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Stromquellen

© Roland Küng, 2011

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Diskrete Stromquellen

Bestimmen sie den Strom

in der Last.

D: 0.7 V, Z1: 5.1 V

LED1: 2.2 V

Ersatzbild:

Remember Transistor……….

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Integrierte Stromquellen

R

VVI BECCREF

−=

R

VVI GSDDREF

−=

2

pD2p

DSSD )VRI(

V

II:equofSolution −−=

VGS

R

Basic Idea: Strom einstellen und spiegeln in Lastzweig

R·ID

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VGS

R

Bsp. Käufliche Stromquellen

Typ.

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Stromspiegel

Durch Anschliessen weiterer Basen an Q1 kann der Strom IREF

hochgenau in weitere Zweige gespiegelt werden.

Anwendung v.a bei integrierten Schaltungen wie etwa OpAmp, beliebt.

BJT FETCurrent Mirror

vBE1 = vBE2

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Analyse Stromspiegel

R

VVI BECCREF

−= REFoREFE I

2II

2

1I

+β

β=

+β

+β=

Q1 entspricht einer Diode Analyse zeigt:

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Review Dioden Kennlinie

IS = Sättigungssperrstrom der Diode

VT = Temperaturspannung

m = Korrekturfaktor 1 ≤ m ≤ 2q = Ladung Elektron 1.6*10-19 As

k = Boltzmann Konstante 1.38*10-23 Ws/K

oT 20@mV25

q

kTV ≈=

Gleichung:

⋅≈

T

DSD

Vm

VexpII

⋅=

S

DTD

I

IlnVmV

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Widlar Current Source

Möchte man von einer Referenzstromquelle

eine Stromquelle mit skaliertem Io herstellen,

so eignet sich die Widlar Schaltung.

Eo2BE

S

REFT1BE RIV

I

IlnVV +=

=

=

S

oT2BE

I

IlnVV

=

o

REFTEo

I

IlnVRI

BE-Diode mit IS Sperrstrom und

VT thermische Spannung

e

kTVT = K = 1.38*10-23 Ws/K, e = 1.6*10-19 As, T in 0K

z.B.CR220

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Widlar Current Source

=

o

REFTEo

I

IlnVRI

Appl. : Besonders kleine Ströme lassen sich dadurch besser erzeugen

Bsp: Io = 10 µA mit IREF = 1 mA liefert RE = 11.5 kΩ

Mit der Basic Schaltung würde für VCC = 10 V ein R = 930 kΩ resultieren,

was bei integrierten Widerständen in IC‘s zuviel Fläche beansprucht

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Widlar Current Source

Finding Widlar in 741

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Wilson Current Source

REFREF

o I

)2(

21

II ≈

+ββ+

=• unempfindlich auf Basisstromunterschiede

von Q1, Q2, Q3

• fast ideal: hoher Ausgangswiderstand ≈ β*ro

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Gesteuerte Stromquelle

Remember the OpAmp

i

INL

R

VI =

Anwendungen: LED Beleuchtung, Mangetschalter….

Nachteil: nur erdfreie Lasten verwendbar

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Gesteuerte Stromquelle

Schritt 1: NIV Verstärker

Schritt 2: Kirchhoff

Schritt 3: Auflösen

1o v2v ⋅=

L1o1in i

R

vv

R

vv=

−+

−

R

vi

Riv

Rivvv2v

inL

Lin

Loin1o

=

=

−+=⋅=

R

VI inL =

Für geerdete Lasten

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Controlled Current Source

Gesteuerte Stromquellen für grosse Ströme mit OpAmp

1R

VI REFo =

VREF

R1

Load

Für Applikation mit Last gegen Masse: Q1: PMOS, PNP verwenden

RSHUNT

VI REFo =

VREF

Load

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Baustein BeispielCurrent Source LM134

Features• Operates from 1V to 40V

• 0.02%/V current regulation

• Programmable from 1µA to 10mA

• True 2-terminal operation

• Available as fully specified temperature sensor

• ±3% initial accuracy

VR = T·214 µV/oK

IBias = ISET/18

Für 10 µA…1 mA:Dimensionierung

SETSET

RSET

R

K/V227T059.1

R

VI

oµ=

=

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Current Source LM134

Wieviel Spannung V+ - V- wird benötigt?

Ersatzbild

tempco: 214 µV/oK

1:17

IBIAS

IR

ISET

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Baustein LM134

Kompensation mit Tempco der Flussspannung Diode von -2 mV/oC

ThermometerCurrent Source

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Praktikum

Prüfen: Raumtemperatur und Körpertemp. (oK !)

C1 = 470 uF

Rset 680 Ω, 6.8 kΩ

Beantworten: Welche Rampensteilheit entsteht theoretisch und praktisch?

Kann eine 3 Min. Eieruhr damit gebaut werden ?

+µ= 1

R1

R2059.1K/V214TV o

OUT

10 uF

LM134