Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Dimensionierung einer Konstantstromsquelle mit NPN- oder PNP-Transistoren


von F. K. (crack)


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Mahlzeit!

Ich dimensioniere mir gerade die Konstanststromquelle im Anhang.

Der Key hierbei ist, dass mein Kollektorstrom/Laststrom I_L (B >> 1) 
durch den Emitterwiderstand unabhängig vom Lastwiderstand R_L 
(kollektorseitig) ist.

Ich wähle: U_E = 5V und I_L = 5mA. D.h. R_E = 1k Ohm und R_1 = (U_E + 
0,6V) / b*I_B.

Ist es in Ordnung bei einer Gegenkopplung wie hier den Querstrom durch 
R_1 mit b*I_B zu wählen?

MfG
Flo

: Verschoben durch Moderator
von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Ausbildung oder praktische Anwendung?
Falls Praxis: da bist mit z.B. einem einstellbaren Spannungsregler
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/group1/a0/db/e6/9b/6f/9c/45/7b/CD00000455/files/CD00000455.pdf/jcr:content/translations/en.CD00000455.pdf
Fig.9 (falls nötig, einen LDO verwenden)
oder einer Schaltung mit z.B. TL431 in Bezug auf die Regeleigenschaften 
wesentlich besser bedient.

von F. K. (crack)


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Ups sorry, vergessen zum Erwähnen. Rein Theoretisch, also Ausbildung. 
Danke für den Tipp aber!

von F. K. (crack)


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Kann mir jemand weiterhelfen bitte?

von Der Andere (Gast)


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F. K. schrieb:
> Ist es in Ordnung bei einer Gegenkopplung wie hier den Querstrom durch
> R_1 mit b*I_B zu wählen?

Was soll denn das kleine "b" sein?

von Der Andere (Gast)


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von F. K. (crack)


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b ist ein Wert zwischen 2 und 10. Also z.B. b=10. Bei der 
Emitterschaltung mit Gegenkopplung wurde das so angewandt. (siehe 
Anhang) Für mein "Problem" ist ja auch eine Gegenkopplung gegeben. Ist 
das so also okay?

von Der Andere (Gast)


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Da Ic bei konstantem Ib auch von Uce abhängt, muss sich im Umkehrschluss 
auch Ib ändern falls sich die Last deiner Konstantstromquelle ändert.
Ein geänderter Ib ändert aber auch den Strom durch R2 und damit den 
Arbeitspunkt deiner Schaltung.
Ziel muss sein Ub möglichst konstant zu halten, also macht man den 
Querstrom durch R1/R2 seutlich größer als Ib oder besser man nimmt statt 
R2 mehrere Dioden oder eine Spannungsreferenz.
Dein Parameter b gibt jetzt wohl an wieviel mal größer der Querstrom 
durch den Spannungsteiler sein soll wie der (mittlere) Basisstrom.
Je höher man b wählt, desto besser wird Konstantstromquelle, aber umso 
mehr Strom fliesst durch den Spannungsteiler.

von Possetitjel (Gast)


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F. K. schrieb:

> b ist ein Wert zwischen 2 und 10. Also z.B. b=10. Bei der
> Emitterschaltung mit Gegenkopplung wurde das so angewandt.
> (siehe Anhang) Für mein "Problem" ist ja auch eine
> Gegenkopplung gegeben.

Ja und worin besteht Dein "Problem"?

von Manfred (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> worin besteht Dein "Problem"

Eine Konstantstromquelle rechnen zu sollen, die garkeine ist oder 
zumindest eine schlechte Stabilität aufweisen wird.

von Possetitjel (Gast)


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Manfred schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> worin besteht Dein "Problem"
>
> Eine Konstantstromquelle rechnen zu sollen, die garkeine
> ist oder zumindest eine schlechte Stabilität aufweisen wird.

Ach ja, richtig... nur solche Flachpfeifen wie die Herren
Tietze und Schenk bezeichnen das als Stromsenke... das kann
ja nichts taugen. Verstehe.

von F. K. (crack)


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Possetitjel schrieb:
> F. K. schrieb:
>
>> b ist ein Wert zwischen 2 und 10. Also z.B. b=10. Bei der
>> Emitterschaltung mit Gegenkopplung wurde das so angewandt.
>> (siehe Anhang) Für mein "Problem" ist ja auch eine
>> Gegenkopplung gegeben.
>
> Ja und worin besteht Dein "Problem"?

Danke für die Antwort.

Also ich weiß halt nicht um wieviel größer nun dieser Querstrom Iq durch 
R2 sein sollte. Iq=b*Ib also b=10, 20, oder sogar 50.

edit: Aber laut 
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/currled.htm wird Iq 
so gewählt, dass Ib nur noch mehr 2% davon ist, mache ich es in meiner 
Berechnung erstmal auch so.

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


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F. K. schrieb:

> Also ich weiß halt nicht um wieviel größer nun dieser
> Querstrom Iq durch R2 sein sollte. Iq=b*Ib also b=10,
> 20, oder sogar 50.

Ach so.

Der Faktor b folgt letztlich aus einer Toleranzbetrachtung,
die zwar einfach, aber etwas länglich ist. Das Ergbnis ist:
Wenn Du von der niedrigsten anzunehmenden Stromverstärkung
ausgehst und b=10 wählst, dann bewirkt eine Abweichung in
der Stromverstärkung des Transistors höchstens einen Fehler
von 1/10 = 0.1 = 10%. Wenn Du b=20 wählst, ist der Fehler
höchstens 1/20 = 5% und so weiter.

Die gute Nachricht: Diese Betrachtung ist konservativ,
liegt also auf der sicheren Seite (=der Fehler wird zu
groß angenommen.)

Die schlechte Nachricht: Es werden NUR Streuungen der
Stromverstärkung berücksichtigt; Abweichung der B-E-
Spannung z.B. gibt Zusatzfehler.

Zweite schlechte Nachricht: Höhere Stromverstärkung
gibt auch höheren Kollektorstrom; man darf also nicht
auf maximal zulässigen Strom dimensionieren, sondern
muss Sicherheitsabstand lassen.

b > 20 wird selten sinnvoll sein; da schlagen die
zusätzlichen Fehlerquellen schon zu.

> edit: Aber laut
> https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/currled.htm
> wird Iq so gewählt, dass Ib nur noch mehr 2% davon ist, mache
> ich es in meiner Berechnung erstmal auch so.

Das ist im Allgemeinen Quatsch.

von F. K. (crack)


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Okay, verstehe. Danke!

Sieht dann die dazu äquivalente Spannungsquelle so aus? 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Quelle_U-Ersatz.svg

Mit U_0 = R_i * I_L wobei I_L=5mA sind, also der Strom den meine 
Konstantstromquelle erzeugt und R_i der Innenwiderstand meiner 
Konstantstromquelle.

: Bearbeitet durch User
von F. K. (crack)


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Hat sich erledigt :).

von Bernd K. (prof7bit)


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Und vergiss nicht die Temperaturabhängigkeit von Ube.

Die in Post #1 gezeigte Schaltung ist wirklich nur für grobe Sachen, je 
nachdem wie weit Du den Begriff "konstant" zu dehnen bereit bist. Je 
nach Zweck und wenn das Wörtchen "halbwegs" noch Platz hat kann sie aber 
auch durchaus schon ausreichend sein.

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


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Bernd K. schrieb:

> Die in Post #1 gezeigte Schaltung ist wirklich nur für
> grobe Sachen, je nachdem wie weit Du den Begriff "konstant"
> zu dehnen bereit bist. Je nach Zweck und wenn das Wörtchen
> "halbwegs" noch Platz hat kann sie aber auch durchaus schon
> ausreichend sein.

Naja, bei einer Emitterstromsenke im Differenzverstärker
oder einer aktiven Last in einer Emitterstufe geht es
weniger um den Absolutwert des Stromes und mehr um den
großen differenziellen Widerstand. Da ist die Schaltung
schon angemessen -- denn eine schnellere Schaltung als
ein Einzeltransistor ist kaum denkbar.

Einen Mess-Strom würde ich auch anders erzeugen.

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