Снова про источник тока Опции

[MaxPIC]

В настоящий момент стоит передо мной следующая задача: требуется создать регулируемый биполярный источник тока (ИТУН) +- 50 мА с размахом выходного напряжения до +- 150 В, т.е. источник тока должен работать на максимальную нагрузку 3 кОм. Частотный диапазон воспроизводимых сигналов тока от 10 Гц до 1 МГц. Регулировка формы тока должна осуществляться при помощи ЦАП. Динамический диапазон регулировки не менее 14 разрядов (с учётом знака). Питание всей схемы осуществляется от двух "пальчиковых" батареек. Если кто может, подскажите идею схемотехнической реализации. Естественно, цена источника тока должна быть около 50 долларов.
Я сначала подумал об использовании высоковольтного ОУ от Apex, но цены на них меня быстро приземлили. Затем была идея использовать трансформатор, в первичной цепи которого поставить быстродействующий биполярный источник тока, а из вторичной цепи через усилитель измерять ток и заводить сигнал ошибки на управляющий вход. Но до конкретной схемотехнической реализации так и не дошёл. Может есть идеи получше.

[tyro]

В настоящий момент стоит передо мной следующая задача: требуется создать регулируемый биполярный источник тока (ИТУН) +- 50 мА с размахом выходного напряжения до +- 150 В, т.е. источник тока должен работать на максимальную нагрузку 3 кОм. Частотный диапазон воспроизводимых сигналов тока от 10 Гц до 1 МГц. Регулировка формы тока должна осуществляться при помощи ЦАП. Динамический диапазон регулировки не менее 14 разрядов (с учётом знака). Питание всей схемы осуществляется от двух "пальчиковых" батареек. Если кто может, подскажите идею схемотехнической реализации. Естественно, цена источника тока должна быть около 50 долларов.

В указанном ценовом диапазоне (даже если это только цена комплектующих) реализация заявленных тех. требований невозможна, т.к. только ЦАП и моточные изделия превысят заявляемую сумму.
В условиях не заявлена точность и температурный диапазон, что в определенной ситуации вообще делает задачу не выполнимой при приведенных значениях, например при эксплуотации в минусовом диапазоне температур отработать около 40 мин. от двух "пальчиковых" батареек не представляется возможным.

[MaxPIC]

Температурный диапазон эксплуатации +10...+35.
По поводу точности, исходя из динамического диапазона в 14 разрядов с учётом знака, логично установить +/- 1 МЗР (т.е. МЗР = 50 мА/2^13 = 6 мкА).


По поводу мощности. Необходимо воспроизводить сигналы пикоподобной формы без постоянной составляющей. Для таких сигналов средняя за период мощность не более 0.5 Вт. Просто для высокоомной нагрузки в 3 кОм требуется напряжение 150 В, чтобы создать пик тока 50 мА, а значит источник тока должен работать на таких пиковых мощностях (максимальное мгновенное значение для чисто активной нагрузки 150*50*10^(-3)=7.5 Вт, а средняя за период мощность может быть порядка 0.5 Вт и даже меньше).

Да, в принципе я частично согласен, что маловато средств на решение подобной задачи. В принципе частотный диапазон можно подсократить (10...100 кГц), но вот токи и напряжения изменить нельзя.


А что если использовать усилитель класса D (максимальный КПД среди всех классов), например аудиоусилитель MAX9759. Конечно частотный диапазон придётся немного укоротить (до 100 кГц), но зато мало потерь энергии. Вопрос только как усилитель, рассчитанный на нагрузку 4 Ом, будет вести себя, если его нагрузить на первичную обмотку трансформатора, на которой будет порядка 10 витков (на вторичной тогда 300 витков) и активное омическое сопротивление которой будет близко к нулю.

[tyro]

Температурный диапазон эксплуатации +10...+35.
По поводу точности, исходя из динамического диапазона в 14 разрядов с учётом знака, логично установить +/- 1 МЗР (т.е. МЗР = 50 мА/2^13 = 6 мкА).

Это совершенно нелогично. Вы забываете о ряде параметров ЦАП:
- дифференциальной и интегральной нелинейности
- температурный коэф.
Это как минимум надо учитывать. Посмотрев характеристики реальных ЦАП в нижнем ценовом диапазоне Вы обнаружите, что и разрешения 16 разрядов для достижения заявленной точности может не хватить.

средняя за период мощность может быть порядка 0.5 Вт и даже меньше)

Посмотрев на потребление быстродействующих (с соответствующей разрядности) ЦАП Вы заметите, что 0.5 Вт только для самого ЦАП - это очень не плохо.
Предложение о применении усилителя постоянного тока Вы, на мой взгляд, отвергли правильно. Там не только большое потребление, но и очень непростая задача достичь требуемой линейности в заданных динамическом диапазоне и выходного напряжения.
Если еще несколько снизить заявляемые параметры, то, мне кажется, задачу можно будет решить при помощи ШИМ.
Успехов в достижении цели!

[MaxPIC]

Если еще несколько снизить заявляемые параметры, то, мне кажется, задачу можно будет решить при помощи ШИМ.
Успехов в достижении цели!

Так, а здесь поподробнее, если можно.

Я уже написал о возможном применении аудиоусилителя, работающего на частоте 1.6 МГц. Но вопросы остались, плюс к тому же действительно, быстродействующий трансформатор может получиться больших размеров, т.к. на высоких частотах магнитная проницаемость мала. Также смотрел вариант использования ШИМ контроллера (типа TL494 но побыстрее). Тогда точность к установке тока надо сразу же устанавливать +/- 1...5%, к тому же РЕАЛЬНО достижимая регулировка ШИМом это 10 разрядов.