM-Spannung an den maximalen 
Spannungsabfall von 1V über dem Shunt bei 10A angleichen will, von einer 
Änderung des Offset-Potis auch immer betroffen ist -> und umgekehrt!

Wie kann ich es hier also sinnvoll schaffen, irgendwo den Offset 
getrennt von dem Spannungsteiler einzustellen? Wie ist mir erstmal egal, 
wenn mehr OPs nötig sind, auch OK. Aber eben LM358, es besteht nicht die 
Möglichkeit, einen Typ zu nehmen, der extra Abgleich-Pins hat.


Und noch was anderes: Wie berechne ich denn die optimalen Werte für 
meinen kaskadierten Tiefpass bei der angegebenen Frequenz. Die Werte, 
welche momentan drin sind, funktionieren gut, aber das war mehr 
ausprobiert als gewusst. Wenn mir dazu noch jemand einen Tip geben 
könnte, wäre ich ebenso dankbar!

Vielen Dank!


Dennis

[Falk B. (falk)]

@  Dennis (Gast)

>Wo kann ich hier jetzt ansetzen, um den Offset der OPs zu kompensieren?

Das hatten wir schon mehrfach. Einfach einen passenden Widerstand vom 
OP3 - Eingang nach VCC. Damit wird ein höherer Strom vorgegaukelt als da 
ist. Damit kann man die positiven Offests austricksen. 1M oder mehr.

>Spannungsabfall von 1V über dem Shunt bei 10A angleichen will,

Ist ganz schön viel. Bei 10A nimmt man eher 10-20mOhm.

>Und noch was anderes: Wie berechne ich denn die optimalen Werte für
>meinen kaskadierten Tiefpass bei der angegebenen Frequenz.

Mit den normalen Ansätzen zu passiven Filtern. Gibt es auch einige 
Online Tools.

[Nico (nico123)]

Du nutzt also einen µC um den Sollwert einzustellen. Warum misst Du dann 
nicht noch den Istwert an deinem Shunt und regelst mit dem µC nach, dann 
kannst Du den Offset deines OPs in den Skat drücken?!

[Martin B. (statler)]

Die Offsetspannung kannst du im Allgemeinen vernachlässigen.
Wesentlich störender ist der Effekt des Eingangsstromes.
An beiden Eingängen sollte die Schaltung den "gleichen Innenwiderstand" 
haben, da sich dann die durch den Eingangsstrom, der bei beiden 
Eingängen üblicherweise identisch ist (Ie/diff(Ie) << 1 ) aufheben.

Also sollte R2 ungefähr gleich (R4 parallel R3) sein
und OP1 sollte einen widerstand in die Rückkopplungsleitung zwischen 1 
und 2 bekommen, der ungefähr so groß wie R6 + R7 dimensioniert ist.

Je besser du triffst, umso weniger Nullpunktverschiebung hast du.

Wenn das noch nicht reicht, dann kannst du den "Fuß" von R4 von der 
Masse wegnehmen und an den Schleifer eines Trimmwiderstandes legen, den 
du zwischen V4 und V5 aufhängst.

Auf die negative Spannung kannst du übrigens verzichten, wenn du einen 
LM324 (4-fach-OP) benutzt.

[Ulrich (Gast)]

Beide Effekte Offsetspannung und der Einfluss des Bias Stromes sind von 
vergleichbarer Größe. Bei der gezeigten Schaltung überwiegt sogar eher 
die Offsetspannung : rund 50 nA Bias Strom mal 10 K Widerstand geben 0,5 
mV. Die Offsetspannung kann bis zu 5 mV betragen.

Indem man R2 größer (z.B. 100 K) macht, könnte man einen störenden 
positiven Offset (so dass der Strom nicht mehr bis 0 geht) durch den 
Spannungsabfall durch den Bias Strom ausgleichen. Alternativ geht auch 
eine kleine externe Spannung die bei R2 hinzuaddiert (z.B. ein 
Widerstand zu 3.3 V) werden könnte.
Ein Offset in die andere Richtung ließe sich in Software korrigieren.