Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik SMD OP offsetdrift durch Mechanische belastung


von Lars (Gast)


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Hi an alle interessierten,

zur  Verstärkung von Kleinstsignalen (nV) benutze ich bisher einen 
OPA627 im TO-99 Gehäuse. Jetzt habe ich probiert mal einen Verstärker in 
SMD Bauweise aufzubauen,  dabei ist ein seltsamer Effekt aufgetreten. 
Wenn ich die Platine leicht biege, ändert sich der Offset um +-20uV. Ich 
habe erst gedacht es kommt von einer Lötstelle oder so und habe den OP 
mit Kabel von der Platine entkoppelt. Nun konnte ich sehen, dass wenn 
ich leicht an den Beinchen zog, sicher der Offset ändert. Auch wenn ich 
leichten Druck auf das Gehäuse gebe ändert sich der Offset. Sichtbar ist 
dies bei einer Verstärkung von 100 bzw. noch besser bei 1000. Ich habe 
das Ganze mit weiteren OP’s in SMD Bauweise ausprobiert, doch das 
Ergebnis ist dasselbe.

Ich bin der Meinung, das darf nicht sein! Hat das schon jemand außer mir 
beobachtet?  Ist das bei DIL Gehäusen auch so (hab ich noch nicht 
probiert)?

von Purzel H. (hacky)


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Das ist sicher moeglich. Dagegen kann man diesen Verstaerker mit einer 
Ausfraesung umgeben, sodass keine mechanischen Spannungen uebertragen 
werden.
Du wuerdest staunen was sonst noch alles moeglich ist. Kondensatoren 
speziell Y5V und dergleichen sind mikrophonisch...

von Lukas K. (carrotindustries)


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Lars schrieb:
> Ich bin der Meinung, das darf nicht sein! Hat das schon jemand außer mir
> beobachtet?

Ja, Jim Williams z.B.
Seh' mal in einen Seiner Appnotes nach 
http://www.linear.com/doclist/?tt=&ci=&dt=2&au=Jim+Williams&pn=&fd=&td=

von MaWin (Gast)


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> Ich bin der Meinung, das darf nicht sein!

Ist aber normal, manche OpAmps haben sogar eine Datenblattspezifikation 
dazu drin, spielt natürlich nur bei uV eine Rolle.

Ob bei dir jedoch nicht Kondensatoren das Problem sind, ist offen.

von Christian L. (cyan)


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Lars schrieb:
> Hat das schon jemand außer mir
> beobachtet?
Ja. Es ist bei Spannungsreferenzen allgemein üblich, wie hacky schon 
schrieb, um die Referenz die Platine auszufräsen um mechanischen Stress 
- auch durch Vibrationen - weiteste gehend zu eliminieren.

In der AN-82 ab Seite 6 findest du dazu Informationen:
http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an82f.pdf

Einen kleinen Praxisbericht findest du z.B. auch auf amplifier.cd:
http://www.amplifier.cd/Technische_Berichte/Spannungsreferenzen/Spannungsreferenz.html

LG Christian

von Lars (Gast)


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DANKE AN ALLE FÜR DIE SCHNELLEN ANTWORTEN, IHR HABT MIR GEHOLFEN!!

Hatte keine Daten der Hersteller auf die schnelle gefunden.
Ich helfe mir jetzt anders als mit einem Ausschnitt und verwende eine 
DIL-Fassung mit Adapterplatine (SMD auf DIL). Ist zwar nicht der Sinn 
von SMD, aber es kommen so langsam die TO-99 aus der Mode 
(Lieferprobleme) und Platzprobleme gibts nicht wirklich. :-)

LG Lars

von Lukas K. (carrotindustries)


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Lars schrieb:
> DIL-Fassung
Von Fassungen ist bei nV abzuraten, außer man weiß ganz genau was man 
tut und aus welchen Metallen Pin und Sockel sind.

von Osche R. (Gast)


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Lars schrieb:

> Wenn ich die Platine leicht biege, ändert sich der Offset um +-20uV.

Das ist normal und (neben besserer Wärmeabfuhr) der Grund dafür, warum 
es diese altmodischen Blechdosengehäuse noch gibt.

Unter mechanischem Stress ändern sich die Eigenschaften der Transistoren 
auf dem Chip, das führt zu mismatch. Die Hersteller versuchen diese 
Effekte zu minimieren, indem einzelne Transistoren in Untergruppen 
aufgespalten und verschachtelt werden. Zu 100% gelingt das jedoch nicht.

http://ims.unipv.it/Microelettronica/Layout02.pdf

von Ina (Gast)


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>Jetzt habe ich probiert mal einen Verstärker in
>SMD Bauweise aufzubauen,  dabei ist ein seltsamer Effekt aufgetreten.
>Wenn ich die Platine leicht biege, ändert sich der Offset um +-20uV.

Das ist ja garnichts. Bei einem in einer Fassung steckenden TL071A habe 
ich mal beim Heraushebeln und wieder Hineinstecken danach rund 1mV mehr 
Offsetspannung gehabt!

von Anja (Gast)


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Lars schrieb:
> Ist das bei DIL Gehäusen auch so (hab ich noch nicht
> probiert)?

Bei Referenzen ist typischerweise die Hysterese im SO-8 Gehäuse größer 
als im DIP8 Gehäuse ich selbst habe Faktor 2-3 Unterschied bei 
Spannungsfreiem Einbau gemessen. In manchen Datenblättern kann man 
ebenfalls herauslesen daß die Hysterese umso geringer ist je stabiler 
das Gehäuse aufgebaut ist.

Ich schiebe die Hysterese auf Feuchtigkeitsaufnahme des 
Kunststoffgehäuses. Bei Temperaturzyklen ändert sich die mechanische 
Spannung die auf den Chip wirkt. Ist also ein ähnlicher Effekt wie bei 
mechanische Spannung auf die Leiterplatte.

Lukas K. schrieb:
> Von Fassungen ist bei nV abzuraten, außer man weiß ganz genau was man
> tut und aus welchen Metallen Pin und Sockel sind.
Das würde ich nicht unbedingt überbewerten. Schlechter als der Übergang 
von Kovar auf Kupfer (ca. 40uV/K) kann man es fast nicht hinbekommen. 
Die Drähte die aus dem Metallgehäuse kommen müssen denselben 
Ausdehnungskoeffizienten haben wie das Glas das zum Abdichten verwendet 
wird (= Kovar). Kunststoffgehäuse haben hier einen Vorteil falls ein 
Kupfer-Leadframe verwendet wird.

Ich würde die Leiterplatte auf Star-Flex umstellen und dann im flexiblen 
Teil eine DIP-Gehäuse verwenden.

Gruß Anja

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