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zoom RSS 定電流源の製作 11月3日編集

<<   作成日時 : 2016/10/30 14:38   >>

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かなり時間が空いてしまいました。今日は、可変定電流源を作って、手持ちのダイオードの特性を把握しました。
まず、定電流源ですが、基準電圧に、TL431互換のuPC1093で、5Vを作成し、これを、バーンズのダイアル付きポテンショメータ(10回転)で分圧(ダイアル目盛で、0.2%直読可能)、普通に、V-I変換を行いました。

TL431は、負荷として接続するコンデンサの容量によって発振します。今回は、大きめの電解コンデンサと、直列抵抗で対策しています。この接続を、伊藤健一氏は著書の中で、「テイコン」と命名していいたと記憶しています。本の題名は失念しました、ごめんなさい。

ポテンショメータの残留抵抗が、数Ωあったり、基準電圧のTL431の温度ドリフト、オペアンプのオフセット等を検討して、精度を我慢して、オフセット調整回路は省いています。ただし、基準電圧の5Vは、私の基準電圧源との比較で、-1mV@25℃の差に調整してあります。調整抵抗が、100ppm/℃なので気持ちの問題ですが・・・
回路図は
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出力のトランジスタは、スーパーβで有名な、2SC3113です。完成基板は
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この基板は、トランスを使った、±15V/100mAの電源部と、0から5Vの電圧を、2倍にして、0Vから±10Vに増幅する基板の3枚構成の一部です。

完成すると、0Vから±10Vまで、設定精度1%以下のアナログ電源(10mA)と、10mAから0.1μAまで設定精度1%以下の定電流源になります。実験用に便利です。使っている抵抗は、手持ち品を選別して使っています。
ダイヤル目盛で直接値が設定できるのが特徴です。

手持ち部品の中から、代表的なダイオードを選んで、順方向特性を測定してみました。
一応、室温は、25℃なのですが、測定値を読むのに時間がかかっているので、参考値となります。
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ゲルマニウムダイオード、シリコンダイオード、ショットキーバリアダイオードの3種類、10品種を測定しました。
定電流源の特性を確認するために、グラフの縦軸を、対数にしてみると
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グラフの線が重なって、判別できないのですが、それぐらい直流特性が似ています。

電流源としてのレンジと直線性はおおよそ、良さそうです。1μAのレンジでは、ダイオードが外光による発電が発生して、0.2μA以下は上手く測定できません。とりあえず、テープで遮光しておいたのですが、端子の隙間から、光が入光してしまっています。基準抵抗による確認では、10mAから0.1μAまで、5レンジの設定精度は、0.5%以下でした。

ちなみに、ゲルマニウム点接触ダイオードとして購入した、1N60、3品種中、2品種は、ショットキーバリアダイオード(1K60互換品)でした。グラフには、1K60と表示しました。ゲルマニウムダイオードとしては、1N34Aも持っていますが、使い道がありません。
また、昔、高周波の検波用に良く使われていた、1SS99は、1K60と良い互換性があるようです。
ただし、1K60でも、逆方向の接合容量特性が異なる物があります。

最後に、操作部分の基板と電源基板の写真です。ケースに入れる前の写真はこれしかありませんでした。ケースはいつものブリキ缶なのですが、最近は入手が難しくなって困っています。
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ダイヤルの取り付けは、秋月電子さんのWebに説明書があります。取り付け穴の位置や寸法精度と、取り付け手順にちょっとコツがいります。「ダイヤルを固定する前に反時計方向に、1回転させる」、「ツマミの固定ねじは、ポテンショメータの軸に触る直前の位置に調整しておく」、「ツマミの固定ねじは、そっと優しく交互に締める」
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電源は、コンセントと接続するので、安全に注意してください。スイッチや安全ヒューズ、使用するプラグ付きコードの選定は火災や感電の恐れがあるので、製作は自己責任でお願いします。
定電圧用に、7815と79L15を使っています。正負2電源なので、出力側には、保護ダイオード(10D1)と、出力コンデンサには、22μF/25V(ESRが高い普及品を選定)を採用しています。トランスの整流出力には、1000μF/35V(普及品)を使いました。最近は、電解コンデンサも、スイッチング電源用が多く、ESRが極端に低い品種が増えています。アナログ電源用には、昔の普通のコンデンサが良いのですが、探すのに苦労します。

閑話休題

最近のオーディオアンプの自作を見ると、ESRの小さいコンデンサの迷信が続いているようです。きちんとシステム全体で特性を考えれば、必要な帯域幅と裸特性が確保できるのであれば、交流リップルを十分流せる範囲で、ESRが大きいコンデンサの方が、動作が安定すると思うのですが・・・ 年寄りの独り言でした。

ただし、高誘電率のMLCCだけは、オーディオの信号経路(トランジスタのエミッタのパスコンを含めて)に使うのは躊躇します。使う場所によっては、コンデンサから音が出ます。あるいは、長時間使うと故障するような粗悪品もあります。MLCCでも、温度特性がX7Rならば、我慢できる範疇です。

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