Verständnisfrage Konstantstromquelle mit Transistor und FET

  • Ich beschäftige mich als Elektronik-Laie gerade mit Konstantstromquellen und habe die KSQ aus Pesis DMX-Receiver (Abb.1) nachgebaut. (Hängt an einem Microcontroller-Ausgang) Ich möchte aber gerne wissen, wie genau das Ganze funktioniert, und habe mich deshalb eingehend mit Transistoren etc. beschäftigt.


    Prinzipiell ist mir klar, wie die Schaltung arbeitet; ich bin allerdings auf eine Frage gestoßen, die mir bis jetzt leider nicht klargeworden ist: Wie errechne ich R1?



    Um die Schaltung zu verstehen, habe ich mir zuerst mal eine KSQ mit 2 normalen npn-Transistoren angeschaut (Abb.2), die ja genau so funktioniert. Hier begrenzt R1 den Basisstrom von T1, so dass dieser nicht überlastet wird. Diesen Basisstrom an T1 kann ich mir grob errechnen, weil mir der durch R2 eingestellte Gesamtstrom und der ungefähre Verstärkungsfaktor des Transistors bekannt sind.
    Wie mache ich dies aber, wenn anstelle von T1 ein Fet sitzt? Soweit ich das verstanden habe, verhält sich ein Fet an seinem Gate (also an seiner "Basis") anders als ein Transistor. Einen Stromverstärkungsfaktor analog zum Transisitor gibt es wohl nicht, so dass ich nach der Methode in Abb.2 meinen R1 auch nicht errechnen kann.


    Ich bräuchte keine Auskunft, mit welchem Widerstandswert die Schaltung funktioniert, denn das habe ich durch Probieren herausgefunden. Mir wäre es vielmehr wichtig zu wissen, wie ich den Wert für R1 rechnerisch ermitteln kann.


    Dann hätte ich noch eine Frage: Bei der Schaltung mit den zwei npn-Transistoren handelt es sich ja um eine Emitterschaltung, d.h. die Last liegt am Kollektor. Bei der KSQ in Abb.1 ist es gerade umgekehrt, da hängt die Last am Drain des Fets. Gehe ich richtig in der Annahme, dass das in dieser Schaltung keine Rolle spielt, ich also Source und Drain vertauschen könnte?


    Vorab schon mal danke - ich bin gespannt auf die Antwort.

  • Hallo,
    R1 muss man nicht "berechnen". Aber ein paar Überlegungen sollte man schon machen.
    1) Der FET braucht keinen messbaren Gatestrom, R1 kann also hochohmig sein.
    2) Der Bipolartransistor T2 hat einen Leckstrom von Kollektor zum Emitter. Dieser ist stark temperaturabhängig
    3) Mit einem I_ce gegen Null bekommt man keinen stabilen Arbeitspunkt http://elektroniktutor.de/bauteilkunde/transkl.html
    4) Störeinflüsse reduziert man durch ein gutes SNR. https://de.wikipedia.org/wiki/Signal-Rausch-Verh%C3%A4ltnis
    Aus diesen Aspekten kann man sich nun einen Wert für R1 ausdenken.
    Will man Strom sparen, kann R1 sehr hochohmig sein,
    aber nicht zu hochohmig, damit der Leckstrom nicht die Schaltung beeinnflusst und man noch ein vernüftiges I_ce bekommt.
    Außderdem ist es evtl. aus Gründen der Störsicherheit nicht verkehrt, über R1 einen nicht zu kleinen Strom fließen zu lassen.
    Praktisch kann R1 also von einigen hundert Ohm bis einige 10 MOhm jeden Wert annehmen.
    Empfehlenswert sind eher Werte zw. ca. 10kOhm .... 1MOhm.


    Hier noch paar sehr einfache Schaltungen zum analogen Dimmen von LED:
    http://uwiatwerweisswas.schmus…D_Stromquelle_12V_Sch.pdf
    Gruß Helles Licht