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 Robert Heinemanns PSPICE-Seiten |
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Beispiel Ko2: Stromspiegel |
Ein Stromspiegel vermeidet die Schwäche der Konstantstromquelle mit Basisspannungsteiler,
nämlich dessen Temperaturabhängigkeit. Vgl dazu Beispiel Ko1. In Bild 1 ist die Schaltung
eines Stromspiegels dargestellt. Für den Stromspiegel soll im Folgenden die Stabilisierung des
Kollektorstromes von V2 bei Variation des Kollektorpotentials, der Temperatur und des
Steuerwiderstandes R1 untersucht werden. Die Versorgungsspannung von V1 bleibt für alle folgenden
Simulationen konstant auf 20 V. R1 kann bei Bedarf variiert werden, bleibt aber für die erste
Simulation fest auf 680 Ω. Durch einem DC-Sweep von Ua wird das Kollektorpotential von 0
bis 20 V verändert. Bild 2 zeigt den Steuerstrom -I(Ue)= f(Ua) und den Ausgangsstrom -I(Ua)= f(Ua).
Bild 1: Schaltung einer Stromspiegelschaltung
Bild 2: R1 = 680 Ω: Steuerstrom (grün) und gespiegelter Ausgangsstrom (rot)
Die Stabilisierung des Stromes funktioniert offensichtlich gut. Das war aber auch schon bei der
einfachen Konstantstromquelle von Beispiel Ko1 der Fall. Die Frage ist, ob der Stromspiegel eine
Verbesserung des Temperaturverhaltens bringt. In der folgenden Simulation wird deshalb der obige DC-Sweep
mit einem Secondary-Sweep der Temperatur (Value List: -50°C, 50°C, 150°C) kombiniert. Das Ergebnis
zeigt Bild 3:
Bild 3: R1 = 680 Ω: Temperaturabhängigkeit des Kollektorstromes für Temperaturen von -50°C (grün) bis 150 °C (blau)
Bild 3 verdeutlicht, dass die Ströme nicht nur sehr unabhängig vom Kollektorpotential sind,
sondern dass auch die Temperaturabhängigkeit des Kollektortromes sehr gering ist. Ein
Stromspiegel liefert bezüglich der Temperaturabhängigkeit offnsichtlich bessere Ergebnisse als die
einfache Konstantstromquelle aus Beispiel Ko1.
Zum Abschluss wird die Wirkung von R1 zur Steuerung des gespiegelten Stromes (-I(Ua)) gezeigt. Der primäre
DC-Sweep wird dazu mit einem Parametric-Sweep des Widerstandes verknüpft (Parametric, Global Parameter Rvar,
Value List: 330 680 1k 2.2k). Bild 4 zeigt das Ergebnis:
Bild 4: Stromspiegelschaltung: Steuerung des Stromes mit R1
Download der Simulationsdateien für den Stromspiegel:
Falls Sie die Schaltung simulieren möchten, sich aber vor der Zeichenarbeit
scheuen, oder falls Sie mit dem Simulationssetup nicht
zurecht kommen, können Sie hier die Simulationsdateien mit fertigem Simulationssetup im SCHEMATICS- oder im
CAPTURE-Format herunterladen.
Zur Simulation benötigen Sie die Euromodifikationen zu PSpice,
die Bestandteil meines Buches sind.
Damit Sie nach der Simulation automatisch die vorgefertigten Probe-Diagramme erhalten,
müssen Sie vor dem Start der Simulation in SCHEMATICS die Option
ANALYSIS/PROBE SETUP/RESTORE LAST PROBE SESSION wählen, bzw in CAPTURE im Fenster
SIMULATION SETTINGS die Option PROBE WINDOW/SHOW/LAST PLOT.
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Für CAPTURE ab V10:
Laden Sie die unten angebotene selbstex- trahierende ZIP-Datei stromspiegel_cap.exe
herunter und starten Sie dann die Entpackung durch Doppelklick auf den Dateinamen.
Das Entpackprogramm schlägt Ihnen zum Aufbewahren der entpackten Dateien den Ordner
PSpice-Beispiele vor. Ein guter Vorschlag. Starten Sie anschließend aus CAPTURE
heraus stromspiegel.opj:
Laden Sie hier stromspiegel_cap.exe (37 kB)
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Für SCHEMATICS:
Laden Sie die unten angebotene selbstex- trahierende ZIP-Datei stromspiegel_sch.exe herunter und starten Sie dann die
Entpackung durch Doppelklick auf den Dateinamen. Das Entpackprogramm schlägt Ihnen zum Aufbewahren
der entpackten Dateien den Ordner PSpice-Beispiele vor. Ein guter Vorschlag. Starten Sie anschließend aus SCHEMATICS
heraus stromspiegel.sch:
Laden Sie hier stromspiegel_sch.exe (28 kB)
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