So wechseln Sie zwischen genauen Stromquellen

Ich möchte zwischen zwei Widerstandslasten umschalten, um einen Stromquellenwert zu ändern. Die aktuelle Art und Weise, wie ich es mache, ist ungefähr so:

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Wobei M1 und M4 niedrige (< 10 mΩ) Rds(on)-MOSFETs bei 8,5 V Vgs sind.

Gibt es einen besseren Weg, dies zu tun? Das Ändern von Vref ändert die Compliance der Stromquelle, daher wäre es besser, den Widerstand zu ändern. Leider ist der Wert des Widerstands (hier der dominierende Fehlerbegriff) auf 0,1 % bekannt, sodass M1 < 0,1 % von R1 (oder < 10 mΩ) sein muss, und diese MOSFETs sind etwas teuer.

Ich gehe davon aus, dass ein "echter" Schalter nicht funktionieren würde. ("real" wie in Kipp-, Relais-, Dreh- oder anderen Arten von mechanischen Schaltern.)
Ich hatte gehofft, dies elektronisch zu tun. Ich werde einige Relais überprüfen: Obwohl ich mir ein wenig Sorgen um den Widerstand dort mache, bin ich mir nicht sicher, ob er tatsächlich niedrig genug ist.
Können Sie unter der Annahme von Präzisionswiderständen die Mosfets nicht von Ihrem Erfassungspfad ausschließen? Und welche wichtigen Kriterien ziehen Sie in Bezug auf den Operationsverstärker in Betracht?
@jonk: Ich habe darüber nachgedacht, aber ich denke, ich bräuchte zwei Fets pro Widerstand (plus mindestens zwei treibende Fets). Sie müssten jedoch nicht so niederohmig sein, also würde das vielleicht funktionieren.
@jonk: Das wichtige Kriterium des Operationsverstärkers ist so ziemlich nur die Offset-Spannung (obwohl der Gesamt-Offset angepasst werden kann, also nur der Temp.-Koeffizient) und Rauschen. Das Spannungsrauschen sollte kein allzu großes Problem darstellen (niedriges µV für DC, zusätzlich zu einem Volt ist ppm, also kein Problem), und das Stromrauschen ist wahrscheinlich ähnlich unwichtig (nA zusätzlich zu a mA ist kein Problem). Das Rauschen im Instrumentenverstärker, der dies liest, ist viel problematischer. Dort beträgt das Grundrauschen jedes verfügbaren Instrumentenverstärkers ~0,5 µVp-p, was den Messboden des Instrumentenverstärkers festlegt.
Mein Gehirn ist gerade woanders und das grobe Design in meinem Kopf ist es wahrscheinlich nicht wert, als Antwort geteilt zu werden. Es verwendet zwei Operationsverstärker, mit einem (+) Eingang auf einer Seite eines Präzisions-R und mit dem (+) Eingang des anderen Operationsverstärkers auf der anderen Seite desselben R. Einer der Operationsverstärkerausgänge steuert den (-) Eingang von an der andere. Und es gibt noch mehr. Es kann übertrieben sein. Ich habe im Moment einfach keine Zeit mehr damit herumzuspielen.
@jonk: Hm. Du hast mich fasziniert, aber ich bin mir nicht sicher, wohin du im Moment gehst.
Ich begann mit einem High-Side-Sourcing-Transistor, der durch ein Präzisions-R und dann in die geerdete Last floss. Ein Opamp-Ausgang treibt den Sourcing-Transistor mit seinem (+)-Eingang an den Knoten, der von der Genauigkeit R und der Last gemeinsam genutzt wird. Der Ausgang eines anderen Operationsverstärkers treibt seinen (-) Eingang und einen Widerstandsteiler (angepasst, aber nicht präzise), dessen mittlerer Knoten den (+) Eingang eines dritten Operationsverstärkers treibt. Der (+)-Eingang dieses zweiten Operationsverstärkers kommt von der anderen Seite des Präzisionswiderstands, aber sein (-)-Eingang kommt vom Ausgang dieses dritten Operationsverstärkers ... und jetzt können Sie sehen, warum ich ihn nicht posten möchte ..
Das werde ich, wenn Sie darauf bestehen. Aber es ist nur rohe Gewalt. Außerdem habe ich Dinge nicht berücksichtigt und bin mir nicht sicher, ob es hier wirklich nützlich sein wird. Schade, dass ich den Schaltplaneditor hier nicht in Kommentaren verwenden kann.

Antworten (1)

Du machst dir das Leben unnötig schwer. Anstatt beide Messwiderstände zu schalten,

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Außerdem sollten Sie sich die Rds(on)-Bewertung Ihres MOSFET genau ansehen. Normalerweise wird die Bewertung bei großen Strömen angegeben. Da Sie es nur mit maximal 100 mA zu tun haben, können Sie wahrscheinlich mit einem billigeren FET davonkommen.

Irgendwelche guten Empfehlungen für FETs? Ich habe Probleme, sie zu finden (es gibt so viele), und sie geben häufig nur Rds (on) für einen Strom in den parametrischen Suchen von Mouser und Digikey an.
Entschuldigung, dies ist keine Website mit Kaufempfehlungen. Wählen Sie einen Hersteller aus und beginnen Sie mit dem Drilldown.
@AndrewSpott schau nicht auf Rds_on für den "aktuellen" Wert, Rds_on wird vom Vgs-Wert gesteuert, der Strom durch Drain-Source wird als "Ausgang" für eine bestimmte Kombination von Vgs und Rds_on bereitgestellt.
@KyranF: Sie können unterschiedliche Ströme und Rds (on) mit denselben Vgs haben: siehe zum Beispiel mouser.com/ds/2/302/BUK7K8R7-40E-840659.pdf .
Auch @WhatRoughBeast: Ihre Lösung verliert auch an Präzision. Der Widerstandsfehler erhöht sich jetzt (ungefähr um den Faktor zwei ...), es sei denn, ich möchte 0,05-%-Widerstände kaufen (die viel teurer sind).
@AndrewSpott Wenn Sie sich auf Abbildung 7 beziehen, lesen Sie es meiner Meinung nach falsch - der Vgs-Wert steuert im Wesentlichen Rds_on, und für einen bestimmten Vds erhalten Sie die angezeigten aktuellen Werte. Wenn Sie von Abbildung 11 sprechen, dann ist das wahrscheinlich eher ein Problem der Physik der Elektronentransportfähigkeiten und des Materialengpasses (und der Erhöhung des Widerstands) bei hohen Ids-Strömen ... Der Betriebsbereich, in dem Sie diese wahrscheinlich verwenden wird jedoch bei weitem nicht in die Nähe dieser Probleme gehen.
@AndrewSpott R1 und R2 in Ihrem Diagramm haben im Wesentlichen die gleiche (wie innerhalb von 10%, das ist technisch gleich!) Toleranz wie R1 und R2 in dieser Antwort für die gleiche aktuelle Genauigkeit. Wenn Sie anders denken, müssen Sie verstehen, warum Sie das denken, und daran arbeiten, bis Sie diesen Kommentar verstehen.
@Neil_UK: Ja, ich habe nachgerechnet und mich geirrt, es stellt sich heraus, dass es tatsächlich weniger ist, obwohl das für mich überraschend ist.