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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik OP-Amp schützen


Autor: Kapitän Nuss (Gast)
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Ich habe in einer Schaltung dieses Detail entdeckt.
Ich frage mich, warum schützt jemand den Eingang des OP-Amp's mit zwei 
J-Fet's ?
Zwei 1N4148 hättens doch auch getan?
Oder bieten die J-Fet's einen Vorteil?

Autor: Marek N. (bruderm)
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Moin,

vielleich haben die FETs geringere Leckströme im Sperrbetrieb als die 
Dioden? Oder eine höhere Ansprechspanung?

Beste Grüße, Marek

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Kapazitäten.
Kuck dir mal das Datenblatt der JFETs an.
Die Schaltung sieht etwas älter aus, da gab's noch nicht so schicke 
sub-pF ESD Teile wie heute.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Kapitän Nuss:

Die IG-FET leiten schon bei Masse, und vergrößern bei zunehmender 
Spannung in beiden Richtungen die Steilheit. Ähnlich wie bei Dioden, nur 
daß die bei Masse nicht schon leiten.

Sowas ist bei vielen OP-Schaltungen allerdings störend.

Ist wohl eine spezielle Schaltung. Gibt es da weitere Details?

Autor: Kapitän Nuss (Gast)
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Wilhelm Ferkes schrieb:
> Die IG-FET leiten schon bei Masse, und vergrößern bei zunehmender
> Spannung in beiden Richtungen die Steilheit. Ähnlich wie bei Dioden, nur
> daß die bei Masse nicht schon leiten.
>

Seh ich auch so

> Sowas ist bei vielen OP-Schaltungen allerdings störend.
>
> Ist wohl eine spezielle Schaltung. Gibt es da weitere Details?

Ist ein Hochvolt-Verstärker mit dem PA240

Ich danke mal die Schaltung wurde von Leuten mit einem *soliden 
Halbwissen* aus schon bestehenden Schaltungen zusammengestoppelt. 
Irgendwann funktioniert sowas dann und ist heilig und darf nie wieder 
angefasst werden. (Never change a runnuing System)

Ich kenne das aus anderen Schaltungen, siehe Anhang, dort werden Fet's 
als Dioden missbraucht. Man verspricht sich davon, das ein Fet als Diode 
einen kleineren Sparrstrom als z.B. eine 1N4148 hat. Keine Ahnung ob es 
stimmt, müsste man mal selber eine Messung machen oder Datenblätter 
anschauen.
Dioden mit besonders kleinem Sparrstrom heissen Picoamperedioden und 
sind teuer und meistens abgekündigt ;-)

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Kapitän Nuss schrieb:
> Wilhelm Ferkes schrieb:

> Ich kenne das aus anderen Schaltungen, siehe Anhang, dort werden Fet's
> als Dioden missbraucht. Man verspricht sich davon, das ein Fet als Diode
> einen kleineren Sparrstrom als z.B. eine 1N4148 hat. Keine Ahnung ob es
> stimmt, müsste man mal selber eine Messung machen oder Datenblätter
> anschauen.

FET vs. 1n4148:
Es stimmt durchaus das der Strom in Sperrichtung niedriger ist als bei 
Si-Dioden einfacher Bauart. Eben weil FET oft billig(er) zu haben sind 
als Z.B. PAD, nimmt man FET.

Wobei nicht viel dazugehört, um niedrigere Leckströme als eine 1n4148 zu 
haben.

Deine Originalschaltung ist die eines invertierenden Verstärkers, 
stimmt's?

> Dioden mit besonders kleinem Sparrstrom heissen Picoamperedioden und
> sind teuer und meistens abgekündigt ;-)

Sperrstrom, Zumindest sind die PAD immer teuer und genau dann schwer zu 
bekommen, wenn man sie dringend benötigt.
Man spar(r)t also mit dem FET .-))

Autor: Kapitän Nuss (Gast)
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Andrew Taylor schrieb:
> Deine Originalschaltung ist die eines invertierenden Verstärkers,
> stimmt's?

Ja.


Habe die Fet's falsch gepolt, Schaltbild hier jetzt richtig!

Autor: Kapitän Nuss (Gast)
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Kapitän Nuss schrieb:
> Habe die Fet's falsch gepolt, Schaltbild hier jetzt richtig!

Schaltbild immer noch falsch, auweia!

Habe mit LTspice simuliert, so müssen die Fet's als Diode gepolt werden!

Sperrstrom bei der 1N4148 ist 2,5 nA
Sperrstrom beim 2N4416 ist 32 pA
Durch einen 1G Ohm Widerstand fließen bei 15V immerhin 15 nA!


Ich sehe aber den Thread immer noch nicht als wirklich gelöst an, da 
muss es noch ein Geheimnis geben?!

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Kapitän Nuss:

>Ich sehe aber den Thread immer noch nicht als wirklich gelöst an,
>da muss es noch ein Geheimnis geben?!

Ja, man geht zu wenig mit den IG-FET um, es wird also noch etwas 
spannend!

Habe deine zuoberst gepostete und die vorletzte Schaltung (12.02.2010 
13:33) auch mal in PSPICE eingegeben. Und zwar mit dem 2N3819, da die 
Bauteile-Library nicht so ganz wahlfrei ist, aber das spielt keine 
wirkliche Rolle.

Da sind ja einmal die Transistoren auf Masse gelegt, und ein anderes mal 
gegen die Betriebsspannungen. Das sind nochmal 2 grundverschiedene 
Dinge!

In der Schaltung vom 12.02.2010 13:33 wirken die Transistoren als 
Konstantstromquelle über einen weiten Spannungsbereich, während sie in 
der obersten Schaltung mit Massebezug wie Dioden wirken. Dioden 
deswegen, weil der Hauptstrom bei inverser Polung durch die PN-Strecke 
des Gates zum Drain fließt.

Mit Picoampere, ist da in beiden Fällen aber nichts.

Autor: Arno H. (arno_h)
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Ursprünglich von BurrBrown: http://www.ti.com/litv/pdf/sboa058

Arno

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Arno H. schrieb:

>Ursprünglich von BurrBrown: http://www.ti.com/litv/pdf/sboa058

Danke, neue Schaltung, neue Erkenntnisse: D-S gebrückt, und G am zu 
schützenden Eingang.

Ja, so funktioniert das sauber als Picoampere-Dioden!

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Wilhelm Ferkes schrieb:
> Arno H. schrieb:
>
>>Ursprünglich von BurrBrown: http://www.ti.com/litv/pdf/sboa058
>
> Danke, neue Schaltung, neue Erkenntnisse: D-S gebrückt, und G am zu
> schützenden Eingang.
>
> Ja, so funktioniert das sauber als Picoampere-Dioden!

Ich weiß nicht, war das nicht schon in irgendeiner Siliconix AppNote vor 
30 Jahren?

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Abdul K. schrieb:

>Ich weiß nicht, war das nicht schon in irgendeiner Siliconix
>AppNote vor 30 Jahren?

Du sprichst mir voll aus dem Herzen.

Ja, es ist traurig, aber was vor 30 Jahren war, interessiert heute nicht 
mehr so richtig. Das wird als Opas Klamottenkiste abgetan. Die glauben 
heute alle, daß man was fertiges besseres an jeder Straßenecke kaufen 
kann.

Obwohl das die Grundlagen sind. Leider. :-(

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Kapitän,

>Ich danke mal die Schaltung wurde von Leuten mit einem *soliden
>Halbwissen* aus schon bestehenden Schaltungen zusammengestoppelt.
>Irgendwann funktioniert sowas dann und ist heilig und darf nie wieder
>angefasst werden. (Never change a runnuing System)

Weit gefehlt, die Geschichte mit den FETs ist gängige Schaltungspraxis 
unter Profis, auch heute noch!

Statt der FETs nehme ich gewöhnlich den Basis-Kollektor pn-Übergang 
eines BC546, oder ähnlich, wenn ich besonders niedrige Leckströme 
brauche. Das sind dann rund 200pA Sperrstrom pro Transistor. Das reicht 
in der Regel.

Man darf ja nicht vergessen, daß der invertierende Eingang des OPamp der 
Schaltung virtuell auf Masse liegt und damit über den pn-Übergängen im 
gegengekoppelten Normalbetrieb sowieso praktisch keine Spannung anliegt. 
(Was für ein Strom fließt wohl, wenn eine Spannung von 0V über einem 
pn-Übergang anliegt??) Dadurch sind die resultierenden Sperrströme also 
noch einmal deutlich kleiner als die üblicherweise angegebenen Werte.

Man sollte allerdings bedenken, daß solche extrem leckstromarmen 
Sperrschichten nicht sehr schnell sind, wenn sie ein- oder ausschalten 
sollen. Als ESD-Schutz taugen sie jedenfalls überhaupt nicht, weil die 
extrem niedrigen Leckströme nach ein paar ESD-Treffern nur noch 
Geschichte sind.

In der obigen Anwendung geht es wohl darum, den invertierenden Eingang 
des OPamp im Falle einer Übersteuerung im erlaubten 
Eingangsspannungsbereich zu halten, beispielsweise um Phase Reversal 
oder gar Zerstörung zu vermeiden. Der Vorteil der Anordnung beim 
invertierenden Verstärker liegt darin, daß die über den Sperrschichten 
anliegende Spannung und damit die resultierenden Leckströme besonders 
gering sind.

Kai Klaas

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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@Kai Klaas:

Klasse Beschreibung!

>Ich danke mal die Schaltung wurde von Leuten mit einem *soliden
>Halbwissen* aus schon bestehenden Schaltungen zusammengestoppelt.
>Irgendwann funktioniert sowas dann und ist heilig und darf nie wieder
>angefasst werden. (Never change a runnuing System)

Das ist in der Tat so mit den Heiligtümern, ich kann das bestätigen. Hat 
man eine Frage zu sowas, gibt es oft eine heftige ärgerliche Antwort vom 
Projektleiter, der dazu überhaupt nicht diskussionsbereit ist, außer daß 
man gefälligst die Finger davon zu lassen hat... Warum und wie was 
funktioniert, weiß dann keiner so wirklich richtig... Z.B. ein stehender 
Styroflex-Kondensator, der auf der Platine nur mit der Beschriftung 
gegen Osten ausgerichtet sein durfte. Eine von vielen Kuriositäten... 
:-(

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Wilhelm,

>Das ist in der Tat so mit den Heiligtümern, ich kann das bestätigen. Hat
>man eine Frage zu sowas, gibt es oft eine heftige ärgerliche Antwort vom
>Projektleiter, der dazu überhaupt nicht diskussionsbereit ist, außer daß
>man gefälligst die Finger davon zu lassen hat...

Naja, wenn jemand meint, daß man anstatt des extrem leckstromarmen FET 
auch eine normale Diode verwenden kann, dann spricht das ja nicht 
unbedingt für viel Kompetenz. Und wenn dann zehn solcher Leute jeden Tag 
mit zehn zehn solcher Fragen daher kommen, wird es dem Projektleiter 
dann doch vielleicht ein wenig zu nervig und er sagt dann einfach: 
"Finger weg!". Die feine Art ist es nicht, aber er ist auch nur ein 
Mensch, dem auch nur ein Chef im Nacken sitzt.

>Warum und wie was funktioniert, weiß dann keiner so wirklich richtig...

Das ist natürlich schlecht, weil dann schnell Fehler entstehen können. 
Ein guter Chef erklärt das einmal in einer Besprechung richtig und 
demonstriert den Unterschied. Wer dann noch glaubt, es besser zu wissen, 
sollte vielleicht wo anders arbeiten...

>Z.B. ein stehender Styroflex-Kondensator, der auf der Platine nur mit
>der Beschriftung gegen Osten ausgerichtet sein durfte. Eine von vielen 
>Kuriositäten...

Bei Wickelkondensatoren gibt es oft eine äußere und eine innere Folie. 
Manchmal ist eine der beiden auf dem Becher sogar extra gekennzeichnet. 
Verbindet man die äußere Folie niederohmig mit Masse, ist die innere 
Folie optimal abgeschirmt. Baut man jetzt den Kondensator verkehrt herum 
ein, ist die Abschirmwirkung für die Katz und die Schaltung kann 
durchaus nicht mehr richtig funktionieren.

Kai Klaas

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