Integrierte Schaltung mit spannungsgesteuerter Stromquelle? Existiert?

Da Sie außer so wenig Komponenten wie möglich keine Ausgangsimpedanz, Genauigkeit oder vieles mehr angegeben haben , möchten Sie Folgendes:

Dies nutzt die Eigenschaften eines Bipolartransistors, bei dem sein Kollektorstrom weitgehend unabhängig von der Kollektorspannung ist und der BE-Abfall vernünftig festgelegt ist. Die Spannung am Emitter liegt nahe bei Vin + 700 mV. Die Versorgungsspannung minus, die über dem Widerstand liegt. Diese Spannung geteilt durch den Widerstandswert ist der Strom durch den Widerstand, der nahe am Kollektorstrom liegt.

Angenommen, Sie möchten, dass der Ausgangsstrombereich von 0 bis 350 mA durch einen Spannungsbereich von 3,5 V gesteuert wird. In diesem Fall wäre R1 100 Ω und der Steuerspannungsbereich wäre PWR - 700 mV bis PWR - 4,2 V.

Dies ist nicht das, was ich als "Präzisions" -Stromquelle bezeichnen würde, aber für viele reale Anwendungen ist es tatsächlich gut genug. Es kann präziser gemacht werden, indem ein Operationsverstärker darum gelegt wird, um die Spannung über dem Widerstand genauer zu steuern. Sobald Sie das haben, können Sie einen PFET anstelle eines Bipolartransistors verwenden, da die Rückkopplung dafür sorgt, dass die GS-Spannung nicht so fest ist wie die BE-Spannung eines Bipolartransistors. Der Vorteil eines FET besteht darin, dass der Drainstrom gleich dem Sourcestrom (und damit dem Widerstandsstrom) ist, während bei einem Bipolar der Kollektorstrom der Emitterstrom minus dem kleinen Basisstrom ist. Da Ihr Hauptziel jedoch Einfachheit ohne Erwähnung anderer Parameter ist, wären solche komplizierteren Topologien einfach übertrieben.

Ich glaube, dass alle Lösungen auf dieser Seite bodenbezogen sind. Das heißt, wenn es lange Drähte, eine weniger als ideale Erdungsimpedanz, hohe Erdungsströme oder etwas gibt, werden sie nicht genau sein.

Dies kann aber durch sogenannte Howland-Strömungspumpen beseitigt werden . Der entscheidende Vorteil hierbei ist, dass die Last nicht an eine Stromschiene angeschlossen werden muss. Im Wesentlichen ist es ein Differenzverstärker. Bitte werfen Sie einen Blick auf das folgende Schema.

R5 ist der Strommesswiderstand, R6 ist die Last. Der Rest (R1-R4) ist Teil des Differenzverstärkers. Die Spannung an R5 ist gleich V3. Daher wird der Strom durch ihn sein$I_{R5} ~= V3 / R5$. Wenn R6 << R4, dann$I_{R5} \approx I_{R6}$. In diesem Schema gibt es immer einen kleinen Ausgangsfehler, weil ein Teil des Ausgangsstroms auch durch R4 fließt. Dies kann aber z. B. durch einen Spannungspuffer zwischen R4 und R5 eliminiert werden.

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Weitere Informationen finden Sie in den folgenden Materialien:

"Was ist eine Howland-Strompumpe?" von Kelvin Le

"Differenzverstärker bildet das Herz der Präzisionsstromquelle"

"AN-1515 Eine umfassende Studie der Howland-Strompumpe"

"Zähme diese vielseitigen Stromquellenschaltungen"

"EEVblog #579 - Precision Low Current Source" (keine Howland-Pumpe, aber interessant)

Was Petrus gesagt hat.

NB: Das Folgende ist nicht nur eine LMGTFY-Antwort (obwohl es immer ratsam ist, sich Google anzusehen, bevor Sie solche Fragen stellen.) Das Folgende weist auf eine Funktion hin, die vielen nicht bekannt ist.

Wenn Sie zu Google gehen und nach "spannungsgesteuerter Stromquelle" suchen (versuchen Sie es mit und ohne Anführungszeichen) und dann zu Bildern wechseln (oder zuerst ändern), wird eine große Anzahl von Bildern von spannungsgesteuerten Stromquellen erzeugt UND jedes ist direkt mit einer verwandten Webseite verknüpft . Eine riesige Ressource. Nicht alle davon werden nützlich oder relevant sein – aber viele werden es sein.

Über die Google Bildersuche:

Diese Webseite VCVS-Design

Sagt

• Eine der Herausforderungen beim Schaltungsdesign ist der Aufbau einer guten Stromquelle, insbesondere wenn die Last variabel ist oder der Strom mit einer Spannungsquelle gesteuert werden muss.
  Abbildung 1 zeigt eine einfache spannungsgesteuerte Stromquelle durch Verwendung von zwei Operationsverstärkern, die uns einen guten Strom- und Maximallastbereich mit einem einfachen und kostengünstigen Design bietet. Die Idee besteht darin, eine Spannung an einen Referenzwiderstand (oder -widerstände) mit niedrigem Wärmekoeffizienten anzulegen; Der Strom, der durch diesen Widerstand fließt, ist der Ausgangsstrom

Bezogen auf dieses Bild.

Von dieser Seite erhalten Sie das folgende Diagramm, das dem nahe kommt, was Mike vorgeschlagen hat.

Und VIEL mehr - siehe Bildseite oben.

Ich würde nur einen Operationsverstärker und einen Strommessverstärker verwenden.

• Holen Sie sich einen Strommesswiderstand und einen MOSFET.
• Setzen Sie sie in Reihe mit Ihrer Last. Reihenfolge und Polaritäten hängen davon ab, wie Sie Ihren Strom liefern möchten: feste High- oder Low-Rail oder keines von beidem?
• Schließen Sie die Eingänge des Strommessverstärkers über den Widerstand an.
• Schließen Sie den Ausgang des aktuellen Leseverstärkers an den + Eingang des Operationsverstärkers an.
• Schließen Sie Ihre Stromeinstellungsspannungsquelle an den - Eingang des Operationsverstärkers an.
• Schließen Sie den Ausgang des Operationsverstärkers an das Gate des FET an.
• Schließen Sie einen 0,1-uF-Kondensator vom Ausgang des Operationsverstärkers an seinen Eingang an, um ihn zu stabilisieren.

Da würde ich zumindest ansetzen. Die Grundidee ist, dass Sie einen Strommesswiderstand verwenden, um Strom in Spannung umzuwandeln, der Strommessverstärker ihn verstärkt und die große Gleichtaktspannung entfernt, dann betrachtet der Operationsverstärker die Differenz zwischen dem eingestellten Strom und dem erkannten Strom und passt ihn an der Gate-Antrieb entsprechend. Der Transistor wirkt wie eine Inverterstufe, sodass die Rückkopplung mit dem + des Operationsverstärkers verbunden wird, anstatt mit -, sodass Sie nicht oszillieren.

Sie müssen wahrscheinlich seine Stabilität über verschiedene Rauschfrequenzen testen und die Kompensationskapazität anpassen oder durch ein anderes Kompensationsnetzwerk ersetzen. Möglicherweise möchten Sie auch eine Rückkopplungsschleife mit Widerstandsteiler einbauen, um die Verstärkung des Operationsverstärkers zu verringern, aber ich bin mir nicht sicher, ob Sie dies tun müssen (die Hauptschleife reicht möglicherweise aus, um dies zu tun).