как сделать прецизионный отражатель тока на несколько нагрузок?, (по возможности без операционников) Опции

[smr80]

попробовал это:

слишком большой разброс токов в зависимости от разброса транзисторов... какие есть еще несложные варианты на транзисторах? ОУ использовать не хотелось бы...

[dxp]

попробовал это:

слишком большой разброс токов в зависимости от разброса транзисторов... какие есть еще несложные варианты на транзисторах? ОУ использовать не хотелось бы...

Характеристики можно улучшить, если добавить местную ОС - резисторы в эмиттеры транзисторов. Чем глубже ОС (больше падение на резисторе по отношению к Uбэ), тем лучше точность.

Самое правильное - использовать не дискретные транзисторы, а сборки, и не просто сборки, а сборки согласованных транзисторов - так называемые matched transistors, т.е. сборки, у которых нормированы "разногласия" между отдельными транзисторами. Бывают очень хорошие сборки - к примеру, АДшный MAT04 (если название не путаю) обещал, что у него разброс Uбэ (на 1 мА кажется) не более 40 мкВ. Правда, там только два транзистора и корпус здоровенный. Вообще, найти такие вещи сегодня непросто - сборки есть, но насчет согласованности обычно ничего не приводят, т.е. просто сборки. Они, конечно, лучше дискретных тразнисторов - все же как-никак в едином технологическом цикле сделаны, на одной подложке, т.е. температурный режим похож, но все-таки никто ничего там не обещал. Все зависит от той точности, какая Вам нужна. Возможно, сочетание использования сборки и местной ОС даст удовлетворительный результат. А найти согласованные транзисторы сегодня сложно, имхо, потому, что спроса на них почти нет - где требуется прецизионность, там просто используют прецизионные ОУ и прочее хозяйство. В чистом виде прецизионное токовое зеркало мало на сегодняшний день мало кому нужно. Возмножно, есть смысл поискать прямо готовые токовые зеркала - скажем, Бурые Брауны (еще в бытность свою, сейчас все это хозяйство у ТИ) делали такую вещь как REF200 (опять же если не путаю название, давно было, а лезть смотреть немного лень ), там в одной микрухе 8-ногой более-менее прецизионный истончик тока и токовое зеркало.

Возможно, если обрисуете задачу более подробно, удастся что-то более дельное посоветовать.

[smr80]

Задача - сделать восемь одинаковых источников тока по 250 мкА, разброс между источниками хотелось бы получить в районе 1%, один из источников тока является эталонным для остальных.
То же, что получилось, дало разброс токов от 220 до 250 мкА, первое, что попробовал в качестве улучшителя - добавить в эмиттеры резисторы по 1кОм, ситуация улучшилась но не настолько, насколько бы этого хотелось.

[dxp]

Задача - сделать восемь одинаковых источников тока по 250 мкА, разброс между источниками хотелось бы получить в районе 1%, один из источников тока является эталонным для остальных.
То же, что получилось, дало разброс токов от 220 до 250 мкА, первое, что попробовал в качестве улучшителя - добавить в эмиттеры резисторы по 1кОм, ситуация улучшилась но не настолько, насколько бы этого хотелось.

Ну, а чем не канает вариант с ОУ и транзистором? Делаете 8 каналов, подаете на все каналы одну и ту же опору, они Вам выдадут одинаковый ток (или разный - если надо). Точность будет определяться точностью резисторов - датчиков тока (которые в эмиттере транзистора, с которых ОС берется на ОУ) и смещением ОУ. Это уже совсем не проблема. Имхо, этот вариант намного более реальный.

[MosAic]

Согласованные транзисторы вполне доступны. Наберите в Google "matched transistors" - замучаетесь просматривать результаты. Согласование по Vbe меньше мВ, иногда много меньше. Однако, найти 8 транзисторов в одном корпусе... это многоножка будет. Реально не встречал больше 4-х (но и не искал специально). Может и делает кто-нибудь с готовыми соединениями на кристалле специально для таких применений, но наверняка это экзотика и достать будет трудно. Можно конечно попробовать сделать зеркало на 4 согласованных PNP и подать три полученных тока на три зеркала NPN... 4 корпуса получится, однако. Проще делать на операционниках.

А может устроят двухполюсники-источники тока на стабилизаторах вроде 78Lxx или 79Lxx ? Это дешевое решение. Измерительный резистор включается одним концом на выход стабилизатора, а другим к выводу опорного напряжения и нагрузке. Собственный ток микросхемы правда минует измерительный резистор, нужно посмотреть стабилизаторы с минимальным его значением и разбросом. Возможно, лучше поставить подстроечные резисторы.

Могу предложить и экзотический вариант, благо токи у Вас небольшие. Используйте в качестве генераторов тока фотодиоды, светите на них одним светодиодом, а ток для каждого можно подстроить индивидуальными диафрагмами (например кусочками изоленты) или поворотом корпуса относительно источника излучения Параметры будут супер! Особенно если сделать петлю обратной связи на светодиод, чтобы стабилизировать его яркость.

[dxp]

Согласованные транзисторы вполне доступны. Наберите в Google "matched transistors" - замучаетесь просматривать результаты.

То, что есть, без сомнений. Вопрос, насколько это доставабельно. Все-таки по используемости (и, как следствие, доставабельности) такие вещи не сравнятся с операционниками и обычными транзисторами.

Согласование по Vbe меньше мВ, иногда много меньше. Однако, найти 8 транзисторов в одном корпусе... это многоножка будет.

Да, параметры не чемпионские и других проблем хватает.

Могу предложить и экзотический вариант, благо токи у Вас небольшие. Используйте в качестве генераторов тока фотодиоды, светите на них одним светодиодом, а ток для каждого можно подстроить индивидуальными диафрагмами (например кусочками изоленты) или поворотом корпуса относительно источника излучения Параметры будут супер! Особенно если сделать петлю обратной связи на светодиод, чтобы стабилизировать его яркость.

Любопытный вариант , но зачем такие извраты, когда все можно сделать на недорогом прецизионном ОУ, мелком MOSFET'е и прецизионном резисторе. Это многократно проще, повторяемее, точнее и стабильнее. Все компоненты можно брать по нескольку штук в корпусе, тогда и самих компонентов будет меньше, чем каналов.

[rod]

Задача - сделать восемь одинаковых источников тока по 250 мкА, разброс между источниками хотелось бы получить в районе 1%, один из источников тока является эталонным для остальных.
То же, что получилось, дало разброс токов от 220 до 250 мкА, первое, что попробовал в качестве улучшителя - добавить в эмиттеры резисторы по 1кОм, ситуация улучшилась но не настолько, насколько бы этого хотелось.

Просто для уточнения: регулировка эмиттерных резисторов не рассматривается?

[MosAic]

Могу предложить и экзотический вариант, благо токи у Вас небольшие. Используйте в качестве генераторов тока фотодиоды, светите на них одним светодиодом, а ток для каждого можно подстроить индивидуальными диафрагмами (например кусочками изоленты) или поворотом корпуса относительно источника излучения Параметры будут супер! Особенно если сделать петлю обратной связи на светодиод, чтобы стабилизировать его яркость.

Любопытный вариант , но зачем такие извраты, когда все можно сделать на недорогом прецизионном ОУ, мелком MOSFET'е и прецизионном резисторе. Это многократно проще, повторяемее, точнее и стабильнее. Все компоненты можно брать по нескольку штук в корпусе, тогда и самих компонентов будет меньше, чем каналов.

Мне кажется это не предмет для спора Все видят как преимущества, так и недостатки такого решения. Забавные особенности: можно "умножать" одновременно ток всех плеч на константу (яркость), регулировка каждого источника тока осуществляется весьма точно (и оригинально ). А можно взять матрицу фотодиодов в одном корпусе - тоже красота получится. Нужно только иметь ввиду, что фотодиод имеет емкость, последовательное и шунтирующее сопротивления, но если частоты не слишком велики... лепота. Явный минус - низкий КПД. Ну и т. д. - экзотика's!

[smr80]

rod
Если под регулировкой понимается подбор резистора или подстроечник, то не рассматривается.

ЗЫ: пожалуй, и в самом деле не стоит изобретать велосипед, а просто поставить пару операционников. Или вообще взять 8 штук 78Lxx + 8 резисторов, только, по-моему, у 78L слишком большой допуск на разброс опорного напряжения...

ЗЫЫ: зачем такие сложные цитирования, тут же не 100 страниц обсуждения?..

[rod]

Если под регулировкой понимается подбор резистора или подстроечник, то не рассматривается.

Может поднять все-таки напряжение? По тому разбросу, что Вы привели в начале, получается , для н.у. , разброс Uбэ должен быть в районе 6мВ. Так сделать вклад этого разброса меньше. Скажем так: на резисторе падает 1В. Разброс токов (грубо) уже получается в 0.5%. Если питание позволяет, так можно и еще уменьшить.
Если ошибся, чур, не пинать.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[smr80]

rod
Вообще говоря моя схема выглядит не совсем так - зеркальное изображение того, что на картинке, т.е. транзисторы p-n-p, и эмиттерами зацеплены за шину питания, а между коллекторами и землей стоят потребители тока, но перерисовывать картинку я не стал, т.к. это сути не меняет.
Первое, что я сделал, пытаясь выровнять токи, впаял в эмиттерные цепи транзисторов прецизионные резисторы 1к - ситуация принципиально не поменялась, т.е. как был разброс токов, практически такой же разброс и остался. Почему так получилось я не понял, ожидал, что падение на резисторах позволит выровнять несоответствие падений Uбэ транзисторов, и токи все-таки уравняются, но этого не произошло.

[dxp]

Первое, что я сделал, пытаясь выровнять токи, впаял в эмиттерные цепи транзисторов прецизионные резисторы 1к - ситуация принципиально не поменялась, т.е. как был разброс токов, практически такой же разброс и остался. Почему так получилось я не понял, ожидал, что падение на резисторах позволит выровнять несоответствие падений Uбэ транзисторов, и токи все-таки уравняются, но этого не произошло.

Это странно. Конечно, лучше, чем на ОУ с транзистором не получится, но ситуация должна была заметно улучшиться. Хотя если прикинуть, что 250 мкА при резисторе 1к даст всего 250 мВ, при падении на БЭ порядка 600-650 мВ, то глубина ОС просто получается маленькой. Сделайте хотя бы 1 В падения на резисторе ОС и эффект не замедлит проявиться. Вообще, все это можно смоделировать в спайсе. Там у транзистора есть такой коэффициент неидеальности, его можно варьировать. И можно будет конкретно увидеть вклад ОС на уменьшение разброса транзисторов. Было время, занимался этим вопросом, вполне пристойно сходилось.

В общем, все это можно сделать. Если ради интереса. Потому что, как уже было сказано, вариант на ОУ и полевике лучше во всех смыслах. Два корпуса счетверенных полевиков, 4 копруса сдвоенных транзисторов, 8 резисторов (или сборка). Вот и все.

[rod]

транзисторы p-n-p, и эмиттерами зацеплены за шину питания

R1/R2 определяют падение на выравнивающих резисторах. Внутренний голос подсказывает, что у Вас отсутствует R1. (хотя м.б. и ошибаюсь )
Желаю успешного выравнивания!

Эскизы прикрепленных изображений

 

[smr80]

rod
я, конечно, во многих вопросах чайник, но не кофейник же... :))))
R1 - присутствует...
С наступающим!

[bav]

Можно поступить следующим образом:
- купить партию транзисторов (одного производителя), дучше кристаллы - безкорпусные;
- мультиметром рассортировать по падению и коэфф. усиления;
- из более-менее одинаковых собрать девайс;
есть одно но: все 8 транзисторов надо расположить очень близко и залить чем-нить хорошо проводящим тепло, типа эпоксидки, чтобы нагревались вместе, равномерно.
Может, что и получится. Либо найти готовые преобразователи U->I (напр, как говорилось выше, можно сообразить на 78хх, LM317) или DigitalCode->I.
Т. к. у Вас ток очень маленький - если делать на ОУ (можно на RailToRail), можно обойтись без выходных буферных транзисторов.

[Владимир]

Можно поступить следующим образом:
- купить партию транзисторов (одного производителя), дучше кристаллы - безкорпусные;
- мультиметром рассортировать по падению и коэфф. усиления;
- из более-менее одинаковых собрать девайс;
есть одно но: все 8 транзисторов надо расположить очень близко и залить чем-нить хорошо проводящим тепло, типа эпоксидки, чтобы нагревались вместе, равномерно.
Может, что и получится. Либо найти готовые преобразователи U->I (напр, как говорилось выше, можно сообразить на 78хх, LM317) или DigitalCode->I.
Т. к. у Вас ток очень маленький - если делать на ОУ (можно на RailToRail), можно обойтись без выходных буферных транзисторов.

"Не гонялся бы ты Поп за дешевизной" - выдержка из сказки

Тоже погнались лет 10 назад за дешевым вариантом. Копили 500 штук транзисторов и начали подбирать.
В результате
1. Транзисторов отобранных и отсортированых и досих пор не меряно лежит.
2. В каждом 5-7 экземпляре приходилось выпаиваитть и заменять на новые
3. временных затрат не меряно.
4. Покуда научились отбирать из сняли с производства

Резюме. Проще и надежней на ОУ. Тем паче их хватает и счетверенных и дешевых

[FPGA]

транзисторы p-n-p, и эмиттерами зацеплены за шину питания

R1/R2 определяют падение на выравнивающих резисторах. Внутренний голос подсказывает, что у Вас отсутствует R1. (хотя м.б. и ошибаюсь )
Желаю успешного выравнивания!

Пользуем ТОЧНО такую конфигурацию на 15 отражателей с коэффициентом отражения около 4, ток в отражателях около 25 мА. Вместо R2 стоит генератор тока на TL431 с термокомпенсацией. Естественно, никакого индивидуального отбора параметров нет. Работает, но разброс великоват. А уж сколько времени на монтаж уходит. Я бы использовал операционники.

[Mike]

Есть ещё один вариант простого решения, многие фирмы выпускают микросхемы для питания светодиодов, в том числе и многоканальные и срегулируемым током, если попробоватьподобрать срели этих микросхем?

[smr80]

Mike
По-моему, это полная экзотика, тогда уж операционники... ;))

FPGA
Т.е. ток в каналах около 100мА? А какие резисторы стоят в эмиттерных цепях, и какой получается реальный разброс токов по каналам?

[vm1]

rod
я, конечно, во многих вопросах чайник, но не кофейник же... )))
R1 - присутствует...
С наступающим!

Или Вы убираете слово "прецизионный",
так как 1-10% очень далеко от этого понятия,
или будем наворачивать в схему транзисторы до тех пор
пока их количество не приблизится к схеме операционика.

А зачем эти токи?
Куда они идут?
Если это поканальные измерения то равенство не обязательно.

Сообщение отредактировал vm1 - Dec 23 2005, 21:17

[Mike]

smr80
Какраз это не экзотика такие генераторы тока выпускаются десятками полупроводниковых компаний и стоят они недорого.

[Владимир]

smr80
Какраз это не экзотика такие генераторы тока выпускаются десятками полупроводниковых компаний и стоят они недорого.

Оно то так. Но слово "Прецезионный" так от них далеко.
Они предназначены для управления яркостью свечения светодиодов, и ток поодерживают достаточно грубо.
Источником тока их назвать можно, но многоканальность с идентичностью, что то сомневаюсь

[FPGA]

FPGA
Т.е. ток в каналах около 100мА? А какие резисторы стоят в эмиттерных цепях, и какой получается реальный разброс токов по каналам?

Нет. Ток в каналах 25 мА, а задающий ток 25/4=6,25 мА (примерно). Сопротивление R1, если не ошибаюсь, 40,2 Ом, а эмиттерных резисторов R3, R4 и т.д. в каналах 10 Ом. Реальный разброс ТОКА по каналам не меряли, т.к. нагрузка каналов - светодиоды, и нас больше интересует равномерность их свечения. Могу предположить с учетом разброса яркости свечения светодиодов, что разброс тока порядка 3%.

[vm1]

FPGA
Т.е. ток в каналах около 100мА? А какие резисторы стоят в эмиттерных цепях, и какой получается реальный разброс токов по каналам?

Нет. Ток в каналах 25 мА, а задающий ток 25/4=6,25 мА (примерно). Сопротивление R1, если не ошибаюсь, 40,2 Ом, а эмиттерных резисторов R3, R4 и т.д. в каналах 10 Ом. Реальный разброс ТОКА по каналам не меряли, т.к. нагрузка каналов - светодиоды, и нас больше интересует равномерность их свечения. Могу предположить с учетом разброса яркости свечения светодиодов, что разброс тока порядка 3%.

А Вы измерьте ток,
изменение тока на 10-15% на взгляд практически не заметно.

[FPGA]

А Вы измерьте ток

Раньше, чем через 3 недели - врядли! Отпуск у меня.