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.
.
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.
.
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
.
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.
.
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"
.
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.
.
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.
.
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.
.
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.
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