Snelle, regelbare en moduleerbare 100mA stroombron

blackdog

Golden Member

Hi,

@#%$%@#$%$%^$%^$%%$#%@^4

Computer in de slaapstand en dit resulteerde een uur werk dat weg is van dit topic :( !
Maar laat ik niet hier in blijven hangen. :+

Dit is een aanvulling op mijn LM317 voeding en ik had dit doorgesproken met forum gebruiker 575 en beide vonden we een apart topic beter.
Dit is ook een geheel los staande schakeling die bij mij wel in het kastje komt als uitbreiding, dit omdat nog een trafo wikkeling over had en hiermee iets leuks wou doen.

Wat kan de schakeling
Het is dus via een DIAL en een 20K 10 slagen potmeter instelbare stroombron die ook moduleerbaar is over een redelijk groot frequentie gebied.
Ik ga voorlopig uit van ongeveer een bandbreedte van 300KHz.
Dit wordt bepaald door de testen die ik nog moet doen wat betreft stabiliteit van de schakeling bij verschillende belastingen.

Spanning "Compliance"
De schakeling heeft ook zelf een voeding welke omgeschakeld kan worden tussen een compliance spanning van ongeveer 5 en 20V.
De Compliance is de spanning over de klemmen van de stroombron zonder de aangesloten D.U.T. of misschien beter de spanning waarbij de stoombron nog lineair werkt.

Externe voeding
De interne voeding hoeft niet gebruikt te worden, maar aangeraden word niet te hoog in spanning te gaan bij een externe voeding,
Ik heb gekozen voor een bepaalde power transistor met een print TO220 koeler, daar kan ik niet 8-watt in gaan stoken, daar is het niet voor ontworpen!
De foto's hieronder laten zien hoe ik de opbouw heb gedaan op de print.
Ook is de gebuikte schakeling niet zo ontworpen dat hij goed bij lage spanningen werkt.
Denk aan minimaal 2,5V bij 200mA piekstroom.

Modulatie
De modulatie ingang ga ik zo tunen dat de blokweergave zo veel mogelijk zonder aberraties gebeurd, dat heb ik natuurlijk nooit helemaal onder controle.
Dit vooral bij kleine stromen en in verhouding een hoge impedantie op de klemmen en de capaciteit hoeveelheid.
Stabiliteit is makkelijk tergroten door een RC combi over de aansluitklemmen te zetten, maar dat verlaagt direct je stroombron impedantie en dat is meestal ongewenst.
Daar zit voor mij de komende dagen wat meettijd in.

De modulatie gaat via een BNC op de voorzijde en er is ook een voorziening om de stoom die er loopt te bekijken over de meetweerstand.
De uitgang is ook via een BNC uitgevoerd en heeft een impedantie van 50 Ohm zodat je een niet afgesloten stukje 50Ω coax naar je scoop kan gebruiken.

Dit is weer het voorlopige schema en hieronder de uitleg van de stroombron opzet.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-5.png

.
Rechtsonder staat een rode weerstand getekend R19 van 10Ω deze bestaat op mijn print uit 5x een 50Ω weerstand via 575 verkregen. ;)
De weerstanden heb ik geselecteerd op een 4 draads meter om heel precies op 10Ω uit te komen, zit rond een paar honderdste van een procent.
Waarom zo, ik heb die mooie 50Ω weerstanden en goede 4-draads DVM's, dus waarom zou ik er niet een paar minuten tegenaan gooien om een mooie inductie arme en precisie meetweerstand te creëren.

Waarom 10Ω dat geeft toch 1V verlies bij 100mA DC en zelfs 2V bij de 200mA die je als modulatie piek aanhoud!
Dat is allemaal afgewogen i.v.m. deze eigenschappen van de onderdelen, snelheid van de OpAmp met zijn offset spanning.
Door de redelijk lage offset spanning van de OPA140 OpAmp's Serie kom ik met de 10Ω sens weerstand redelijk goed uit.

Tweede rede is deze, ik wou rond de Sziklai Darlington wat reële weerstand waarden hebben om voldoende stabiliteit te creëren.
De hier getoonde Q3 is een breedband transistor en omdat hij rondom tussen echte weerstanden hangt, verhoogt dat de HF stabiliteit.
Er zullen misschien mensen denken, Bram, dit kan nooit een goede stroombron zijn omdat de BC550C basis stroom nodig heeft.
Dat klopt, maar ik ben hier niet een stroombron aan het maken voor in een kalibratie laboratorium...
Ik heb de Hfe gemeten van de BC550C en de 2SA1209 combinatie deze was 135.000x, dat is minder dan 10uA fout bij 100mA stroom die er loopt mooi zat voor mijn doeleinden.
De afwegingen om het zo te doen zoals hier afgebeeld heeft allemaal te maken met capaciteiten in het powerdeel.
Zelfs met een moderne MOSFet zijn de capaciteiten 50x hoger vooral bij lage spanningen.
Kan allemaal natuurlijk mooier en beter maar dat wordt dan een "over design" voor mijn leuke toevoeging aan de LM317 voeding.

OK nu is het duidelijk waarom er voor 10Ω meetweerstand is gekozen.
En hoe sturen we dit nu aan, daarvoor is de OPA2140 in het midden van het schema.
De terug koppeling vanuit de 10Ω meterstand gaat via R15 van 4K99 naar de -ingang van de OpAmp.
Dat houd in dat de spanning op de +ingang als er 100mA loopt gelijk moet zijn als de spanning over de sense weerstand R19 en dat is dus 1V bij 100mA.

De spanning komt uit een LT1027 referentie, voor de nabouwers, dit mag ook low cost een TL431 zijn in gesteld op 5V.
Maar ik heb vele goede 5V referenties dus ik heb deze keer gekozen voor de LT1027 omdat ik het ook stabiel wil hebben met weinig ruis.
De 5V wordt geschaald door R3, R4, trimpot R7 en R8 van 1K over de 20K 10slagen potmeter.
De tempco van de potmeter bepaald op deze manier minder de drift van het geheel, de verhouding van R8 van 1k en de potmeter waarde van 20K is vrij groot.
Bij het opwarmen van de potmeter zal de waarde natuurlijk wel veranderen maar de verhoudingen in de potmeter zelf waar de loper op staat zal onderling weinig wat drift betreft verschillen.
Dit alles is natuurlijk weer niet optimaal, maar ik probeer het met wat simpele schakelingen zo goed mogelijk te maken.

C6 van 220uF gebruik ik als low pass filter om de ruis uit de referentie te verlagen, ik het schema staat 220uF maar het is een 470uF condensator geworden en dat geeft een kantelpunt van een beetje onder de 1Hz.
Het is een 16V condensator die op 1V gaat werken en ik weet dat het type dat ik gebruik een lage lek heeft, dus drift wat dat betreft verwacht ik niet.

Dan gaan we van de zelfde OpAmp omhoog met een 16K weerstand R13, met de schakelaar S-1 kan de transistor Q1 een BC560c in geleiding worden gebracht.
De waarde van 15k moet ik nog testen met modulatie pieken van 200mA.
Door de stroom die ik via de 15K weerstand injecteer in de -ingang van de OpAmp gaat de uitgang naar "0V" of eigenlijk bijna -0,7V waar de negatieve voeding van het IC aan hangt.
R6 en C7 over de schakelaar zorgen voor ene beheerst in en uitschakelen van de OpAmp.

Modulatie deel
Bij mijn grote dummy load die in de basis goed overeen komt met deze schakeling heb ik de extra OpAmp niet gebruikt en dat vind ik vrij lastig.
Dan moet ik mijn generator altijd "negatief" wat signaal betreft instellen en de eerste instellingen gaan dan altijd mis. :)

Dus hier een dual OpAmp gebruikt en de gain is ingesteld op 1x, R12 en R15 zijn beide gelijk in waarde en de gain is hierdoor 1x.
En de weerstanden rond de modulatie OpAmp zijn ook gelijk dat is de terugkoppel weerstand R9 van 10K en de opgesplitste weerstand R2 en R5 die beide opgeteld gelijk zijn aan R9.
Ook hier is een trucje toegepast, na de eerste weerstand is C3 geplaats met de waarde van 33pF wat een kantelpunt geeft van net wat minder dan 1MHz.
Ook deze waarde zal waarschijnlijk nog een beetje worden aangepast bij het tunen van de bandbreedte.
Deze condensator C3 van hier 33pF zorgt er voor dat de OpAmp niet ontregeld raakt van zeer snelle signalen op zijn ingang waar hij niet mee om kan gaan.
Twee van mijn generatoren hebben flanken van minder dan 4nSec, dan moet je echt een snelle OpAmp zijn, wil je daar goed mee om kunnen gaan.
De OpAmp die hier gebruikt wordt is een zeer goed model en redelijk snel, maar je moet hem wel goed behandelen wil je zo weinig mogelijk aberraties gebben op de blok weergave.
Verder heb ik er voor gekozen de modulatie AC in te koppelen om de schakeling niet nog uitgebreider te maken met een levelshift deel.

12V regelaar
Ik heb ook weer eens wat metingen gedaan aan 12V TO220 regelaars, ook de moderne van Ti en On Semi worden om hun oren geslagen door de hier toegepaste LM340-12V.
Ze bleken de beste brom onderdrukking te hebben en ook zeer weinig variatie van de uitgangsspanning bij variatie van de ingangspanning over een heel groot bereik.
Geen idee of deze regelaars nog te koop zijn, ik had er nog een stuk of vijf in mijn +12V bakje liggen en hier dus toegepast.
Iedere andere uA7812 werkt echter ook in deze schakeling is hier niet kritisch.

Het voedingsdeel
De trafo zijn er eigenlijk twee met de twee 10V extra wikkelingen in serie gezet, ik zou tot zo'n 350mA uit deze wikkelingen kunnen trekken, dit doe ik expres niet.
Ik heb de stroombron met opzet op max 100mA gezet, meer dan genoeg voor mijn meeste testen, en meer levert dissipatie problemen in mijn power transistoren op.
Wel is deze voeding zo van opzet dat de maximale stroom rond de 220mA ligt, dit omdat als eer modulatie is op een vrij lage frequentie de stoom tot 200mA kan oplopen.

Dus ik heb de twee 10V wikkelingen in serie gezet zodat ik als het goed is 220mA piek kan trekken bij 220V netspanning en als de voeding staat ingesteld op rond de 22V.
Bij gewoon max 100mA is bij 220V netspanning dit geen enkel probleem, de hier gebruikte LT3081 heeft een redelijk lage drop out spanning bij de gebruikte stromen.

Direct op de trafo zit een VDR van 35V dan een snubber netwerk om de ratel wat resonantie van de 10V trafo wikkelingen is als de dioden afschakelen de kop in te drukken.
Dan een brug schakeling met 1N5819 Schottky dioden die ik geselecteerd heb op 50V lek, datasheet geeft 40V aan.
De buffer Elco het ik op 1000uF gehouden en voor de zekerheid een 1.5KE33A TVS opgenomen zodat de LT3081 ook bij grote spannigs pieken uit het net blijft leven.

Aan de onderzijde van de LT3081 staan R1 en R2, beide 1k naar massa, dat zijn meetuitgangen van deze regelaar en worden door mij niet gebruikt.
Pin-5 geeft de chip temperatuur aan en pin-3 geeft de stroom aan, de uitgangen van het IC zijn stroombronnen, kijk voor meer info in de datasheet van deze regelaar.
Mijn opzet voor de stroom begrenzing en de spannings instelling is wat uitgebreider dan de basis schakeling.
De stroominstelling gebeurd met R5 en die geeft een stroombegrenzing van zoals in het schema staat aangegeven van ongeveer 230mA.
Het is een beetje complex, ik heb R8 toegepast van 3K92 die er altijd voor zorgt dat er wat extra stroom loopt, deze is echter wel afhankelijk van de gekozen uitgangsspanning.

Ook mijn manier van uitgangsspanning selectie kost extra stroom, maar zoals het nu is opgezet is er voor de belasting(tijdens modulatie) altijd minimaal 200mA beschikbaar.

Voor het instellen van de uitgangsspanning gebruikt de LT3081 een stroombron van 50uA en je hoeft dus maar 1 weerstand te gebruiken om de spanning in te stellen.
Bij een uitgangspanning van 22V zou dat een instelweerstand geven van 440K wat ik een vrij hoge impedantie vind omdat dit storings gevoelig is.
De ontkoppeling van deze instel weerstand lost natuurlijk veel op, maar ik heb de truc gebruikt die in de datasheet staat om de instelstroom te verhogen.
Dat is in mijn schema R3 en R7 dat levert i.p.v. 50uA nu ongeveer 5mA op, dan voorzie ik hiermee samen met de 3K92 over de uitgang ruim voldoende minimale stoom door deze regelaar.
De schakelaar SW1 schakelt de twee spanning’s bereiken voor de stroombron om, R4 en R6 worden nog aangepast als de testen zijn uitgevoerd.

Als laatste gebruik ik een hele oude truc om wat negatieve spanning te maken met een 1N4007, alle stroom loopt door deze diode ook de minimaal stroom van de regelaar, dat lever uiteindelijk ongeveer -0,7V op t.o.v. het massa teken in dit schema.
Hiermee bereik ik dat de OPA2140 OpAmp’s ruim binnen hun commonmode bereik zitten, volgens de datasheet is het minimaal -0,1V en door mijn truc is nu totaal -0,8V beschikbaar.
Misschien zet ik ook nog een 24V TVS diode over de uitgang van deze voeding, daar die aansluiting ook op een banaan bus naar buiten komt.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-1.png

.
Nu nog wat plaatjes, want jullie zullen wel moe zijn van het lezen *grin*
Dit is het voeding printje, grotendeels opgebouwd volgens het schema.
Links is de trafo input dan de oranje 47nF condensator en de weerstand er boven zijn de snubber schakeling.
Dan de vier 1N5819 dioden.
TVS diode van 33V en daar rechts van de 1N4007 voor het maken van de 0,7V negatieve spanning, en het blauwe aansluitoogje is de -0,7V en zwart is "0".

Rechts van het blauwe aansluit oogje twee 1K weerstanden van de meetuitgangen van de LT3081.

Daar weer rechts van, een beetje verbogen weerstand(gele kader) doordat er nu een blauwe draad aan gesoldeerd zit.
Deze blauwe draad gaat daar weg als het geheel normaal bedraad gaat worden en de weerstand weer recht gezet.
Net naast deze weerstand is de 1K21 weerstand gemonteerd op twee soldeer oogjes, dat heb ik zo opgelost omdat ik nog geen zekerheid had over de stroominstelling.
Het lijk op elkaar te zijn gemonteerd, maar dat is een beetje gezichtsbedrog.
Er staat een klein rood kader bovenaan het printje daar komt nog een rood soldeer oogje voor de LM340-2V regelaar.
Dan hebben we ook nog een oranje kader daar komen de twee instelweerstanden gemonteerd voor de zeg maar 7 en 22V instelling
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-3.png

.
Hier wordt het voedingsdeel aan de tand gevoeld d.m.v. mijn Dummy Load, de 10 slagen potmeter heb ik gemonteerd om de uitgangsspanning te kunnen instellen.
ik heb ook nog naar het uitgang signaal gekeken onder belasting, de bromonderdrukking is iets meer dan 80dB.
Het residu is bij de hogere stroomsterke dominant brom, daar de ruis in 22KHZ bandbreedte 12 tot 15uV RMS is, en dat is netjes.
https://www.bramcam.nl/NA/\NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-2.png

.
Nu een paar plaatjes van de stroombron print.
De bruin blauw en witte draad zijn de voeding lijnen, blauw is -0,7V, zwart is het "0" niveau en wit is de 7 of 22V voeding.
De voeding lijn voor de LM340 regelaar is hier nog niet gemonteerd.

Wit/Groen bovenaan is voor de enable schakelaar, in het groene kader bevinden zich de soldeeroogjes voor de LED die aan geeft of de stroombron aan staat.
De 4K99 weerstanden in het schema zijn op deze print vervangen door de beige 5K weerstanden van 0,1%, deze had ik nog liggen en hier nu na een jaar of 15 eindelijk eens gebruikt!
Rechtsonder 5x 50Ω van 575 op en rij om de 10Ω sens weerstand te maken.
De OpAmp zit een beetje scheef op het verloop printje, het IC voetje waar hij ingeprikt zit is vrijwel recht, maar mijn moeder zij regelmatig "kromme dingen pissen ook"
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-10.png

.
Hier is de bovenzijde van het printje beter te zien, de blauwe trimpot is geschaald voor en klein regelbereik en trimt de 10 slagen potmeter op precies 100mA.
Het rode aansluit oogje voor de ingang van de LM340 regelaar is hier ook te zien.
Let ook op dat de gaten waar mogelijk rond het koelelement zijn vergroot, twee redenen, één is voor de betere koeling en ook om de capaciteiten kleiner te maken.
Helemaal links zijn de gele en witte aansluitoogjes zichtbaar, welke de uitgang zijn van deze stroombron schakeling.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-11.png

.
Hier is de uitgang beter te zien in het gele kader en in het groene kader is goed te zien dat de weerstanden ook aan de bovenzijde van de print zijn doorverbonden.
Er is gebruik gemaakt van een grote druppel tantaal van 22uF omdat dit op deze print goed uitkwam wat draad lengte betreft en de ESR van deze condensator.
Ik had een tiental condensatoren gemeten en deze hier toegepast had de laagste impedantie.
En ik neem voor lief dat hij geen 25 jaar levensduur heeft op deze plek.
Je moet meestal veel afwegen bij het ontwerpen en ik koos hier tog voor de beste condensator en ga er vanuit dat dit meetinstrument niet 24x365 aan staat.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-12.png

.
Dit is de DIAL die ik ga gebruiken, al heel veel jaren lag hij nog in zijn BOURNS doosje, het is een CT23 volgens het doosje.
Je moet hiervoor een vrij groot gat boren en de metalen ring die je kan zien is de moer om hem vast te zetten.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-13.png

.
En als laatste een screenshot van de scoop van de testen die ik heb gedaan met de trafo's de twee 10V wikkelingen in serie, brugcel en een 1000uF condensator.
Deze aangesloten op mijn Dummy Load en deze geen stroom en ruim 200mA laten trekken.
Toen snel de 230V in/uitschakelen en de scoop op single shot gezet, dan maar kijken of wat je hebt opgeslagen een resonantie bevat van je trafo wikkelingen.
Dit is een heel klein stukje van de geheugenruimte van de scoop, maar geeft wel mooi de resonantie aan van de aanwezige capaciteiten en de spreiding zelfinductie.
De piekjes in de uitdovende sinus golf liggen vrijwel precies op 20uSec wat 50KHZ is.
Door dus de snubber schakeling op dit voeding printje is deze slinger de kop ingedrukt.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-14.png

Nu kapot, kan dus ook niet meer de groffe fouten in de tekst corrigeren, doe ik morgen wel.

(met MS Wordt de tekst opgeschoond)

SHOOT!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
miedema

Golden Member

Ha Blackdog,

Leuke schakeling!

Een paar ideeën:
- Ik zou graag een potmeter op de modulatie ingang hebben.
Zo kun je de modulatie mooi regelen, en langzaam opvoeren van de modulatie is soms leerzaam.
Bij veel generatoren is de instelling van de uitgangsspanning hiervoor niet handig....
En ja, nadeel: voor je het weet heb je weer een variërend hoog-kantelpunt erbij :-)

- Ik zou op die modulatie ingang ook wel een mute schakelaar willen hebben.
Hoef je niet steeds de BNC los te trekken als je de stroombron wilt instellen zonder modulatie.

groet! Gertjan.

blackdog

Golden Member

Hi Gertjan, :-)

Moet je nog bellen!

Wat betreft de signaal sterkte regeling op de modulatie ingang.
Die is niet zo moeilijk als je een 1K potmeter daar plaatst en als je dan het geheel voed uit de 50Ω uitgang van je generator,
Dan is de maximale variatie op de loper tussen ) en 250Ω, de serie weerstand van het low pass filter is daar 4K99 en dat geeft uiteindelijk maar weinig variatie op het kantelpunt.
De condensator zou ook nog over de 10K terugkoppel weerstand geplaatst kunnen worden, dat is ook een optie.
Dat zou ik kunnen testen of dit wat aberraties veroorzaakt door steile flanken effectief genoeg is.

Een "mute" schakelaar wat betreft de modulatie ingang(nu maar hopen dat Sine dit niet leest) is natuurlijk heel simpel aan te brengen.
De rede dat beide hier niet in het schema staan, is de ruimte op het front van mijn kastje.
Meer hierover leg ik later wel uit, maar het komt er in het kort op neer dat ik een extra kastje op de drie banaan aansluitingen wil kunnen steken.
Dat vraagt wat extra ruimte rond die drie banaan bussen. Bus-1 is Massa, Bus-2 is de Stroombron en Bus-3 is de 7 of 22V voeding.
Hierdoor kan ik met zo weinig mogelijk capaciteit metingen doen als nodig.
Dit is onnodig voor b.v. metingen aan een batterij of LED's maar voor andere metingen kan dit handig zijn.

Ik ga er van uit dat ik een van mijn generatoren hiervoor gebruik en waarschijnlijk wordt dit mijn ADD9833 generator met "normale" bediening.
Dus potmeter voor het uitgang’s niveau, een Enable schakelaar voorde uitgang en via een hele mooie Encoder de frequentie instelbaar.
Geen gefrut in menu’s met één Rotary Encoder met onzekere gedrag en veel knoppen drukken.

Maar goed, de functies die je vraagt zijn heel simpel aan te brengen en voorlopig hou ik het even bij hoe het nu in het schema staat.
Als er tijd en zin over is zal ik het als toevoeging er bij zetten. :)

Dank voor je opmerkingen!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hi Blackdog,

Ik heb ook nog een paar opmerkingen.

-In je stroombronschema staat nog -1.4V, tewijl je nu -0.6V gebruikt
-Is een antiparalelle diode aan de uitgang wat voor inductieve belastingen?
-Je zegt dat jouw C6 een lage lek heeft, en dus geen problemen geeft.
Voor nabouwers met slechtere elko's de volgende oplossing van het lekstroom probleem: Zet een extra elko in serie met C6, en voed het middelpunt via 10k uit de Vref. De bovenste elko ziet nu bijna geen spanning meer, waardoor de lekstroom minder wordt.

groet,
Ite

Frederick E. Terman

Honourable Member

Weer een leuke experimentbeschrijving! Overal wordt goed over nagedacht.
Misschien nog deze toevoegingen:

- Op vier plaatsen heb je het over de senseweerstand van 1 ohm; ik neem aan dat overal gewoon 10 ohm moet staan.

- Zonder modulatie staat over R15 geen spanning, maar bij modulatie wel. Dus hoewel voor de ingestelde gelijkstroom R15 niet meedoet al sense, staat hij voor de modulatie wél parallel aan de senseweerstand R19. Dat zal in de praktijk niet uitmaken, gezien de verhouding (0,2 %), maar het is goed het te zien.

- De stroomversterking van het uitgangspaar maakt in beginsel voor de nauwkeurigheid van de stroombron niet uit, voor zover ik kan zien. Ja, de basisstroom loopt ook door de uitgang, maar dat ziet de opamp vanzelf wel, en de tegenkoppeling vanaf de sense maakt dat weer goed. Zelfs met een stroomversterking van slechts één of nog minder zou het werken, als de opamp de stroom maar wilde leveren. :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
Sine

Moderator

Hey BD,

Wellicht heb ik er overheen gelezen. Wat is je toepassing voor dit stroombronnetje?

Lambiek

Special Member

Op 22 februari 2021 23:38:06 schreef blackdog:
Hi,

@#%$%@#$%$%^$%^$%%$#%@^4

Computer in de slaapstand en dit resulteerde een uur werk dat weg is van dit topic :( !

Even een tip, maak het hele verhaal in Word kopieer dat en plak het in het topic.

En als laatste voeg je de plaatjes toe. :)

Doe er mee wat je wil. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
blackdog

Golden Member

Hi 575,

Er is gisteren meer mis gegaan tijdens het in slaapstand zetten van de computer, dat merkte ik net bij het aanpassen van de nog oude 1,4V waarde voor de negatieve voeding in het schema.
Mijn laatste versie van het schema in sPlan is ook foetsie...

Pffff.
Nou ja, ik denk een kwartiertje extra werk om het weer bij te werken.
Ik maak steeds versies van mijn werk en sPlan zelf maakt .bak files aan, maar ik denk dat er echt iets goed mis ging gisteren bij het in slaapstand zetten van mijn werkstation...

Wat betreft de elco oplossing die je aandraagt, dat kan maar dan wel twee elco's van 2x de waarde om het zelfde kantelpunt te behouden, kantelput is niet "hard" kan je kiezen aan de hand van hoeveel je referentie pruttelt.
Kijk voor "hoe" het te doen, maar in een van mijn Referentie schema's die ik hier heb CO heb laten zien.

Wat betreft de beveiliging van de Stroombron uitgang, dat moet nog getest worden, net als b.v. een eventuele snubber over de uitgang.
Beide schakelingen verslechteren de impedantie van de stroombron en verlangen dus verder onderzoek/testen wat betreft optimalisatie.

De beide printjes van deze stroombron zijn nu dus klaar om getest te gaan worden, wat uit de testen komt, bepaald wat de bandbreedte van de schakeling
en dit weer samen met de beveiliging die toegepast moet gaan worden.

Voorbeeldje
Deze stroombron kan ik b.v. op 0,6mA instellen voor gebruik in de collector van een transistor trapje, dat kan voor DC toepassingen best goed gaan.
Maar als het b.v. een AC versterker betreft voor kleine signalen dan is de commonmode die roet in het eten gooit.
Denk maar eens aan de aansluitkabels en de capaciteiten van de hele schakeling in de metalen kast waar mijn stroombron ingebouwd zit en via de ringkern trafo's naar het 230V net, dat is dus een drama.

Zou je een kleine stroombron nodig hebben die geen commonmode problemen heeft, dan is een aangepaste schakeling nodig op twee of drie 9V batterijen in serie voor voldoende "Compliance".
Een goed stroombron heeft een zeer hoge impedantie, ieder stukje draad is dan een prachtige antenne. :)

Trouwens goede opmerking 575, nu kan ik de problemen die bij stroombronnen optreden een beetje uitleggen.
Er is geen "one size fits all" oplossing als het doel is een hoge AC impedantie.
Als je dus iets met een stroombron wil testen in b.v. een AC versterker, dan is een jfet met een variabel drain weerstand voor je test omgeving een betere oplossing.

Dat is eigenlijk ook zoiets als je microfoon versterkers of zeg RIAA versterkers test/ontwerpt en deze schakelingen aansluit op een geschakelde voeding,
werkt ook niet door het hoge stoorniveau waar je dan mee opgezadeld wordt.

Even een zijstapje, Keysight en Keitley hebben van die mooie "SMU" dat zijn vier kwadrant voedingen die dus ook energie kunnen dissiperen.
Ze doen dit over een heel grote stroom en spanning bereik, ik dacht, lijkt mij mooi ook zo'n ding te hebben!
Tot ik naar de spec's kijk betreffende het AC gedrag, dat was dus horror, ze gebruiken switchers om de dissipatie te begrenzen en dat resulteert dus op aardig wat HF rommel op het signaal.
Dan is het mooi dat je DC 100nA kan instellen of 750V, maar als daar een flinke lading HF troep op gesupponeerd is, vind ik het al snel een stuk minder mooi, maar voor veel toepassingen zal het goed genoeg zijn.
Natuurlijk zijn er zeer veel toepassing voor deze SMU's, deze schijnen veel gebruikt te worden in de halfgeleider industrie om de componenten te karakteriseren,
maar om een transistor te testen heb je er al twee voor nodig, dit samen met een computer waar dan je meet script op draaid.
Prijsje denk aan zo rond de 8000€ per unit.

Hi F.E.T.
Tja nog een fout, moet niet erger worden! 8)7
Maar daar heb ik jullie voor. *grin*
Ik ga je aangegeven fouten corrigeren.
De errors door de gekozen componenten waarden zijn zoals je zelf al aangeeft vrij klein.
Het wordt ook geen Kalibratie LAB stroombron, maar een schakeling met een leuk toepassings gebied, dit alles in verhouding met de ruimte in het kastje en de tijd die ik er voor heb.

Maar ik ben heel blij met de opmerkingen, net zoals ieder mens heb ik vele blinde vlekken en jullie hulp maakt het uiteindelijke schema beter.
Oja dit nog, je kan de schakeling lekker oversturen als je DC stroom 1mA is, en je de modulatie spanning op "vol" hebt staan.
Dat is een bekend "probleem" de stroombronnen die ik hier als heb reageren op de zelfde manier.
Daar is wel een oplossing voor, maar dat maakt de schakeling weer meer complex.
En te hoge weerstand voor de ingestelde stroom en bijbehorende voeding levert een eror toestand op, laten we het "clippen" noemen.
De opamp en de Darlington er achter komen dan buiten hun lineaire werkings gebied.
Dit treed dus ook op als er b.v. 5mA DC is ingesteld en dit goed binnen het gedrag van je te testen schakeling valt,
maar dan met te een groot signaal gaat moduleren, ook dan kom je vrijwel zeker buitne het gebied wat de stroombron of je te testen schakeling aan kan.

Meester Sine
Ik hoop niet dat je creativiteit op is. *grin*
Hij kan voor b.v. het simpel testen van LED of Zeners gebruikt worden, je kan de Ri van batterijen, voedingen of b.v. een zener over een groot AC gebied testen, dit als je b.v. een AC mV meter of gevoelige scoop hebt.
Zo kan ik nog wel even door gaan, oja deze, b.v. via een extra weerstand de Ri van een condensator meten.

Lambiek
Ik had al een deel naar MS Word gekopieerd van de tekst, maar dat was al weer een half uur daarvoor.
Het eerst in MS Wordt typen betekend dat ik daarna nog een keer de formatering moet gaan doen in de browser.
Ik gebruik heel regelmatig de preview knop om te zien hoe het er uit ziet of natuurlijk het er "niet uitziet" :)
Het voordeel van je MS Word methode is dat ik dan de spellingscontrole kan gebruiken, wat een grote pré is!
Ik heb nu bijna de hele tekst door MS Word gehaald om de fouten er uit te halen.
Kromme zinnen corrigeert hij niet, maar de standaard type fouten zijn er in deze post wel uit. (hoop ik)

Algemeen
Ik denk dat veel mensen die Electronica ervaring hebben, weinig met stroombronnen werken, ik bedoel dat ze iets op de bank hebben staan dat enigszins universeel is en breedbandig te moduleren is.
Dit soort schakeling kan nog mooier, de helft daarvan zit al in mijn hoofd, maar die opzet heeft ook weer wat nadelen die getackeld moet worden.
(het is een 4-kwadrant stroombron van ongeveer de zelfde stroom.)
Daar ga ik dit topic niet verder mee opvullen komt later wel eens.

Alle dank voor de opmerkingen!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi,

Kleine post omdat in het schema wat opmerkingen van jullie zijn verwerkt.
Er zijn nog geen testen aan gedaan, nog geen tijd voor gehad.
Ook zijn 575 zijn opmerkingen wat betreft beveiliging nog niet verwerkt, ook dit is omdat er nog geen testen zijn gedaan.

De potmeter en schakelaar staan er op verzoek van Gertjan in.
De componenten nummers zijn weer aangepast, kleurtjes waar niet direct zinnig zijn naar zwart omgezet.

Frequentie bepalende condensatoren C7 en C11 zijn verlaagt, hier ga ik in eerste instantie mee testen.
Dat zou zeker tot 500KHz redelijk vlak moeten werken, de als de fase verschuiving van het Darlington paartje niet te veel roet in het eten gooid.
Is dit wel zo, dan moet C11 hoger in waarde worden zodat een groter deel van het HF signaal direct van de uitgang van de OpAmp naar de inverterende ingang gaat.
Zie dat maar als "Short Cut" voor de fase stabiliteit.
Bij het berekenen/inschatten heb ik echter nog geen rekening gehouden met de ingangs capaciteit van de -ingang van de opamp, welek rond de 7pF is.
Daar komt dan nog de paracitaire capaciteiten van de componenten bij die aan de -ingang vast zitten.
Dus de hier aangegeven 27pF is vrijwel zeker aan de kleine kant, maar ik hoop op het goede! ;)
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-6.png

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
haasje93

Golden Member

Ha die Bram!

Goed verhaal lekker kort! :P
Was ik mijn pauze kwijt met het lezen van je eerste tekst en had ook een paar dingen gespot, kijk ik weer zijn ze er al uitgehaald.. ;)
Maar weer een mooi project, ik volg het weer graag!
Wat je trouwens schreef over een eventuele TVS over de uitgang van je voeding, daar ben ik volledig voor. Wat betreft je kastje wat je aan die 3 banaan uitgangen wilt maken, wat voor formaat heeft dat kastje? Heb anders nog wel een leuke oude fixture van Tek voor je liggen.

Groet,
Christiaan

If a cluttered desk is a sign of a cluttered mind of what than is an empty desk a sign?
Sine

Moderator

Op 23 februari 2021 15:01:31 schreef blackdog:

Ik hoop niet dat je creativiteit op is. *grin*
Hij kan voor b.v. het simpel testen van LED of Zeners gebruikt worden, je kan de Ri van batterijen, voedingen of b.v. een zener over een groot AC gebied testen, dit als je b.v. een AC mV meter of gevoelige scoop hebt.
Zo kan ik nog wel even door gaan, oja deze, b.v. via een extra weerstand de Ri van een condensator meten.

Ik bedoelde meer of je dit ding aan het bouwen was voor een probleem, of als extra stukje werktuig in je arsenaal.

Maar die vraag is beantwoord denk ik ;)

blackdog

Golden Member

Hi Christiaan, :)

Tja, als ik soms een beetje geschopt wordt, ben ik met mijn 65 jaar soms nog zo snel als het licht. *grin*

Ik dacht in eerste instantie aan 3x een banaanbus op een rij, dus steeds 19,05mm er tussen.

Wat voor soort TEK fixture heb je liggen, alleen al ter inspiratie?

Algemeen
Oja, natuurlijk, lekker lang zijn mijn teksten, het is wel duidelijk dat ik geen sociale media aanhanger ben, ik heb daar zinnen meestal veel voor nodig om zaken goed uit te leggen.
Korte zinnen ophoesten is niet direct mijn stijl.

Dus ja, ik post hier lange stukken leesvoer, voor jullie ontwikkeling en ook voor de mijne, dit op meerdere manieren.
Je kan alleen zaken goed uitleggen als je er over hebt nagedacht en het zelf goed begrijpt en dan kan je anderen hopelijk een goed verhaal bieden.
Jullie willen het verschil niet weten van mijn uitleg capaciteiten toen ik op CO begon en waar ik nu ben, mijn toenmalige Chef Wijnand, werd regelmatig gek van me. :+
Dat resulteerd nu ondermeer tot hele duidelijk e-mail's aan mijn klanten waar ik complimenten over krijg, als ik technische zaken uitleg betreffende mijn werk.

Terug naar de electronica, ik ga zoeken of ik ene TVS diode heb die wat spanning betreft past bij de schakeling en pas het schema dan aan.
De LT3081 kan een vrij grote "reverse" spanning aan volgens de datasheet maar het is beter het zekere voor het onzekere te nemen en als ik de TVS op voorraad heb,
waarom zou ik hem dan niet gebruiken.
De extra TVS staat al in de laatste revisie van het schema.

Even een paar plaatjes betreffende het gebruikte kastje.
Dit is de voorkant, en daar staat met potloot de bruikbare afmeting op aan de binnen zijde.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-23.png

.
Als jullie een indruk willen hebben van de indeling op de voorzijde dan is dit voorlopig hoe ik er over denk.
Geen mooie foto maar goed genoeg voor de indruk.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-24.png

.
De TO3 LM117 regelaars zijn ook al geboord achter op het kastje, maar nog niet voor de echt vastgezet, alleen om te kijken of het goed past.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-21.png

.
Ook dit is weer geen beste foto, maar ook hier is weer zichtbaar hoeveel ruimte er is in het kastje.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-22.png

.
De rest van het kastje wordt in het LM317 topic geplaatst.

Sine
Ik heb problemen zat in mijn hoofd, een deel wordt hier op CO zichtbaar als toevoegingen op andere schakelingen. 8)7

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Mooi Bram, mijn waardering bewondering.

haasje93

Golden Member

Ha Bram,

Ik heb fixtures liggen voor een Tek 575 curve tracer. Dit is een volledig lege versie, zodat je er zelf iets in kunt maken. Het nummer is 013-073.

Voor de foto had ik het dekseltje eraf gehaald.

De steek is +-19mm, maar ik vermoed dat het net iets minder is, want hij gaat in mijn meters soms wat lastig..

De afmetingen van het doosje: 50x25x15mm
Als je wilt stuur ik wat naar je op. Heb er jaren geleden een aantal op een beurs gescoord. :)

Mocht het net aan de krappe kant zijn, kan je het altijd nog als toevoeging gebruik aan een iets groter kastje.

Groet,
Christiaan

If a cluttered desk is a sign of a cluttered mind of what than is an empty desk a sign?
blackdog

Golden Member

Hi Christiaan, ;)

Dank je voor het aanbod, maar ik denk dat de module wat te klein is voor wat extra Electronica en b.v. een BNC connector.
Om een wat betere indruk te krijgen van deze TEK module heb ik met Google gezocht voor plaatjes en uitleg, verschillende van deze modules gezien.
Daarna gekozen voor video in Google, daar kreeg ik hele andere "modules" te zien met het TEK partnumber *grin*

OK Weinig tijd voor nog wat extra bouwen gehad, maar wel tijd om over onderdelen van de schakeling wat verder na te denken.
Wat hier uitgekomen is laat ik zien aan de hand van de nieuwe schema plaatjes.
Nu eerst het voedingsdeel, de uitgangspanning wordt waarschijnlijk wat hoger dan de 22V, maar dat komt zo, nu staat als max 24V aangegeven voor de stroombron voeding.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-26.png

.
Ik wil het nog even hebben over de stroom instel weerstand, dat is R5 hier in het schema en deze heeft de waarde van 1K21, mag ook 1K2 zijn.
Dat er 1K21 staat komt omdat ik deze in mijn bakjes heb liggen, maar waarom ik het even aantip is dit, volgens de datasheet kan de waarde rijm 10% variëren!
Dus of het nu 1K15 of 1K25 is, dat hangt net af van het IC dat je er inprikt.
Bij mij is hij zo uitgekozen dat de schakeling ruim de 200mA kan leveren, zodoende staat er in het schema ~230mA.

Dan is de TVS diode in dit schema weg gehaald en hij is verplaatst naar het schema van de stroombron.
C9 en C2 werken samen en is maar een deel van de ontkoppeling van de stroombron voeding, op de banaan klemmen komt nog meer ontkoppeling,
wat jullie hier dus zien met C9 en C2 is de lokale ontkoppeling op het voeding printje.

Dit is de bijgewerkte versie van de stroombron, er is nu goed te zien waar de banaanbussen komen worden aangesloten.
En verder is de belangrijkste aanpassing de configuratie rond de basis van d BC550c van de Darlington, dit bespreek ik zo bij de volgende foto.
In het Rood rechtsboven in onderstaande schema is de ontkoppeling te zien samen met de TVS diode die voor nu naar 27V is gegaan als ik echt 24V nodig heb.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-27.png

.
Dan nu wat uitleg waarom de aanpassingen gedaan zijn.
Dit plaatje is in twee stukken gedeeld, links de oude toestand en rechts de nieuwe situatie.
Oja waarom gebruik ik vaak Engelse tekst, dat is omdat ik soms dingen op EEVBLOG plaatst.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-28.png
.

Ok, oude situatie is aangepast omdat als er geen DC path is van de stroombron dan gaat er vrij veel stroom lopen in de basis van de BC550c.
Rechts onder in het oranje kader laat zien wat er gebeurd als er geen DC path is.
De OpAmp kan maximaal 35mA sourcen, dat is leveren aan de basis van de BC550c.
Dat gaat hij ook doen, dit omdat de OpAmp het DC niveau aan de inverterende ingang gelijk wil maken aan het niveau op de +ingang.
Ik neem dan even de maximale waarde op de +ingang van 1V voor 100mA stroom bij normale werking.

De diode getekend in de +voeding van de OpAmp geeft het verlies aan intern van de OpAmp, die diode is dus de transistor in de OpAmp die de uitgang omhoog trekt.
Omdat er dus geen stroom door de collector loop (want deze is niet aangesloten) hier even aangegeven als een enkele BC550c,
blijft de OpAmp steeds meer stroom sturen in de BC550c tot dat de stroombegrensing van de OpAmp ingrijpt en dat is rond de 35mA voor de OPA140 serie OpAmp's.

Nu vind ik dat 35mA in een basis van een BC550c sturen wel een beetje te veel van het goede.
De datasheets van Philips en On Semi geven 100mA als maximaal aan.
Dus niets gaat er in principe stuk, maar door de grote stroom die de OpAmp moet leveren kan hij lekker warm worden.
Dit warm worden kan als je daarna met kleine stromen gaat testen, drift opleveren als de OpAmp weer naar zijn normale toestand gaat.
Dus ik vond dat ik effect zo veel mogelijk wil beperken.

In het oranje kader aan de rechter zijde is de basis weerstand verhoogt in waarde naar 3K3,
dit levert een maximale stroom door de basis op, naar een veel lagere waarde van 3.2mA.

Ook de verliezen rond de Darlington heb ik nog wat lager gemaakt de 4.7 Ohm weerstand is verlaagt naar 2.2 Ohm en ik heb de serie diode die daar ter beveiliging zit
veranderd van een 1N5817 naar een 1N5819.
De 1N5819 heeft een hogere drempelspanning maar nu ook weer niet zo veel dat ik het een probleem vind.
De drempelspanning bij 200mA door de diode is 350mV gemeten.
Ook de sperspanning heb ik gemeten, een stuk of 10 dioden heb ik getest op 51V en de datasheet geeft minimaal 40V op.
Ik vind deze sperspanning ruim voldoende voor mijn toepassing.

In de groene kaders staan met een natte vinger berekende spanningen, bij een 200mA stroom.
Die stroom treed dus op als er b.v. een 100Ω weerstand is aangesloten en de modulatie maximaal wordt ingesteld.
Ik heb ongeveer 900mV genomen voor de Darlington als minimale lineair spanning.

Ik heb de spanningen geprobeerd te simuleren op de scoop, het onderstaande plaatje is dus geen meting maar een verwachting als ik ga testen.
De groene trace is de Massa of beter de "0" referentie.
De blauwe trace is de 22V voeding voor de stroombron.
De lila trace is het minimale niveau, dat is dus de spanning over de 10Ω sense weerstand en daarbij de minimale spanning dat de Darlington nog lineair werkt.
De gele trace is de gemoduleerde stroom, er is wat ruimte aan de bovenzijde maar dat is niet voldoende als de spanning over de 2,2Ω weerstand en de diode drempel nog bij opgeteld wordt.
Dus daarom staat op het ogenblik 24V in het voeding schema, en de metingen gaan uitsluiting geven of bij de 100Ω er voldoende ruimte is.
Het is allemaal niet super belangrijk of het nu 24V met zijn of 22V, behalve wat mijn voeding kan leveren bij een lage netspanning van zeg 220V en dus de maximale stroom.
Het is altijd mogelijk een externe voeding te gebruiken, 50V moet eventueel mogelijk zijn, als er maar niet de maximale stroom getrokken wordt, dit i.v.m. de dissipatie van de Darlington.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/Dynamic-Range-01.png

Mooi, leeg getyped!

SHOOT!

Groet,
Bram

PS
Ik vergeet nog iets...
Over de nieuwe basis weerstand van 3K3 staat nu een RC comby.
De BC550c heeft ongeveer 10pF ingangs capaciteit en dat zou met de 3K3 weerstand een kantelpunt geven rond de 2MHz als je ook nog wat paracitaire capaciteiten mee rekend.
Dit geeft extra fase verschijving die dan weer gecompenseert moet worden door de condensator tussen de uitgang van de OpAmp en de inverterende ingang.
Dat resulteerd dan weer in een kleinere bandbreedte van de schakeling.

De 2N2 condensator en de 100Ω weerstand corrigeren dit weer naar de oude situatie en dit dan zonder de grote basis stroom door de BC550c in de fout situaties.

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi!

Ik heb vrij groot aantal metingen gedaan en ben nog niet helemaal klaar daar mee, maar ik heb voldoende materiaal om er een "post" van te maken denk ik.
In een vorige post had ik al aangegeven dat de aansturing van de Sziklai Darlington paartje had aangepast aan de basis van de BC550c transistor.
Dit is hoe het printje is aangepast met deze componenten.
Ik heb deze manier gekozen van montage omdat naast de BC550c op de print weinig ruimte beschikbaar is.
En zoals zichtbaar naast de print is het niet zo moeilijk de drie componenten samen te brengen zodat het maar één weerstand breed is.
Kijk ook eens oe de componenten zijn samen gesoldeerd, daar is over nagedacht, uiteindelijk was dit de meest nette manier, één draad van de Cer. condensator en één kant van de 1/8 wat metaalfilm weerstand
worden gebruikt om door de print te steken.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-30.png

.
Hier is het netwerkje gemonteerd in het rode kader.
In het groene kader bevindt zich de hier 2.2Ω weerstand die in serie staat met de stroombron uitgang (ingang eigenlijk)
Deze weerstand is in het volgende schema terug gebracht naar 1Ω
De beige weerstanden zijn 5K veel beter dan 0,1%, dat is niet nodig, maar deze had ik al meer dan 20 jaar liggen en 4K99 of 4K75 had ik op het ogenblik niet zo veel.
In het oranje kader is nog de tegenkoppel condensator zichtbaar die daar nu is weg gehaald, dit omdat ik moest experimenteren met deze condensator.
In het IC voetje is nog net de 0,47uF ontkoppel condensator zichtbaar die over de voedingspennen staat, kan praktisch niet korter voor through hole montage.
Vroeger kon je IC voetjes kopen met de condensator er in, meestal gebruikt voor digitale schakelingen.
De print is wat je hier ziet wel flink veranderd, het is niet anders als je het niet uitgebreid getest hebt, van wat je hebt uitgedacht.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-31.png

.
Hier is zichtbaar dat er wat printpennen zijn gemonteerd, zodat ik hierop makkelijk de verschillende compensatie condensatoren kan monteren.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-32.png

.
Dit is een voorbeeld hoe deze condensatoren geplaatst worden.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-33.png

.
Dit is de test setup die ik heb gemaakt voor het doen van de metingen aan deze schakeling.
Linksonder dus de print van de stroombron schakeling.
Links boven de BNC modulatie ingang, met de 50Ω afsluitweerstand voor de functie generator.
De linker 10 slagen potmeter stelt de stroom in en de rechter 10 slagen potmeter is voor het voedingsprintje dat rechts boven gemonteerd zit.
Dus daarmee kan ik de voeding die uit dit printje komt instellen, 100mA bij 100Ω load met 22,5V voeding is niet mogelijk dit 100% te moduleren, helemaal "save" zit je bij 26V voeding.
Dat is niet mogelijk met mijn trafo's maar ik had al aangegeven dat je ook een externe voeding kan gebruiken zodat dit wel mogelijk zou zijn.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-35.png

.
Als je goed kijkt kan je zien dat het een redelijk chaos op de stroombron print is :+
Kijk maar op de foto onder deze tekst!
De rede, dat si de Sziklai Darlington, die is verwijderd, werkt in deze toepassing niet optimaal.
Een deel wat niet optimale werking betreft begrijp ik zelf nog niet goed genoeg, dus dan kan ik ook verder geen poging doen dit hier te gaan uitleggen zonder mijzelf belachelijk te maken. 8)7

Dus wat moet ik dan, dan toch maar een MOSFet gaan gebruiken.
Ik had al eens uitgezocht welk type hiervoor gebruikt zou kunnen worden en het is de IRF510 geworden.
De rede is deze, zijn interne capaciteiten zijn voor zijn te dissiperen vermogen laag.
Ik heb zelf geen MOSFet op voorraad, die gunstiger is wat dit betreft.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-36.png

.
Ik wil nog even terug naar de overzichtsprint rechts bovenaan is zichtbaar dat de 20V trafo wikkeling eerst door een commonmode spoel gaat.
Daar anders er zeer veel commonmode storing zichtbaar is als er een hogere weerstand voro de belasting van de stroombron gebruikt word, zoals mijn testen met een 1K weerstand bij een stroom van 1mA.
Dat was niet niet voldoende, ook de functie generator die via mijn scheidingstrafo was aangesloten verzorgde extra commonmode storing, ook dit apparaat heeft natuurlijk een geschakelde voeding...
Daar was dus wat ferriet nodig om de coax kabel die de modulatie ingang stuurt, hier twee typen waar ik mee getest heb.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-37.png

.
Dit is nu het schema geworden, ik heb ook nog met een OpAmp getest die nog wat beter is dan de hier getoonde OPA2140.
En dat is de hele mooie Analog Devices AD4625-2, deze heeft een 2x zo hoge slew rate en een zeer goede fase ruimte!
Een redelijk lage offset spanning en een zeer hoge openloop gain van typical 150dB bij +-18V voeding.
De AD4625-2 is wat mij betreft de beste OpAmp in deze schakeling, dan de OPA2140 en ik heb ook nog de CA3240 getest, die redelijk goed bruikbaar is als je niet te veel eisen stelt.
Voor DC maakt het niet zoveel uit, maar wil je het AC netjes hebben, hou je dan aan de voorgestelde Opamps.

Het schema is er met de IRF510 simpeler op geworden, wat natuurlijk mooi is.
Ik heb geen HF generatie verschijnselen gedetecteerd met deze stroombron schakeling.
De gate van de IRF510 is met een lage waarde van R43 is deze schema versie verbonden, de voorgestelde OpAmps kunnen de interne capaciteiten van deze MOSFet goed aan.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-40.png

.
Even wat over de stabiliteitstesten, dat doe ik bijna altijd met blok of puls signalen.
Daar het modulatie signaal eerst door extra OpAmp gaat met een inverterende ingang, zal je deze OpAmp eerst moeten compenseren op een zo klein mogelijke aberratie van je aangeboden testsignaal.
Dus op de BNC modulatie ingang van deze schakeling is een 50Ω afsluit weerstand gemonteerd, dit zorgt er voor dat het aangeboden signaal zo schoon mogelijk is.
Daarna ga je met de scoop probe kijken op de uitgang van deze OpAmp welke pin-1 is.
Hou er rekening mee, dat OpAmp voor het hier gebruikte frequentie bereik dit gewoon mogelijk is, ga je Opamps gebruiken die op lage gain staan ingesteld en een slew rate hebben van 100V/uSec.
Dat kan je probe tip die gemiddeld 10Meg en 15pF is voor een vrij grote afwijking zorgen, dit vooral bij OpAmp meteen lage fase marge.
Kom je dat tegen, dan kan je een FET probe gebruiken die vaak onder de 5pF zit als capaciteit.
Een goedkopere oplossing is een 1:10 deler met b.v. 500 en 56Ω wat ongeveer wel klopt, het gaat je om goede weergave van de realiteit, de 56Ω uitgang gaat dan met een kort stukje 50Ω coax naar je scoop.

Ok, ik kijk dan als eerste bij het maximale signaal op de OpAmp uitgang (pin-1) dat nodig is om de OpAmp te moduleren, start bij 1KHZ en ga dan omhoog naar 100Khz.
Ik kijk dan naar de slingers op de twee flanken en pas in het hierboven getoonde schema de condensator C26 aan, ik kwam uit voor de OPA2140 op 6,8pF en voor de AD4625-2 op 15pF.
Kijk ook altijd bij 1:10 van het maximale signaal het AC gedrag van een OpAmp is afhankelijk van de signaal sterkte, vooral bij groot signaal dat zou hier b.v. 10Vtt zijn.
Het voordeel is bij deze schakeling is voor de trap waar ik het nu over heb, dat het voor de OpAmp een "klein" signaal is, bij maximale modulatie staat er maar 2Vtt op de uitgang.
Maar ik test toch altijd bij meerdere signaal niveaus.

Hieronder het signaal uit deze eerste OpAmp na het afregelen voor minimale aberraties.
Er is op beide flanken nog een zeer kleine overshoot zichtbaar, dit heb ik expres zo gelaten om de bandbreedte zo groot mogelijk te houden.
Deze meting is dus bij 2Vtt op de uitgang en bij kleinere signalen is er maar heel weinig verschil in de signaal kwaliteit.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-41.png

Mooi, dan nu metingen aan de stroombron zelf.
Eerst even vertellen welke kleur van de scoop traces aan welk punt van de schakeling hangt.
De gele trace is de spanning over de 10Ω sense weerstand in de Source van de IRF510 MOSFet.
De blauwe trace is de OpAmp uitgang en dus dan ook de Gate spanning van de IRF510.
En de groene trace is de spanning op de Drain met een 100Ω weerstand naar de +24,5V voedingspanning.
Lila geeft het "0" niveau aan.
De meeste meetgegeven staan al in het plaatje vermeld en ik geef dan per plaatje nog wat extra info.

Hier is de meetfrequentie 1KHz en de stroombron is maximaal gemoduleerd, de scoop vertekend het plaatje wel een beetje, maar dat komt door de resolutie van de scoop en de resolutie van het plaatje.
De vervorming die in blauw is aangegeven in de foto is gemeten over de sense weerstand, daar de Analyser een vrij lage ingangsimpedantie heeft met een grote ingangscapaciteit.
Voor deze lage frequenties is dit echter geen groot probleem, stoom door de Drain is dan nog vrij goed de stroom door de Source.
Wat ik hier laat zien is dat de OpAmp hard moet werken om de onderzijde van de gele trace tegen het "0" niveau te krijgen.
De blauwe trace welke de OpAmp uitgang is (pin-7) gaat helemaal naar zijn negatieve voedingsaansluiting (het is een RR OpAmp)
De MOSFet wordt ver beneden zijn VGSoff aangestuurd om de minimale stroom te krijgen die nodig is bij deze test.
Het net clippen is in alle drie de traces zichtbaar, maar bij de OpAmp uitgang het best.
In het oranje kader bij de groene trace loopt de drain tegen de voeding aan (hou er rekening mee dat dit signaal geïnverteerd is t.o.v. de andere signalen)
Ondanks het "geweld" aan de OpAmp uitgang, is de gemeten vervorming hier maar 0,37%.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/Clip-1KHz-100Ohm-100mA.png

.
Deze meting is bij 10KHz uitgevoerd, zelfde signaal niveau, de uitgang van mijn Analyser die ook het ingangssignaal levert is niet veranderd.
Dat ik hier de Audio Precision generator uitgang gebruik, komt omdat als ik de modulatie minder ver uitstuur de vervorming sterkt zakt
en dan komt ik in de buurt van de vervorming van mijn functie generators, de Audio Precision generator is zeer schoon, zelfs bij 100KHz.
Let op de signaal vormen, de OpAmp uitgang komt met het zelfde signaal niet meer zo ver negatief, oorzaak, de OpAmp heeft minder gain beschikbaar op deze frequentie en de interne capaciteiten van de MOSFet gaan meer meespelen.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/Clip-10KHz-100Ohm-100mA.png

.
En dit is de meting bij 100KHz.
Hier is nu zichtbaar dat de versterking een beetje begint te dalen en de OpAmp het steeds moeilijker krijgt, op alle golfvormen is nu vervorming zichtbaar.
Met een sinus signaal dat niet 2 maar 1,8Vtt is, ligt het -1dB punt met de OPA2140 op 600KHz.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/Clip-100KHz-100Ohm-100mA.png

.
Zo nu leeg getyped...
De metingen die nog gaan volgen zijn bij kleinere stromen en hoger weerstands waarden in de stroombron uitgang.
Maar dan moet ik eerst nog meer aandacht geven aan de commonmode problemen.

Wat mij betreft een schakeling waar ik tot nog toe al aardig wat extra van heb geleerd heb.

Ik zeg dan weer SHOOT!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi,

Ik ga hier in het kort even een meting laten zien.
Dit gaat om het testen van de impedantie van de stroombron.
Dat is vrij lastig om goed te meten...

Dit is ook afhankelijk van hoe je stroombron is opgebouwd, in de application note van TI (eigenlijk National en Bob Pease) AN-1515.pdf,
kan je zien hoe je de impedantie kan meten van een Howland Current Pump.
Dat is mijn schakeling niet, en de techniek is dan ook hier niet bruikbaar.

Ik heb wat testen gedaan om een indruk te krijgen van mijn schakeling betreffende de impedantie, eerst even het schema wat ik daarvoor gebruikte.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-45.png

.
Het voordeel bij gebruik van een MOSFet is, dat de Drain zich zelf al als een stroombron gedraagt en de OpAmp dit uiteindelijk nog beter maakt.
Een flink deel van het schema heb ik weer verwijderd voor het overzicht.
De weerstand is weer de 100Ω waar ik de meeste andere testen ook mee gedaan heb, alleen is nu de stroom door de weerstand 75mA.
Boven de 100Ω weerstand heb ik een 50Ω weerstand opgenomen die uiteindelijk de belasting is voor de functie generator.
Dit injectiepunt voor het testsignaal is AC gekoppeld, want bijna 24V op de uitgang zetten van mijn functie generator is een beetje dom, ondanks de ingebouwde beveiliging.

Ook staan in het schema de parasitaire condensatoren getekend in het blauw, deze zijn dominant over de print en OpAmp capaciteiten, daarom heb ik deze er niet bij getekend.
Wil je de capaciteiten weten, kijk dan in de datasheet van de IRF510, let ook op, de capaciteiten zijn afhankelijk van de spanningsniveaus aanwezig op de aansluitingen van de MOSFet.

Door nu een sterk AC signaal op de drain te zetten met mijn functie generator, kan ik op over mijn sense weerstand en wat beter nog op de OpAmp uitgang het fout signaal zien.
Tenminste dat was mijn hoop...

Deze metingen zijn knap lastig, vooral omdat de fout signalen nogal klein zijn en dan de commonmode storingen weer de kop op steken...
Als deze metingen zijn uitgevoerd met de OPA2140 OpAmp.

Hier is het testsignaal 2Vtt bij 100KHz en 100nSec flanken, de groene trace is het testsignaal.
De gele trace is het error signaal over de Sense weerstand en de blauwe trace is de OpAmp uitgang.
De traces zijn allen AC gekoppeld, anders was het signaal niet in beeld te brengen doordat het DC signaal groot is t.o.v. het AC signaal.
Als je goed kijkt is de blauwe OpAmp uitgang een klein beetje anders.
De prut op de gele en blauwe trace is het commonmode stoor signaal.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/Z-testing-100KHz-SQR-100nSec-Flank.gif

.
Dit is een meting met een 100KHz sinus signaal, nu is er in de gele trace vrijwel niets te zien, alleen in de blauwe trace en dat is de OpAmp uitgang is de sinus te herkennen.
Deze meting is zonder middeling genomen alleen met een extra 20MHz filter.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/Z-testing-100KHz-Sine.png

.
Om nu goed te laten zien wanner de eigenschappen slechter worden, heb ik een meetfrequentie van 1MHz gekozen.
Nu komen de foutsignalen goed uit de ruis en heb ik ook de ruis flink de kop in gedrukt door 32x te middelen zoals in dit scoopplaatje te zien is, het menu voordeze actie heb ik hiervoor aan gelaten.
De OpAmp kan bij deze frequentie niet goed meer zijn werk doen, en de capaciteiten van de MOSFet gooien steeds meer roet in het eten.
Deze effecten zijn nog sterker als ik b.v. een 1K weerstand zou gebruiken bij bij zeg 7,5mA, de "Miller capaciteiten" in de MOSFet gaan dan veel meer meespelen.
Even voor de duidelijkheid, dit is/wordt geen "One Size Fits All" stroombron, het is een leuke toevoeging, met goede specificaties boven de zeg 10mA voor AC gebruik tot 100KHz.
Wat DC betreft is hij zeer goed, daar had ik nog weinig over verteld, maar ik heb de DC getest bij 100mA stroom en met een 6.5 digit meter over de sense weerstand gemeten,
binnen een half uur was de drift niet meer dan 2PPM.
Dat houd natuurlijk niet in dat bij allerlei nadere stromen en als hij eenmaal is ingebouwd het ook zo goed is, het is een eerste indruk.
Ik heb bij de 100mA ook nog de ruis gemeten over de 100Ω weerstand deze was bij 22KHZ bandbreedte net onder de 30uV, wat zeer goed is.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/Z-testing-1MHz-Sine.gif

Met dit 1MHZ Sinus signaal kan je zien wat eigenlijk ook al zichtbaar is bij de 100KHz blok, dat bij deze frequenties het geen mooie stroombron meer is.
Ik ga nog nadenken hoe ik de kwaliteit van een stroombron goed kan gaan meten, maar voor deze schakeling ben ik tevreden met wat ik tot nog toe heb gezien/gemeten.
Ik ga de IRF510 netjes op de print zetten, en alle onnodige onderdelen van de print verwijderen.

Verder hoop ik morgen mijn bestelde onderdelen binnen te krijgen, anders wordt het vast maandag, Reichelt is niet zo snel.

Shoot en gegroet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Mooie beelden weer, dank je, bij die hogere frequentie zal de impedantie van je voeding (lt3081) ook aanmerkelijk worden, heb je enig idee hoeveel?

blackdog

Golden Member

Hi rwk, ;)

Ik weet niet precies hoe je het bedoeld, dit betreffende de voeding met de LT3081?

Laat ik er vanuit gaan dat je de Ri van de LT3081 bedoeld bij de hogere frequenties, in de datasheet is daar weinig over te vinden.
Er zijn natuurlijk wel de plaatjes van de transiënt response, maar de daar getoonde response is grotendeels afhankelijk van de gebruikte condensatoren.
Precies het zelfde als voor bijna ieder andere lineaire voeding.

In mij NA voeding met de twee OpAmp kan je wat grafiekjes vinden betreffende de Ri over een groot frequentie gebied van die voeding.
Hierin staan onder meer de power transistor configuratie en de RC netwerkjes die over de uitgang staan.

Bij de LT3081 voeding in mijn test opzet, zit een gewone alu elco van 10uF en een 2,2uF Cer. condensator van zeer goede kwaliteit.
Deze 2,2uF komt van een sloop print, ik vond ze opvallend groot en vermoede hierdoor goede eigenschappen.
Hij meet ook zeer goed op de 100KHz stand van mijn RCL meter, dus lokaal op de voedingsprint zal de Ri ruim beneden de 1Ω zitten.
De bedrading naar de stroombron bepaald denk ik bij deze testopzet de Ri van de voeding.

En dan heb je ook nog de ontkoppeling op de stroombronprint zelf, deze is ook uitgevoerd met een zeer goede condensator.
Dat is de Oranje druppel tantaal van 22uF bij 33V die zo kort mogelijk bedraad is voor het verkrijgen van een zo laag mogelijke impedantie op het voeding’s punt.
Ook deze oranje Tantaal is uitgezocht op de RCL meter, deze was ook beter dan de meeste andere condensatoren rond die waarde, die ik beschikbaar had.

Het gaat hier om een punt waar je de belasting aanknoopt van de hier getoonde stroombron, in principe is de Ri van de voeding niet zo belangrijk omdat het een stroombron betreft.
Maar bij steeds hoger wordende frequenties, gaat net als de parasitaire capaciteiten ook de impedantie van het voedingspunt meespelen.
Wat ik al eerder aangaf, het was niet mijn bedoeling bij 100mA, 1MHZ een stroombron te maken die een 1Meg impedantie heeft. :+

Hieronder een plaatje van de print met nu de IRF510 netjes gemonteerd en bijna aflees wat niet nodig is op de print is verwijderd.
Behalve dat boven op de print een massa doorverbinding zichtbaar is, zijn ook aan de onderzijde meerdere massa doorverbinden aanwezig om een goed massavlak te maken.
Van de -aansluiting van de oranje druppel tantaal lopen twee van de vertinde draden die ook aan de bovenzijde zichtbaar zijn, naar beneden.
Zodat deze weer verbonden zitten aan de onderzijde van de vijf 50Ω weerstanden.
De compensatie condensatoren monteer ik nog wat netter direct op het IC en dan vind ik het mooi zat.

https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-46.png

.
Ik had ook nog een frequentie response test gedaan bij 100mA en zeg 80% modulatie, -1dB zat rond de 600KHz, dit gemeten met mijn Fluke RMS meter over de 100Ω testweerstand.
De metingen bij 1K en 10K weerstand volgen nog, maar daar de parasitaire capaciteiten zal de bandbreedte dan een stuk minder zijn.

Als je iets anders bedoelde, dan hoor ik het wel van je.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi!

Op een of andere manier voelde ik dat jullie ongeveer 500KHZ bandbreedte bij -1dB voor mijn doen, niet goed genoeg vonden... :+

Dus vanmiddag in de samplebakken van OpAmp’s gedoken om er wat moois tussen te zoeken en ik hoef jullie niet teleur te stellen!
TADA de AD8066 _/-\o_

Door de in verhouding tot de specificaties van deze OpAmp en mijn gekozen instelweerstanden en printopbouw zijn er geen compensatie condensatoren nodig op mijn printje.

Dit zijn in het kort de eigenschappen van de AD8066:
FET Input
Slew Rate 180V/uSec
Max 24V voeding
Kan zowel voor de ingang alsook de uitgang naar de voeding nul.
Offset is alleen wat hoog, max 1,5mV bij kamer temperatuur, heeft misschien offset trimming nodig voor de kleinere stromen.
Kan redelijk hoge piekstromen leveren, normaal 35mA en kortsluitstroom 90mA
Heeft een hogere 1/F ruis knelpunt bij deze OpAmp is rond de 1KHz, wil je lage ruis, dan de OPA2140 gebruiken.
Mooie lage uitgangsimpedantie van beneden de 1Ω bij 1MHZ, hierdoor kan de IRF510 Gate mooi hard aangestuurd worden.

Daar bedoel ik mee dat de Miller condensator minder belangrijk is geworden,
de Source / Drain condensator blijft echte in het schema zijn vervelende werk doen in de hoge frequenties.
Laten we eens aannemen dat de Source/Drain condensator en alle andere capaciteiten zoals bedrading 400pF zijn.
Dan is de impedantie bij 1MHz altijd kleiner dan 400Ω door deze capaciteiten.

Mooi, hier nog wat plaatjes!
Hier wordt de stroombron tot 98% gemoduleerd met een 500KHz blokgolf, de gele trace raakt nog net niet de "0" lijn.
De opgaande gele of groene flank zakt bovenaan een beetje in, dit was met een compensatie condensator niet te corrigeren, grotendeel het gevolg van de IRF510 capaciteiten.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/AD8066-100KHz-98-Procent-100-Ohm.png

.
Dit is een meting gedaan met mijn Audio precision Analyser, deze levert het 100KHz signaal.
Dit is 5V RMS over de 100Ω
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/AD8066-100KHz-5V-RMS-100-Ohm-THD-0.078.png

.
En dit meet de Analyzer wat vervorming betreft, net geen 0,08% THD bij 100KHz.
Bij de Audio Frequenties is de THD een paar duizendste van een procent, de Audio Fools zullen daar wel helemaal nat van worden,
Zeer breedbandige klasse "A" trapje dat ongeveer 0,5-Watt kan leveren, toppie! ;)
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/AD8066-100KHz-5V-RMS-100-Ohm-THD-0.078-Analyser.png

Wat mij betreft zijn er twee OpAmps geschikt voor deze schakeling en dat is de eerste waarmee ik testte de OPA2140 en
de gene die ik vanmiddag heb getest als je de maximale bandbreedte wil hebben en dat is dan de AD8066.
De andere AD4625-2 OpAmp kan je ook gebruiken die ik heb laten zien, maar die had niet echt veel voordelen t.o.v. de OPA2140,
de AD8066 levert echt een betere performance in de hoge frequenties als iemand dat nodig vind.

Bij de AD8066 als je boven de 1MHz metingen doet, merk je direct als je de koelplaat aanraakt of de 100Ω meetweerstand dat het signaal instort,
dat is normaal en heeft niets met de schakeling te maken.
Dat is de extra belasting die je lichaam vormt voor de stroombron uitgang, bij hogere weerstands waarden zoals 1K of nog hoger als stroombron belasting gebeurd dit bij veel lagere frequenties.

Het -1dB punt heb ik ook gemeten met de AD8066 en dat ligt net boven de 2,5MHz bij de 100Ω meetweerstand en tussen de 50 en 100mA stroom die ik gebruikte.
Ik heb geen enkel neiging tot generatie kunnen ontdekken met deze toch wel snelle OpAmp en daar ben ik blij mee.

Natuurlijk heb ik nog snellere dual OpAmp's in huis zoals de THS3062 wat een echte "Kick But" OpAmp is, maar het is een Current Feedback type met een slew rate van 7KV/usec en nee, dat is geen typefoutje.
Maar niet bruikbaar in deze schakeling, de IRF510 zou te veel fase verschuiving geven en dan heb je een breedband generator op je meettafel liggen...

Ik ben nu echt klaar met de stroombron schakeling, alleen nog een testje doen met een commonmode spoeltje voor de modulatie ingang.

Zoals altijd, SHOOT!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Sine

Moderator

Hooo Bram ... zo ga je me even te snel ... dit moet ik eerste eventjes verwerken ;)

Maarreh ... tantaaltjes? Jij durft. Hier kwam vandaag roze rook uit een apparaat zetten ...
Ik had zo'n ding nog nooit licht zien geven (of roze rook zien produceren)

blackdog

Golden Member

Hi Sine,

Dat ik met mijn leeftijd jou te snel af ben... wat zegt dat eigenlijk? 8)7

Net toch maar gaan experimenteren met een hogere waarde van de weerstand in de stroombron,
ik heb dan wel wat meer compensatie nodig om de aberraties klein genoeg te houden.

Dit is vooral nodig bij de snelle AD8066, ik denk dat bij de lagere stromen de IRF510 meer fase verschuiving geeft voor deze snelle OpAmp,
met als gevolg ringing die bij de 100Ω weerstand niet optreed.
Ik was toch al van plan de OPA2140 te blijven gebruiken i.v.m. de betere DC en 1/F specs.
Bij de OPA2140 zijn de aanpassingen kleiner wat extra compensatie betreft voor de hogere impedantie's in de stroombron uitgang.

Mijn uitgangspunt was DC van 1mA tot 100mA instelbaar en dan zo goed mogelijk te moduleren.
Dat ik met de Darlington begon was juist om de capaciteiten van de te gebruiken MOSFet te kunnen omzeilen.
Nu wordt toch nog mijn oren gewassen bij de kleinere stromen en hogere impedantie's, maar het valt nog redelijk te beheersen.
Deze testen haalt in ieder geval mijn twijfel weg uit tussen de keuze van de OPA2140 of de AD8066.
De OPA2140 heeft dan algemeen de beste papieren, haalt mijn gewenste paar honderd KHZ bandbreedte, is goed DC stabiel, en een lage 1/F ruis!
en hoef maar een klein beetje extra gecompenseerd te worden voor de wat hogere impedanties in de stroombron uitgang.

De AD8066 is zeer zeker goed bruikbaar, denk dan aan een 1 of 0,5Ω sense weerstand en je kan met de IRF510 een mooie snelle 1-Ampere stroombron bouwen.

Voor de liefhebbers van een snelle stroombron, kijk dan bij mijn Jim Williams stroombron, daarbij wordt een wat dikkere MOSFet gebruikt
en een Power OpAmp van LT, dat is de LT1210 met meerdere trim mogelijkheden voor een optimale bandbreedte.
Maar ook dat is geen "One Size Fits All" stroombron, deze is ontworpen voor het testen van voedingen, dus de belasting voor de stroombron is in principe laag Ohmig.

Terug naar mijn schema, ik zal de compensatie condensatoren aanpassen en voor de liefhebbers zal ik ook een AD8066 schema versie maken
met de zijn compensatie condensatoren er in voor een groter frequentie bereik, maar die versie is dan niet bedoeld voor hoge impedantie's!

Tantaal
De tantaal zit op een voeding die geen hele grote stromen kan leveren.
Verder is de voeding ook van het "Soft Start" type, dit beheest de piekstromen door de Tantaal.
Dus ik heb er zeker over nagedacht voor ik de Tantaal ging toepassen.
Ik heb hem zelfs op de meetbrug nog vergeleken met Prof tantaal in de metalen bus, deze oranje druppel was gewoon echt beter.
Wat ik al aangaf, dit is een onderdeel van een LAB voeding, geen industrie toepassing, dan zou ik wel nog verder kijken.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi,

Gisteren en vandaag het schema bijgewerkt en er nog een functie bijgemaakt die misschien handig is.
Eerst weer even het bijgewerkte schema, de compensatie condensatoren zijn hierin al bijgewerkt.

https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-50.png

.
Deze compensatie condensatoren zijn zo afgewogen dat er vrij goede eigenschappen zijn voor de grotere stromen, en dat betekend dus bij lagere impedantie’s aan de stroombron uitgang.
De stoombron volgens deze configuratie zo kneden dat hij 100mA en zeg 1mA voor AC heel goed doen, is gewoon niet mogelijk met de gebruikte IRF510 MOSFet.

Spanningsreferentie
Nogmaals, het AC gedrag staat geheel los van het DC gedrag welke zeer goed is, deze is natuurlijk afhankelijk van de gebruikte spanningsreferentie.
Hier kan iedere goede referentie voor gebruikt worden zoals de LT1021, LT1027, AD584, AD586, LT1634, REF5050, MAX6350 maar ook een als 5V referentie ingestelde TL431 maar de stabiliteit van dit IC is duidelijk minder en ook de ruis is een stuk hoger.

10 Slagen instelpotmeter
Door mij wordt een Spectrol 534 10 slagen potmeter gebruikt voor het instellen van de stroom.
Ik heb ook Bourns typen beschikbaar, maar deze hebben een hogere temperatuur coëfficiënt, dat was jammer.
Deze Bourns potmeters zijn wel gewonden met dunner draad en hebben daardoor een wat hogere resolutie dan de Spectrol, dat is voor het instellen van kleinere stromen prettiger instellen.
Natuurlijk had ik twee bereiken kunnen maken, maar dat betekend dat er nog een schakelaar bij moet komen, daar is geen ruimte meer voor.

Bij grotere stromen gaat ook de sense weerstand R15 van 10Ω meespelen, als deze echt warmer wordt zal ook deze weerstand gaan driften, dus daarom als 3-Watt model aangegeven.
Er zijn mooie TO220 en TO126 weerstanden te koop van 1% die daar goed voldoen, ik had dus via forum gebruiker 575 mooie 50Ω weerstanden verkregen en hiervan 5 stuks toegepast.

Enable aansluiting
Dit deel van de schakeling bevind zich links bovenaan.
Het is nog niet helemaal volledig, omdat ik nog niet weet of ik het ook extern moduleerbaar wil maken.
Nu ga ik er even uit dat de Microcontroler het aan gaat sturen.

De aansturing van de basis van de BC560c is aangepast, ik heb de weerstandwaarden verlaagt om meer snelheid te krijgen voor het in/uit schakelen.
De Opto is een EL814, deze heb ik toegepast omdat ik hem had liggen, kan ook vervangen worden door een TIL113 of zo.
Maar hoe rekening met de snelheid als je snel de stroombron in/uit wilt schakelen.
De EL814 is een Opto voor AC gebruik, dat wil zeggen dat hij twee anti parallel staande LED’s heeft, er wordt er bij mij maar één gebruikt.
Deze Opto paste beter op mijn printje dan de TIL113, dus het is geen moetje.

Ik heb wat plaatjes geschoten van het gebruik van de Enable aansluiting.
Deze wordt bij deze testen aangestuurd door een functiegenerator met een frequentie van 100hz, deze kan makkelijk de stroom leveren om de Opto goed te laten schakelen.
De modulatie ingang wordt door een andere functiegenerator aangestuurd de frequentie van dit signaal bij deze meting is 10KHz.
De weerstand aan de stroombron uitgang is 1K en de stroom 10mA.

Hier is in het groen het enable signaal te zien, dus als er stroom door de Opto LED's loopt wordt het signaal uitgeschakeld.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/Disable-100Hz-Mod-10KHz-01.png

.
Dit is het gedrag van de enable ingang als er wordt ingezoomd, kijk naar her rode kader, dat is de enige aberratie die optreed en welke niet makkelijk te voorkomen is in deze schakeling.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/Disable-100Hz-Mod-10KHz-OFF.png

.
Ik hoop dat deze foto het nog wat inzichtelijker maakt, ik het de OpAmp uitgang nu ook in beeld gebracht.
Hier is heel goed zichtbaar dat de OpAmp uitgang naar de -0,74V gaat als de sense uitgang de negatieve puls laat zien.
De capaciteiten van de MOSFet zorgen dus voor de negatief gaande gele trace, let wel op de tijdbasis het stoorpulsje duurt minder dan 1uSec.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/Disable-100Hz-Mod-10KHz-OFF-ErrorPuls.png

.
Hier is zichtbaar dat de aberratie alleen op de sense(scoop uitgang) aanwezig is.
De groene trace is de uitgang van de stroombron en deze is volledig schoon.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/Disable-100Hz-Mod-10KHz-OFF-ErrorPuls-Output.png

.
Uit deze metingen blijkt dat bij het in/uit schakelen de capaciteiten aan de Drain voor al bij het uitschakelen belangrijk zijn.
Ik heb te weinig metingen gedaan om dit helemaal hard te maken, maar ik denk dat ik in de goede richting zit.

Met wat aanpassingen aan de modulatie ingang heb is er voor kunnen zorgen dat het in en uitschakelen ook heel beheerst gaat.
Nu kan ik met een simpel drukknopje de stroombron aan en uit zetten en heb de mogelijkheid b.v. de stroombron PWM te moduleren,
met een externe generator of b.v. met de Microcontroler die in het apparaat ook aanwezig is en het geheel is optisch ge-isoleert!

Als laatste heb ik een temperatuur sensor geplaatst tegen het koelplaatje van de IRF510.
De Microcontroler leest dan de waarde uit en schakled de stroombron uit als deze te warm wordt.
Normaal zal dat niet gebreuren, maar als een externe spanningsbron wordt gebruikt, dat kan de dissipatie te hoog worden voor het gebruikte koelplaatje.

Dit is de temperatuur sensor met aansluitdraden die van een kousje zijn voorzien ter isolatie.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-51.png

.
Nu heb ik een lusje gemaakt in de bedrading en op deze manier komt de sensor tussen de koelvinnen gelijmd.
Dit is op deze manier gedaan om er voor te zorgen dat de temperatuurfout door de bedrading zo klein mogelijk wordt.
De "-" aansluiting van de DS18B20 heeft wat temperatuur betreft de beste verbinding met de chip in de behuizing,
dit volgens wat application notes die ik heb uitgespit van deze sensor.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-52.png

.
Beetje vreemde foto, dit was slecht te fotograferen, dus LED zaklantaarn er bij gepakt en het op deze manier geprobeerd te fotograferen.
Wat zien ik, stof!!! dat is nu wel weg spuitbus lucht en met een kwastje gewerkt om het schoon te krijgen.
Maar het gaat er om dat de sensor mooi klem zit als ook de bedrading tegen het koelelement.
De drie draadjes komen op de print bevestigt en daarvandaan gaan ze naar de Microcontroler.
Voor de gene die denken aan de capaciteit tussen de sensor en het koelelement, dit is iets meer dan 6pF, dus te verwaarlozen.
https://www.bramcam.nl/NA/NA10-CurrentSource/NA10-CurrentSource-53.png

Dat was het weer voor vandag, SHOOT!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ha blackdog, bedankt voor je uitgebreide antwoord, heeft me mooi op weg geholpen.
Dat reactiediagram had ik ook gezien en de lt3081 zal het dus niet bij kunnen houden bij 1Mc als daar ook wat inductiviteit van de bedrading bij komt, zoals jij ook zegt, kan ik er ruw vanuit gaan dat de Ri voor 1Mc oneindig is en voor DC kan ik die afronden naar nul.
Alle modulatie stroom komt dus in en uit de ontkoppel tantaal van 33uF, die heeft bij 22V een lading van 726uC terwijl bij 100mA 1 cyclus van 1Mc 0,1uC is, bij die 22V zal dat dan een rimpel opleveren van zo'n 3mV (rekenkundig).
omdat het ruw is had ik de Ri van de tantaal ook maar verwaarloosd, wel een leuk inzicht weer.