Analog Tipp Strommessung bei hoher negativer Versorgung

Die hier gezeigte Schaltung liefert eine genaue positive Spannung gegenüber Masse (GND), die sich proportional zum Strom in einem negativen Lastkreis verhält, ohne den Massepfad durch einen...

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Die hier gezeigte Schaltung liefert eine genaue positive Spannung gegenüber Masse (GND), die sich proportional zum Strom in einem negativen Lastkreis verhält, ohne den Massepfad durch einen Shunt-Widerstand unterbrechen zu müssen. Die Spannung an R1 (dem Shunt-Widerstand) wird durch IC1 verstärkt. Der in Basisschaltung beschaltete Q1 erhält an R4 die dem Strom proportionale, von IC1 verstärkte Spannung. Somit ist der Strom durch R4 proportional zum Strom in R1. Da IE und IC von Q1 näherungsweise gleich sind, liegt an R5 die gleiche Spannung an wie an R4 - es kann also keine negative Spannung am Ausgang anliegen. Somit ergibt sich eine positive Ausgangsspannung (0 bis 5 V), die sich proportional zum Strom durch den im negativen Zweig liegenden R1 verhält. Die Versorgungsspannung für diese Schaltung wird mit der Zener-Diode D1 und der Diode D2 erzeugt. Q2 ist als Konstantstromquelle beschaltet, R6 stellt den Strom auf knapp unter 1 mA ein. Der Strom durch Q2 muss nicht genau eingestellt werden; er sollte lediglich ausreichen, um den MAX495 zu versorgen und den maximalen Basisstrom für Q1 zu liefern. Er muss allerdings größer sein als der maximale Laststrom, damit D1 noch im niederohmigen Teil ihrer Kennlinie bleibt; darf aber nicht zu groß gewählt werden, damit die Verlustleistung in Q2 nicht zu groß wird (besonders bei hohen Versorgungsspannungen).MAX495 (IC1) bezeichnet einen Low-Power-Präzisions-operationsverstärker (Vos = 200 µV). Die Übertragungsfunktion der Schaltung lautet: Vout = ILast * R1 (1 + R3/R2).Die Spannung von D1 + D2 erzeugen die Versorgungsspannung von IC1. Sie beträgt 5,8 V, um so an R4 eine Spannung von 5 V zu erhalten. Falls kein Strom im Lastkreis fließt, fallen 0,7 V an UBE (Q1) und 0,1 V (UCEsat im OP-Verstärker) ab. Da R4 = R5, fällt an R5 die gleiche Spannung ab - Vout wird dann also 0 V sein. Diese Schaltung ist sehr flexibel und linear, sie eignet sich daher für Spannungen von -7 bis -300 V, wobei sich die Ausgangsspannung um weniger als 20 mV verändert.

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