Biasstrom beim Komparator. Kompensieren oder nicht?
Im Unterforum Grundlagen - Beschreibung: Grundlagen und Fragen für Einsteiger in der Elektronik
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Biasstrom beim Komparator. Kompensieren oder nicht? |
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BID = 954816
ffeichtinger
Schreibmaschine
Beiträge: 1050
Wohnort: Traunkirchen im Salzkammergut
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Hallo
Will man mit OPVs präzise messen macht man ja gerne einen Schaltungstrick um den Einfluss des Biasstroms zu kompensieren. Wie zb. hier am Beispiel des invertierenden Verstärkers:
http://nitsche.mobi/2008/lmu/physwahl/invertie.gif
Der Biasstrom am invertierenden Eingang ist ja meist etwa gleich groß wie der des nicht-invertierenden. Wenn man also einen Widerstand (R3) dazuschaltet, der dem Quellwiderstand am anderen Eingang entspricht, dann kompensiert sich dieser Effekt.
Soweit so klar, aber wie ist das jetzt bei Komparatoren? Wie verhält es sich da mit den Biasströmen. Ist dieser Widerstand da sinnvoll oder eher kontraproduktiv?
Ich glaube mich vage zu erinnern, dass ich einmal ein Exemplar hatte, bei dem der Biasstrom der beiden Eingänge je unterschiedliches Vorzeichen hatte, und außerdem mit dem Zustand am Ausgang wechselte. In dem Fall würde dieser Widerstand also mehr schaden als nutzen.
Ist das jetzt der Normalfall bei Komparatoren oder eher die Ausnahme?
In meinem Fall geht es konkret um den TS3011. Sinngemäß steht da im Datenblatt: "Normalerweise ist der Biasstrom sehr gering (1pA), manchmal aber auch 20pA, im schlimmsten Fall aber auch gerne mal 100pA." Das kann also alles mögliche heißen.
Was meint ihr? Mit Widerstand oder ohne?
Vielen Dank, mfg Fritz
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BID = 954870
perl
Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| | macht man ja gerne einen Schaltungstrick .... Wenn man also einen Widerstand (R3) dazuschaltet, |
Einen Trick würde ich das nicht gerade nennen.
Zu Zeiten der OpAmps mit bipolaren Eingangsstufen war das eigentlich selbstverständlich.
Zitat :
| | bei Komparatoren? Wie verhält es sich da mit den Biasströmen. Ist dieser Widerstand da sinnvoll oder eher kontraproduktiv? |
Ist sinnvoll.
Evtl. Widerstände kapazitiv überbrücken um das Zeitverhalten nicht zu verschlechtern.
Zitat :
| | bei dem der Biasstrom der beiden Eingänge je unterschiedliches Vorzeichen hatte....Ist das jetzt der Normalfall bei Komparatoren oder eher die Ausnahme? |
Das kann bei bestimmten Eingangsschaltungen, die auch bei OpAmps verwendet werden, durchaus der Fall sein.
Bei einer Art, wie etwa dem OP07 und Nachfolgern (27, 77,...177,,,) versucht man die Basisströme der Eingangstransistoren mit den Kollektorströmen von extra dafür eingebauten Transistoren zu kompensieren, dann ist das Vorzeichen des Restes unbestimmt, und bei Rail-To-Rail-Eingangsstufen tragen pnp- und npn-Transistoren zum Eingangsstrom bei, und kompensieren einander mehr oder weniger.
Die Summe hat dann ebenfalls ein unbestimmtes Vorzeichen.
Natürlich kann man die Eingangsstufen auch mit FETs aufbauen.
Bei MOSFETs wird dann der Eingangsstrom durch die Schutzbeschaltung (oft Dioden) bestimmt, bei JFETs ist es direkt der Sperrstrom des Gates.
Genaues steht, wie üblich, im Datenblatt.
Speziell nun zu deinem TS3011:
Zitat :
| | Sinngemäß steht da im Datenblatt: "Normalerweise ist der Biasstrom sehr gering (1pA), manchmal aber auch 20pA, im schlimmsten Fall aber auch gerne mal 100pA." Das kann also alles mögliche heißen. |
Nein, das heisst nicht alles Mögliche.
Zum einen ist der Strom stets positiv, fliesst also in den Eingang hinein, und zum Anderen ist er garantiert kleiner als 100pA.
Der hohe Wert wird hauptsächlich durch den Prüfautomaten bedingt sein, weil das Testen so kleiner Ströme zunehmend schwieriger und vor allem zeitraubender wird.
Also klassifiziert der Automat alles als Ausschuß, was diesen Wert überschreitet.
Vom Design her aber wird der Strom in der Gegend um 1pA liegen, aber der Hersteller kann die Einhaltung von z.B. 5pA zu diesem Preis nicht garantieren.
Übrigens steht das ja auch im Datenblatt:
"4. Maximum values include unavoidable inaccuracies of the industrial tests."
Vielleicht gibt es ja für reichlich mehr Geld und unter einer anderen Typenbezeichnung sorgfältiger vermessenene Exemplare mit dem gleichen Chip.
Zitat :
| | Was meint ihr? Mit Widerstand oder ohne? |
Die typische Offset-Spannung wird mit 0,4mV angegeben und für einen solchen Spannungsabfall bei 1pA müsste der Widerstand 400MOhm haben.
Abgesehen davon, daß derartige Widerstände nicht mehr billig sind, stehen die Chancen sehr gut, daß du dir damit andere Probleme wie Kriechsströme und elektrostatische Einstreuungen geradezu einlädst.
Du kannst den Eingang also ohne Nachteil an Masse legen.
Ich würde das allerdings nicht direkt tun, sondern über einen Widerstand von vielleicht 1k..100k.
Nicht wegen des geringen Eingangsstroms, sondern weil man nur so, z.B. zu Prüfzwecken, an diesem Anschluß ein Signal inijezieren kann.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 27 Feb 2015 1:34 ] |
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BID = 954894
ffeichtinger
Schreibmaschine
Beiträge: 1050
Wohnort: Traunkirchen im Salzkammergut
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Vielen Dank für die umfangreiche Antwort, was täten wir nur ohne dich, perl!
Zitat :
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Die typische Offset-Spannung wird mit 0,4mV angegeben und für einen solchen Spannungsabfall bei 1pA müsste der Widerstand 400MOhm haben.
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Ja, das ist ein gutes Argument. Die Offsetspannung wirkt sich (leider) beim TS3011 sehr viel stärker aus als der Biasstrom. Man kann eben nicht alles haben...
Der Eingang wird ohnehin nicht auf Masse gelegt sondern auf Ub/2 mit einem Spannungsteiler.
Vielen Dank, mfg Fritz
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