Spannungstabilisierung mit einem Operationsverstärker und einer Konstantstromquelle für die Z-Diode
In der nachfolgenden Schaltung handelt es sich um die "Spannungs-Stabilisierung mit einem Operations-Verstärker als Regelverstärker", welche lediglich um eine Konstantstromquelle für die Z-Diode ergänzt wurde. Der ehemalige Vorwiderstand R1 wurde durch eine Konstantstromquelle bestehend aus D11, D12, R1, R2 und Q2 ersetzt. Durch die Konstantstromquelle verringert sich die Brummspannung erheblich.
Die Schaltung der Spannungsstabilisierung. Der Transistor Q1 ist der Längstransistor. In der Schaltung ist ein 2N2222 angegeben. In Wirklichkeit kommt wird ein Typ entsprechender leistungsfähig (Verlustleistung, maximaler Emitterstrom) eingesetzt. RL ist stellvertretend die Last oder der Verbraucher. V7 soll nur den "Netzbrummanteil" simulieren.
Berechnung der Konstantstromquelle: Eine genaue Beschreibung einer Konstantstromquelle findet man unter "Konstantstromquelle mit einem pnp-Transistor – Berechnung". Nachfolgend die Berechnung in Kürze:
Konstantstromquelle mit einem pnp-Transistor für den Betrieb der Z-Diode.
Berechnung von R1: Durch den Emitter und damit durch R1 soll der Zenerstrom von etwa 5 mA fließen. An R1 fallen etwa 0.7 Volt ( weil UD11+UD12-Ube=0.7V+0.7V-0.7V=0.7V). Also ist R1 = 0.7 Volt / 5 mA = 0.14 kOhm. Gewählt wurden 150 Ohm.
Berechnung von R2: Durch D11 und D12 sollen etwa 1 mA fließen. Das ist hoch genug gegenüber dem Basisstrom von Q2 (max. ca. 5/100 mA). Außerdem ist bei 1 mA Diodenstrom der differentielle Innenwiderstand der Dioden genügend klein. An R2 fällt die Spannung 12 V – 0.7 – 0.7 Volt = 10.6 Volt ab. Dann ist R2 = 10.4 Volt / 1 mA = 10.4 kOhm. Gewählt wurden 10 kOhm.