Stromspiegel - Schau' was der Nachbar macht
Materialbedarf
| Anz. | Bezeichnung | Datenblatt |
| 1 | Batterie/Spannungsquelle 9V | |
| 2 | Transistor BC548C (BC546C-BC550C) |
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| 1 | Widerstand 10 Ohm | |
| 1 | Widerstand 470 Ohm | |
| 1 | Trimmpotentiometer 47 kOhm |
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| 1 | Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm |
3mm,
5mm |
Grundlagen
Man möchte sich einen netten Abend mit gemütlicher Musik gönnen. Die Stereoanlage wird eingeschaltet und man regelt sich die Lautstärke auf gewünschter Stärke hoch. Wenn man aber nun den Regler dreht, reagieren immer beide Kanäle gleichzeitig. Dies könnte unter anderem daran liegen, dass hier ein Stromspiegel arbeitet.
Ein Stromspiegel ist eine kleine und zudem einfach aufgebaute Schaltung, die einen Strom auf der einen Seite auf die andere Seite kopiert, also spiegelt. Um so eine Schaltung aufzubauen braucht man nur 2 Transistoren.
Stromspiegel findet man sehr häufig in integrierten Schaltungen, da man dort, dank dieser Schaltung, sehr einfach elektrische Bedingungen auf einen zweiten Schaltungsteil übertragen kann.
Einfacher Stromspiegel
 Wer
nun bei Inbetriebnahme dieser Schaltung erwartet, dass sich die
Leuchtdiode D2 verabschiedet, wird wohl enttäuscht werden. Diese
leuchtet genau so stark, wie die LED D1.Verändert man den Strom durch D1 und somit auch den Kollektorstrom von T1, passiert genau das gleiche mit D2. Wer dieses einmal testen möchte, kann den Vorwiderstand R1 vergrößern. Man kann schnell feststellen, dass D2 immer genau so hell leuchtet wie D1. |
 Um
dies genauer beobachten zu können, wurde hier nun noch ein Potentiometer
ergänzt. Hier können wir die Leuchtkraft von sehr schwach bis volle
Intensität regeln.Hier zeigt sich nun auch der Vorteil dieser Schaltung. Wir benötigen nur 1 Regler um einen 2. Lastkreis genau so zu steuern. Dies ist bei größeren Strömen schon eine enorme Erleichterung und auch Kostenersparnis. |
 Im
ersten Moment steuert T1 durch, da die Basis über die Leuchtdiode D1 und
den Vorwiderstand R1 versorgt wird. Die Last bestimmt hier welcher
Basisstrom maximal zum fließen kommt.Der Großteil des Stromes fließt durch den Kollektor von T1 und ein kleiner Teil in Die Basis (IB). Somit ist der Basisstrom begrenzt. Dieser Strom vorsorgt auch den Transistor T2, der ebenfalls durchsteuert. T2 steuert aber genauso weit durch, wie es auch T1 ist. Daraus resultiert, dass der Kollektorstrom I2 von T2 genau so hoch ist, wie I1. Wird nun der Kollektorstrom I1 verändert, verändert T2 dementsprechend auch seinen Strom. Voraussetzung, dass sich I2 genau so verhält, ist der ähnliche Verstärkungsfaktor von T2. Würden wir hier einen anderen Transistor mit einem anderen Faktor einsetzen, ergebe sich auch ein anderes Bild. |
Temperaturkompensierung
Wer eine der oberen Schaltung laufen gelassen hat, wird unter Umständen ein Phänomen beobachtet haben. Die LED D2 wird mit der Zeit immer heller und heller. Zudem erhitzt sich T2 immer weiter bis entweder die LED durchbrennt oder sich der Transistor verabschiedet.
Dies kommt dadurch, dass sich T2 beim Betrieb auch erwärmt. Dadurch leitet dieser etwas besser. Durch den höheren Strom wird T2 wärmer. Dadurch leitet dieser wieder besser, usw. Dieser Vorgang dauert unter Umständen einige Minuten. Ist aber natürlich so nicht akzeptabel.
 Erreicht
wird dieses 'Abwandern' des Kollektorstromes durch einen ziemlich
niederohmigen Widerstand in der Emitterstrecke von T2. Was bewirkt
dieser nun?Nehmen wir einmal an, dass sich T2 wieder erwärmt und dadurch der Kollektorstrom steigt. Dadurch steigt natürlich auch der Strom durch R2. Die Spannung an diesem Widerstand erhöht sich. Nun haben wir hier die besondere Situation, dass die Spannung an der Basis von T2 genau so hoch ist wie an der Basis von T1 da die BE-Strecke von T1 diese Spannung vorgibt. Durch die steigende Spannung an R2 bleibt weniger für die BE-Strecke von T2 übrig. Dieser sperrt dementsprechend wieder etwas. Der Kollektorstrom sinkt dadurch wieder. So regelt sich T2 entsprechend ein, so dass dieser nicht überhitzt. Der Widerstandswert mit 10 Ohm ist schon recht groß. Dieser Wert kann durchaus noch um einiges verringert werden. Je kleiner dieser Wert gemacht wird, desto genauer ist auch die Spiegelung des Stromes. |