Konstant-Strom Quelle

Ist die Strombegrenzung am Netzgerät zu grob, oder nicht vorhanden, ist dieser Aufbau ein praktisches Tool für die Laborschublade.

Die Schaltung

Die beiden Dioden sorgen dafür, dass am Widerstand R2 eine ungefähr konstante Spannung anliegt. Da die Vorwärtsspannung der ersten mit der Basis-Emitter-Strecke kompensiert wird, liegen an R2 die ca. 0.7V der zweiten Diode an. Unter der für die Praxis gängige Bedingung resp. Annahme, dass\[I_{R1} \gg I_B \hspace{1.2em} und \hspace{1.2em} I_{DUT} = I_C \approx I_E \]
kann der Ausgangsstrom wie folgt berechnet werden:\[I_{DUT} = \frac{0.7V}{R_2}\]
Die beiden Bedingungen sind in der Regel erfüllt, solange nicht gerade ein fetter Leistungstransistor verwendet wird (diese haben oft ein relativ kleines B).

Im linken Bild ist in grau die Messgerätekonfiguration als Strom-Fehler-Schaltung gezeichnet. Für die Spannungs-Fehler-Schaltung wird der obere Anschluss des V-Meters am linken Anschluss des A-Meters angeschlossen.

Der Aufkleber "1A" im rechten Bild ist natürlich falsch, dem blauen Poti würde dann der für den Betrieb notwendige Rauch entweichen.
Für die korrekte Dimensionierung der Bauteile sind da noch einige Formeln wichtig.
\[P_{R1} = \frac{(U_{in}-1.2V)^2}{R_1}\]
\[P_{R2} = {I_{DUT}}^2 * R_2\]
\[P_T = (U_{in}-U_{DUT}-R_2*I_{DUT})*I_{DUT}\]
\[I_D = \frac{U_{in}-1.2V}{R_1}\]

Weil hier eine Worst-Case-Betrachtung gemacht wird, rechnet man mit 0.6V (ergibt den höheren Strom).

Wird R1 so gewählt, dass der Arbeitspunkt der Dioden relativ hoch ist, hat die Eingangsspannung keinen allzugrossen Einfluss auf den Ausgangsstrom. Dann könnte oben auch mit jeweils 1.4V statt mit 1.2V gerechnet werden, aber so nah an die Grenze sollte man nicht gehen, als dass dies eine Rolle spielen würde.

Beispiel: LED Ausmessen

Mit einem Octave Script können die Kennlinien unbekannter LEDs erstellt werden.

clf
clear
clc

I = [0.5,1,2,5,10,15,20];
U_R = [1.73,1.76,1.8,1.86,1.93,1.98,2];
U_G = [2.27,2.33,2.4,2.55,2.73,2.87,2.98];
U_B = [2.52,2.57,2.64,2.79,2.95,3.06,3.15];

hold on
grid
plot(U_R,I,'+-r')
plot(U_G,I,'+-g')
plot(U_B,I,'+-b')
xlabel('U [V]')
ylabel('I [mA]')
axis([1.6 3.2 0 22])
xticks([1.6:0.2:3.2])
yticks([0:2:22])