低抵抗器測定用定電流発生機(100mA)

オーディオアンプを作成していると終段のエミッタ抵抗等で1Ω以下の物を使う機会があり、この抵抗を選別しようとしても持っているテスターでは計測できないという何とも言い難いモヤモヤ感がありました。計測するには四端子測定法を使えば良いというのは知っていたのですが、定電流源が必要で何となく後回しにしていたのを今回作成しました。

回路図はこちら。

constant_current_100ma_v4.png

手持ちのテスターで0.1~10Ωの範囲で0.001Ω単位で計測できる様にしたかったので100mAの定電流源です。5V電源を使用する事にして各定数を決めています。

C3とR5(とR7)でオペアンプの発振防止を形成。手持ちの関係でC3を1nFとしましたが、少し大きかったかな~と。でも信号を流すでもなく、電源が激しく動く訳でもないのでヨシとしました。R4はオペアンプの電圧→電流変換(ROHMのトランジスタのFAQの「■抵抗R1について」を参照)とQ1の発振防止とベース・エミッタ間電流の上限規制(CN1に抵抗付け忘れた時に100mA流そうとしちゃいます)で入れています。R7を10Ωにしたのは、そもそも1Ω以下が正確に測れないので作っている回路なのに1Ωの抵抗を使うなんて…ってなところからです。1%品にしてますが、一番重要な所なので一応選別はしています。

R6は測定範囲を0.1~10Ωとして5V電源を使用する事にしたので、Q1のトランジスタだけで余りの電力を消費させるのは可哀想…というか放熱の検討が必要になるので極力熱に強い部品(抵抗器)に分担してもらうように入れました。R2,R3,VR1で基準電圧を0.924~1.134Vの間で調整できるようにしています。VR1のオペアンプ側の端子をVR1の下側とショートさせているのはボリュームが万が一オープンになっても調整範囲内で被測定物に流れる電流が小さくなる方向に倒れる様にしました。C2は…おまじない……基準電圧の揺れ防止ですが、入れても入れなくてもというところでしょうか。

当初、トランジスタのベース・エミッタ間に並列に抵抗を入れようとしていたのですが、常にトランジスタをONにしている状態で使う目的なので、いらないと判断して取り除きました。

IMG_20170204_121048.jpg IMG_20170204_170135.jpg

回路が小規模なので、基板は秋月のDタイプのユニバーサル基板を使用しています。ケースはテイシン電機のTC-102(W55xD75xH20)がちょうど良いサイズだったので使いました。トランジスタは放熱するためにケースに取り付けています。

IMG_20170204_152507.jpg IMG_20170204_180809.jpg

R7の両端の電位差が1.0VになるようにVR1を調整して出来上がりです。
DCジャックとバナナジャックと基板がギリギリ収まってます。
電源SWは無し。使用する電源のコンセントが手元にあり、SWでON/OFFできるのでそれで代用します。

IMG_20170205_081941.jpg

試しにカラーコード表記で0.47Ω±5%の抵抗器を測定したところ、47.1mVとなったので 0.471Ω。ちゃんと100mA流れてるみたいです(厳密には少し少な目になっているハズですが)。

これで、1Ω以下の抵抗も選別できるようになったので、次のステップに移行できます。
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tag : 計測

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