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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Dioden mit niedrigem Leckstrom


Autor: Frank (Gast)
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Als zusätzliche Schutzdioden, bzw. ESD-Schutz an sehr hochohmigen 
Eingängen benöige ich Dioden mit sehr niedrigem Leckstrom, weshalb 
übliche Dioden wie z.B. 1N4448 o.ä. hier nicht eingesetzt werden können.

Jetzt habe ich mich deshalb mal in der Theorie in Datenblättern schlau 
gemacht und unter anderem folgendes gefunden:

Fairchild FJH1100
Urav: 15 Volt
Ir(max): 10 pA (25°C)
Ir(typ): nicht spezifiziert  (25°C)
Preis: ca. 17,00 Euro / Stück

NXP BAV199
Urav: 75 Volt
Ir(max): 5 nA (25°C)
Ir(typ): 3 pA (25°C)
Preis: ca. 0,30 Euro / Stück

NXP BAS116/416
Urav: 75 Volt
Ir(max): 5 nA (25°C)
Ir(typ): 3 pA (25°C)
Preis: ca. 0,30 Euro / Stück

Fairchild 1N5395
Urav: 150 Volt
Ir(max): 1 nA (25°C) @125V
Ir(typ): nicht spezifiziert  (25°C)
Preis: ca. 0,20 Euro / Stück

Die Preisangaben dienen lediglich zum qualitativen Preisvergleich, bei 
Stückzahlen oder grauen Quellen sinkt der natürlich.

Dabei sind mir jetzt zwei Dinge sehr unangenehm ins Auge gesprungen:
a) bei den "ultra low leakage" Dioden wird mit der Spannung getrickst, 
also 5 Volt oder 15 Volt - Angaben.
b) bei der NXP BAS116/416 und BAV199 ist die Differenz zwischen 
typischen und maximalen Wert größer als 1000, bei anderen Dioden nur 
Faktor 10.
c) Die eher normalen Dioden wie BAS116 oder BAV199 liegen typisch besser 
als die Ultra Low Leakage Dioden maximal
d) Die 1N5395 ist im Ir(max) 5 mal besser als BAS/BAV. Ist sie das auch 
in der Realität?

Aus diesen Gründen ist es für mich unmöglich abzuschätzen welche Diode 
am geeignetsten ist, wenn ich auf möglichst niedrigen Sperrstrom Wert 
lege. Was meint ihr? Habt ihr Erfahrungen mit diesen Dioden oder kennt 
ihr andere geeignete?

Nichtaufgelistete Daten wie Sperrerholung, Durchflussspannung, etc. sind 
für meinen Anwendungsfall wenig interessant, Ifav sollte schon so ca. 
100 mA sein.

Ich bin auch für Alternativen zu Dioden offen, z.B. 
JFET/MOSFET-Schaltungen o.ä., wenn sie niedrigeren Leckstrom 
versprechen.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Frank schrieb:
> Als zusätzliche Schutzdioden, bzw. ESD-Schutz an sehr hochohmigen
> Eingängen benöige ich Dioden mit sehr niedrigem Leckstrom,

Nimm Transistoren. Die bestehen ja aus zwei Dioden und haben typisch
deutlich geringere Leckströme.

Autor: Raimund R. (corvuscorax)
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Falls Du mal das DB zum JFET BF245 von NXP (Anmerkung: Angeblich soll er 
schon 'obsolete' sein) in Augenschein nimmst, fällt Dir vmtl. auch dort 
ein recht niedriger Igss-Wert von lediglich -5nA auf, ABER bei 
Tj=+125°C sind wir schon beim 100-fachen Wert davon. So oder recht 
ähnlich wird das auch bei den Dioden aus Deiner Liste sein.

Die BAS116/BAS716 bringt's auf max. 80nA bei Tj=+150°C bzw. max. 5nA bei 
Tj=+25°C.
Die typischen Werte sind um einiges besser, aber der Ir nimmt bei den 
meisten ((ultra-)low-leakage) Dioden von +25°C bis +125°C meistens um 
den Faktor 1000 zu.

Also halte die Temperatur der Dioden stets so niedrig wie möglich (Wärme 
abgebende Bauteile weit von ihnen entfernt) und alles wird gut.

Aber mal ganz nebenbei gefragt: Wie hochohmig sind Deine Eingänge 
überhaupt?
Evtl. hat der teflonisolierte Aufbau der Eingangsbeschaltung weniger 
Einfluß auf die Richtigkeit Deines Messergebnisses als ein etwas 
schlechterer Sperrstrom von Schutzdioden/JFETs/... . Das gilt es 
abzuwägen!
Kriechströme über die (FR4?-)Platine und die Luftfeuchtigkeit können 
einer sehr(!) hochohmige Eingangsbeschaltung eher zum Verhängnis werden.

Autor: Zitronen F. (jetztnicht)
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Und das Ganze soll ? Was ist die Anwendung ?

Autor: Lurchi (Gast)
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Das testen auf kleine Leckströme im pA Bereich braucht Zeit und ist 
entsperchned teuer. Daher sind für die billigen low leakage Dioden die 
garantierten Werte nicht so niedrig.

JFETs oder kleine low Noise Transistoren (Kollektor - Basis Strecke) 
sind schon eine alternative, auch wenn da die Werte nur typisch sehr gut 
sind.

Für sehr hochohmige Eingänge kann man die Spannung an den Dioden per 
Bootstrapping klein (mV Bereich) halten, damit wird man dann deultich 
besser und käme ggf. auch mit einer 1N4001 in den pA Bereich.

Autor: Hp M. (nachtmix)
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Raimund R. schrieb:
> BF245 von NXP (Anmerkung: Angeblich soll er
> schon 'obsolete' sein)

"Schon" ist gut!
Valvo-Philips-NXP brachte den vor mindestens 45 Jahren heraus, und 
verdient wahrscheinlich schon lange kein Geld mehr damit.
Aber es gibt den Transistor auch von anderen Herstellern und vermutlich 
mittlerweile auch im SOT-23 Gehäuse.

P.S.:
Vielleicht kann man einfach die Eingangsstufe eines LMP7721 oder einen 
aus der LMC660-Familie dafür zweckentfremden, oder überhaupt den 
existenten Verstärker durch einen solchen mit weit weniger als 1pA 
Eingangsstrom ersetzen.

P.P.S.:
Frank schrieb:
> Ifav sollte schon so ca.
> 100 mA sein.

Warum?
Derartig hochohmige Verstärker vertragen auch einen Vorwiderstand von 
1MOhm ohne nennenswerte Fehler.

: Bearbeitet durch User
Autor: Gerd E. (robberknight)
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Lurchi schrieb:
> Für sehr hochohmige Eingänge kann man die Spannung an den Dioden per
> Bootstrapping klein (mV Bereich) halten,

kannst Du kurz einen Beispielschaltplan zeigen wie Du Dir das für 
ESD-Schutzdioden vorstellst?

Autor: Georg (Gast)
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Frank schrieb:
> Dabei sind mir jetzt zwei Dinge sehr unangenehm ins Auge gesprungen:
> a) bei den "ultra low leakage" Dioden wird mit der Spannung getrickst,
> also 5 Volt oder 15 Volt - Angaben.

Was heisst denn hier "getrickst"? Für jemanden, der Schutzdioden an 
einem 5V-Eingang braucht, was ja nicht so selten ist, ist das doch genau 
die richtige Angabe - was soll daran "unangenehm" sein?

Georg

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Frank schrieb:
> Als zusätzliche Schutzdioden, bzw. ESD-Schutz an sehr hochohmigen
> Eingängen benöige ich Dioden mit sehr niedrigem Leckstrom

http://www.ti.com/lit/an/sboa058/sboa058.pdf

Noch einige zum abchecken: BAV45, FJT1100, PAD1, ID101, 1N3595, 3N163

Autor: Frank (Gast)
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Lurchi schrieb:
> Das testen auf kleine Leckströme im pA Bereich braucht Zeit und
> ist
> entsperchned teuer. Daher sind für die billigen low leakage Dioden die
> garantierten Werte nicht so niedrig.
Ja das verstehe ich. Deswegen auch meine Frage wie es den in der 
Realität aussieht. Der Unterschied im Datenblatt zwischen max. und typ 
ist ja bei den NXP Bauteilen immens. Der Hersteller gibt aber keine 
Sigmawerte oder Verteilungen an. Sind die real wirklich so gut? 3 pA?

> JFETs oder kleine low Noise Transistoren (Kollektor - Basis Strecke)
> sind schon eine alternative, auch wenn da die Werte nur typisch sehr gut
> sind.
>
> Für sehr hochohmige Eingänge kann man die Spannung an den Dioden per
> Bootstrapping klein (mV Bereich) halten, damit wird man dann deultich
> besser und käme ggf. auch mit einer 1N4001 in den pA Bereich.
Das hört sich sehr interessant an. 1N4001 muß ich nicht nehmen, ich kann 
problemlos low leakage Typen einsetzen, sind ja nicht teuer. Nur die 
speziellen UltraLowLeakage sind unangenehm teuer (50-fach).

Wie sieht so ein Bootstrapping von Dioden aus? Meinst Du einfach 
Reihenschaltung?

Harald W. schrieb:
> Nimm Transistoren. Die bestehen ja aus zwei Dioden und haben typisch
> deutlich geringere Leckströme.
Okay und wo bewegen wir uns dann genau? 1pA oder 1nA oder was anderes?
Bei einem BC547 steht da: 15 nA Kollekto-Basis-Abschnürstrom, was ja der 
Sperrspannung im Diodenbetrieb entspricht. Das ware jetzt noch kein 
Gewinn ggü. den Dioden.

Raimund R. schrieb:
> Also halte die Temperatur der Dioden stets so niedrig wie möglich (Wärme
> abgebende Bauteile weit von ihnen entfernt) und alles wird gut.
Maximaltemperatur wird 40°C sein im Worst case. Kühlen kann ich 
allerdings nicht, das ware zu aufwendig.

> Aber mal ganz nebenbei gefragt: Wie hochohmig sind Deine Eingänge
> überhaupt?
Also abgesehen davon, daß die Frage ja allgemein von Interesse ist, 
insbesondere, da die Datenblätter hier sehr ungenau sind, sind meine 
Eingänge sehr hochohmig (Terraohm).

> Evtl. hat der teflonisolierte Aufbau der Eingangsbeschaltung weniger
> Einfluß auf die Richtigkeit Deines Messergebnisses als ein etwas
> schlechterer Sperrstrom von Schutzdioden/JFETs/... . Das gilt es
> abzuwägen!
Eben deswegen ist mir der Sperrstrom so wichtig.

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

Profis nehmen J-Fets z.B. 2N4117A

Gruß Anja

Autor: Lurchi (Gast)
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Bootstrapping mit den Schutzdioden geht so, dass man 2 Dioden in Reihe 
hat, und dann die Spannung zwischen den Dioden so einstellt, das man da 
fast keine Spannung zum Eingang hat. Oft hat man ja sowieso einen 
hochohmigen Verstärker dran hängen, der auch ein 1x Verstärktes Signal 
zur verfügung stellt. Damit es HF mäßif nicht schwingt muss man die 
hohen Frequenzen ggf. etwas dämpfen.

So etwas findet sich z.B. in den Eingangschaltungen vom guten DMMs.

Autor: Frank (Gast)
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Lurchi schrieb:
> Bootstrapping mit den Schutzdioden geht so, dass man 2 Dioden in
> Reihe
> hat, und dann die Spannung zwischen den Dioden so einstellt, das man da
> fast keine Spannung zum Eingang hat. Oft hat man ja sowieso einen
> hochohmigen Verstärker dran hängen, der auch ein 1x Verstärktes Signal
> zur verfügung stellt. Damit es HF mäßif nicht schwingt muss man die
> hohen Frequenzen ggf. etwas dämpfen.
>
> So etwas findet sich z.B. in den Eingangschaltungen vom guten DMMs.
Das würde aber wenig Sinn machen. Die Diode wird niemals leiten per 
Definition. Die Schutzspannung liegt ja immer auf identischem Potential 
wie der Eingang. Darüber hinaus ist die Erzeugerschaltung der 
Schutzspannung auch nicht in der Lage irgendwelche Störspannungen zu 
vertragen oder genug Strom zu ziehen um die Sicherung auszulösen. Die 
Dioden müssen schon auf Masse oder Versorgungsspannung gehen.

Diese (Ub, Masse) sind beide in der Lage genug Strom zu 
liefern/aufnehmen um entweder andere Bauelemente zu schützen oder die 
Sicherung auszulösen.

Diodendopplung ist vielleicht doch keine so gute Idee, das ergibt 
letzendlich auch nur einen Spannungsteiler und ändert am Strom nichts. 
Ich habe das mal in LTSpice simuliert mit der BAS116, da komme ich auf 6 
pA. Ich weiß aber nicht wie gut das Model ist.

Sowas wie 6 pA würde mir für einige meiner Anwendungsfälle genügen, für 
den Transimpedanzverstärker ware es aber immer noch zu viel. Also 
vielleicht doch einen JFET verwenden, so wie Anja das vorgeschlagen hat.

Mal sehen was Spice für den JFET ausspuckt.

Autor: Philipp (Gast)
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Frank schrieb:
> Das würde aber wenig Sinn machen. Die Diode wird niemals leiten per
> Definition. Die Schutzspannung liegt ja immer auf identischem Potential
> wie der Eingang. Darüber hinaus ist die Erzeugerschaltung der
> Schutzspannung auch nicht in der Lage irgendwelche Störspannungen zu
> vertragen oder genug Strom zu ziehen um die Sicherung auszulösen. Die
> Dioden müssen schon auf Masse oder Versorgungsspannung gehen.

Du kannst doch dann vom (in diesem Beispiel negativen Eingang) mit 
weiteren Dioden gegen VCC und VSS gehen. Solange der OP kann hält er die 
Spannung über den ersten Dioden bei nahe Null. Wenn was transientes 
kommt, dann sind diese Dioden einfach in Reihe zu denen die direkt an 
VCC/VSS gehen und dort kann dann auch Strom fließen, der nicht aus dem 
OP kommen muss.

Autor: Frank (Gast)
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Okay, ich habe das mal simuliert:

JFET J113 vs. BC547C vs. BAS116 vs. 1N4148:

JFET, Transistor und (LowLeakage) Diode sind gleichwertig mit um 12 pA 
(bei 12 Volt, 27°C).
Die Standarddiode ist demggü. deutlich schlechter.

Insofern sieht es zumindest laut Simulation so aus, daß ich mit 
JFET/Transistor nichts gewinne (ggü BAS116/BAV199). Wobei 12 pA ja schon 
ein sehr gutter Wert sind.

Autor: Klaus B. (butzo)
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Anja schrieb:
> Profis nehmen J-Fets z.B. 2N4117A
Ack!


Butzo

Autor: Peter D. (peda)
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Wenn das eh ein OPV-Eingang ist, kann man auch nen active Guard zum 
Schutz benutzen.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Frank schrieb:
> Okay, ich habe das mal simuliert:
>
> JFET J113 vs. BC547C vs. BAS116 vs. 1N4148:
>
> JFET, Transistor und (LowLeakage) Diode sind gleichwertig mit um 12 pA
> (bei 12 Volt, 27°C).
> Die Standarddiode ist demggü. deutlich schlechter.

Hallo Frank,

So kann man das nicht simulieren. In keinem einzigen mir bekannten 
SPICE-Modell wird der Leckstrom simuliert. Wenn dort der Parameter "Is" 
falls überhaupt angegeben drin ist, dann dient der nur dazu zusammen mit 
N und Rs die Diodenkennlinie in Durchlassrichtung anzunähern.

Das was hier bei den Jfets als "Leckstrom" angezeigt wird ist im 
wesentlichen der Leitwert Gmin der dazu dient, daß die Simulation an 
PN-Übergängen besser konvergiert. Addiere mal die SPICE-directive unten 
zum Schaltplan.
.options Gmin=1e-18
Damit werden jetzt nur noch ca. 0,3pA angezeigt. Auch dies ist kein 
gesetzter Wert sondern ein Default-Wert eines anderen Parameters.

Gruß
Helmut

Autor: Tom (Gast)
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Es wäre sonst auch noch möglich mit einem OP die Spannung über den 
Schutzdioden auf 0V zu bringen.

Autor: ths (Gast)
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PAD5 sind gut und nicht teuer.

Autor: Lurchi (Gast)
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Beim Transimpedanzverstärker hat man den zu schützenden Eingang des OPs 
auf einer Spannung sehr nahe bei 0 - etwa der Offset des OPs. 
Entsprechend ist die Spannung an den Dioden sehr klein, und auch der 
Leckstrom deutlich unter dem bei der maximalen Spannung.

Die Simulation in Spice bringt für den direkten Vergleich der 
Dioden/Transistoren nicht viel - die Modelle sind einfach nicht dafür 
gedacht.

Wenn man die Zeit hat, kann man ggf. die Dioden / JFETs selber 
selektieren. Dann kann man ggf. mit dem Typischen Wert planen und suchen 
bis man ein typisches Expemplar gefunden hat.

Autor: Frank (Gast)
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Philipp schrieb:
> Du kannst doch dann vom (in diesem Beispiel negativen Eingang) mit
> weiteren Dioden gegen VCC und VSS gehen. Solange der OP kann hält er die
> Spannung über den ersten Dioden bei nahe Null. Wenn was transientes
> kommt, dann sind diese Dioden einfach in Reihe zu denen die direkt an
> VCC/VSS gehen und dort kann dann auch Strom fließen, der nicht aus dem
> OP kommen muss.
Ja stimmt es funktioniert, weil ja in diesem Fall die Spannung an der 
Schutzspannung nicht auf die Hälfte steigt, sondern nur auf die halbe 
Diodenspannung.

Anbei die Grafikeken:
a) Schutz ist aktiviert (1000 Volt ESD drauf)
b) keine ESD-Spannung anliegend, der Leckstrom muß minimal sein

Danke

Autor: Frank (Gast)
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Helmut S. schrieb:
> .options Gmin=1e-18

Ja ich muß das wohl dann ausmessen an einem realen JFET. Danke für den 
gmin Hinweis. Was meinst Du wo man mit einem JFET rauskommt? 10 fA?

Autor: Klaus B. (butzo)
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ths schrieb:
> PAD5 sind gut und nicht teuer.

Newark:
Price for: Each 1
Minimum order quantity: 200
Order multiple quantity: 200

Price: $3.83


Butzo :-)

Autor: Philipp (Gast)
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Frank schrieb:
> Ja stimmt es funktioniert, weil ja in diesem Fall die Spannung an der
> Schutzspannung nicht auf die Hälfte steigt, sondern nur auf die halbe
> Diodenspannung.

Den zweiten OP kannst Du Dir eigentlich sparen. Beim 
Transimpedanzverstärker sorgt der OP ja ohnhin dafür, dass die Spannung 
am negativen Eingang nahe GND ist. Das heißt, Du kannst die Dioden 
einfach BEIDE direkt gegen GND schalten. Wenn der 
Transimpedanzverstärker seine Eingangsdifferenz auf mehr als 0,6V 
anwachsen lässt ist es eh vorbei mit dem sauberen Betrieb. Das hat den 
Vorteil, dass deine positive Versorgung nicht mal Strom senken können 
muss.

Autor: ths (Gast)
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Nanana, wer kauf den so teuer. 66 Cent im SOT-23 Gehäuse von Linear 
Systems.

Autor: Peter D. (peda)
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Michael B. schrieb:
> Noch einige zum abchecken: BAV45

Ja, die ist so ziemlich das Beste (max 5pA@5V/25°C, typ 1pA@20V/25°C).

Autor: Klaus B. (butzo)
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ths schrieb:
> Nanana, wer kauf den so teuer. 66 Cent im SOT-23 Gehäuse von Linear
> Systems.
Ingenieur-Buero-Fluck? Mailadresse mit @t-online?

Haben die Lagerware? Mindestabnahme? Zufrieden mit denen?


Linear Systems hat schon schöne Sachen.


Butzo

Autor: Frank (Gast)
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Okay jetzt noch mal mit Gmin=1e-18:

Da sieht man JFET besser als Tranisistor besser als Low Leakage Diode 
besser als normale Diode:

J113: ~ 2 fA
BC547C: ~ 30 fA
BAS116: ~ 0,15 pA
1N4148: ~ 2,5 nA

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Frank schrieb:
> Okay jetzt noch mal mit Gmin=1e-18:
>
> Da sieht man JFET besser als Tranisistor besser als Low Leakage Diode
> besser als normale Diode:
>
> J113: ~ 2 fA
> BC547C: ~ 30 fA
> BAS116: ~ 0,15 pA
> 1N4148: ~ 2,5 nA

Hallo Frank,
auch diese Zahlen sind bezüglich Leckstrom nur "Zufallszahlen" 
(Defaultwerte).

Bei der 1N4148 ist Is=2,5nA im Modell. Ein viel zu hoher Wert. Den glaub 
ich schon mal gar nicht. Da haben sie vielleicht die Uf(Id) Kurve an ein 
falsches Datenblatt "gefittet" oder jemand hat nicht aufgepasst.

Gruß
Helmut

: Bearbeitet durch User
Autor: ths (Gast)
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Läuft problemlos, soweit ich weiß. Es gibt noch einen Lieferanten, aber 
da müsste ich den Einkauf unseres Bestückers fragen. In welchen 
Stückzahlen dieser einkauft, weiß ich nicht.

Frag halt einfach an.

Autor: Peter D. (peda)
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Frank schrieb:
> Da sieht man JFET besser als Tranisistor besser als Low Leakage Diode

Ich sag mal, wenn das in der Praxis auch zuträfe und nicht nur in der 
Simulation, dann hätte schon längst ein Hersteller nen JFET als Low 
Leakage Diode im Sortiment.

Philips hat ja die BAV45 sterben lassen und lange Zeit war sie nur noch 
schwer zu kriegen. Nun gibts aber wieder mehrere Anbieter dieser schönen 
Diode.

Autor: Frank (Gast)
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Philipp schrieb:
> Frank schrieb:
>> Ja stimmt es funktioniert, weil ja in diesem Fall die Spannung an der
>> Schutzspannung nicht auf die Hälfte steigt, sondern nur auf die halbe
>> Diodenspannung.
>
> Den zweiten OP kannst Du Dir eigentlich sparen. Beim
> Transimpedanzverstärker sorgt der OP ja ohnhin dafür, dass die Spannung
> am negativen Eingang nahe GND ist. Das heißt, Du kannst die Dioden
> einfach BEIDE direkt gegen GND schalten. Wenn der
> Transimpedanzverstärker seine Eingangsdifferenz auf mehr als 0,6V
> anwachsen lässt ist es eh vorbei mit dem sauberen Betrieb. Das hat den
> Vorteil, dass deine positive Versorgung nicht mal Strom senken können
> muss.
Habe es gerade simuliert. Eine Diode reicht nicht, dann habe ich 0,734 
pA Leckstrom, das ist für den Transimpedanzverstärker zu viel. Für die 
anderen Anwendungsfälle wären 0,734 pA zwar ausreichend, aber bei denen 
ist die Eingangsspannung dann auch deutlich höher und damit geht es auch 
nicht mehr mit GND.

Somit braucht man in allen Fällen die Erzeugung der Schutzspannung. Das 
ist aber kein Problem, denn die Schutzspannung muß in allen Fällen 
sowieso erzeugt werden, um die Leitungen des Eingangssignals vor 
unerwünschten Leckströmen anderer Art abzusichern. Das ist kein 
zusätzlicher Aufwand.

Autor: Frank (Gast)
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Peter D. schrieb:
> Frank schrieb:
>> Da sieht man JFET besser als Tranisistor besser als Low Leakage Diode
> Ich sag mal, wenn das in der Praxis auch zuträfe und nicht nur in der
> Simulation, dann hätte schon längst ein Hersteller nen JFET als Low
> Leakage Diode im Sortiment.
Ja das weiß ich nicht, aber bisher konnte noch keiner hier eine Aussage 
machen, was in der Praxis zutrifft. Also zumindest hat hier keiner 
geschrieben: Ich habe das mal bei einer gemessen und die hatte xy 
Leckstrom. Insofern ist die Simulation noch das Beste was wir haben.

Wenn jemand mal eine "JFET-Diode" vermessen hat bzgl. Leckstrom, bitte 
melden.

> Philips hat ja die BAV45 sterben lassen und lange Zeit war sie nur noch
> schwer zu kriegen. Nun gibts aber wieder mehrere Anbieter dieser schönen
> Diode.
Ja von Micorcommercial, aber das lassen die sich auch teuer entlohnen. 
Gut günstiger als die Fairchild FJH1100 ist sie, aber trotzdem noch sehr 
happig (ca. 9 Euro für 1 Stück). Diese UltraLowLeakage Dioden sind 
einfach abartig teuer und das wohl nur, weil sie so selten gekauft 
warden, sicher nicht, weil sie schwierig herzustellen wären.

Immerhin sind JFETs deutlich teurer (auch in Stückzahlen) als LowLeakage 
Dioden. Und die JFET Diode hat noch den Nachteil, daß sie einen hohen 
Widerstand und mäßigen Stromfluß hat. Also so naheliegend ist das 
keineswegs JFETs als Dioden zu verbauen für Hersteller.

Autor: ths (Gast)
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FET als Low-Leakage Diode nehmen ist bekannt. PAD5 im Metallgehäuse oder 
2N4117 ist egal.

Autor: Frank (Gast)
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ths schrieb:
> PAD5 sind gut und nicht teuer.

SSTPAD-5 ca. 1 Euro und wirklich gut, das stimmt. Die bisher günstigste 
Ultra Low Leakage Diode die ich gesehen habe. Gibt's allerdings nur bei 
Future oder direkt vom Hersteller. Hat außerdem die höchste 
Sperrspannung aller ULL-Typen.

Danke für den Hinweis, diese Diode hatte ich noch gar nicht auf dem 
Schirm.

Autor: Christian L. (cyan)
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MMBF4117 ist ebenfalls günstig und wird noch von mehreren Herstellern 
produziert.

Trotzdem bleibt die Frage, warum du überhaupt zusätzliche Schutzdioden 
benötigst. Normalerweise reicht es aus den Strom, der in den Eingang des 
OPVs fließt, mit einem Widerstand zu begrenzen. Ein 1MOhm Widerstand 
zwischen virtuellem Massepunkt und Eingang begrenzt den Eingangsstrom 
bei 1000V bereits auf 1mA. Gegebenenfalls tut es auch ein Netzwerk aus 
Widerstand - Kondensator gegen Masse - Widerstand um ESD Pulse zu 
begrenzen.

Der Widerstand muss natürlich eine entsprechende Spannungsfestigkeit 
aufweisen.

In vielen (meisten?) Elektrometern gibt es auch keine zusätzlichen 
Schutzdioden.

Autor: Philipp (Gast)
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Frank schrieb:
> Habe es gerade simuliert. Eine Diode reicht nicht, dann habe ich 0,734
> pA Leckstrom, das ist für den Transimpedanzverstärker zu viel. Für die
> anderen Anwendungsfälle wären 0,734 pA zwar ausreichend, aber bei denen
> ist die Eingangsspannung dann auch deutlich höher und damit geht es auch
> nicht mehr mit GND.

Wahrscheinlich reden wir die ganze Zeit aneinander vorbei und ich habe 
einfach nicht verstanden was Du tun möchtest.


Soll der OP unterschiedlich beschaltet werden können wie in einem 
Elektrometer oder wird es ein Transimpedanzverstärker?

Falls es für den Transimpedanzverstärker ist würde ich einfach behaupten 
deine Simulation betrügt dich. Überschlage doch einfach mal wie groß die 
Spannung am negativen Pin gegenüber GND ist, wenn der positive Pin (halt 
TIA) auf GND hängt. Bei 120dB vom Verstärker wärst du selbst bei 10V am 
Ausgang des OP nur bei ca. 10 µV. Das schaffst du mit einem normalen OP 
nicht, wenn du hier die Spannung am negativen Pin abgreifst um deine 
Guard Spannung zu erzeugen (Offset des GuardOP - dein Lt1464 hat typisch 
zB 400µV).

Darum würde ich einfach zwei Dioden antiparallel zwischen - und GND 
schalten.

Das andere Problem am negativen Eingang ist die Kapazität. Diese sollte 
bei so kleinen Spannungen über der Diode auch kritischer werden als der 
Leckstrom. Die Kapazität am Eingang erhöht das Rauschen und irgendwann 
wird die Schaltung dadurch auch instabil. Und noch weitere Traces und 
einen OP dort ranzuhängen halte ich nicht für förderlich.

Wir haben dazu mal ein wenig geschrieben, hier ging es vor allem darum 
wie man die Parasiten bestimmen kann: 
http://scitation.aip.org/content/aip/journal/rsi/8...

Falls man keinen Zugang zum Paper hat findet man diesbezüglich aber auch 
jede Menge andere Quellen im Netz.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Philipp schrieb:

> Wir haben dazu mal ein wenig geschrieben, hier ging es vor allem darum
> wie man die Parasiten bestimmen kann:
> http://scitation.aip.org/content/aip/journal/rsi/8...


Hallo Philipp,

Parasiten sind etwas ganz anderes. Es geht da um "parasitic elments". 
Die Übersetzung dafür lautet parasitäre Elemente. Bitte diese Worte 
verwenden und auf keinen Fall das Wort Parasiten in diesem Zusammenhang 
verwenden.

Gruß
Helmut

: Bearbeitet durch User
Autor: Lurchi (Gast)
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Beim TIA zur Messung sehr kleiner Ströme wird man am Eingang so der so 
einen Widerstand brauchen - nicht gerade MOhm, aber 100 K sind schon 
ganz passend. Dann fließen bei 230 V noch 2,3 mA - das sollten die 
Schutzlelemente gut vertragen und auch die Leistung am Widerstand hält 
sich in Grenzen. Das mindeste ist irgendwas im kOhm Bereich um die 
Eingangskapazität zu entkoppeln. Das kann dann ggf. auch ein PTC sein, 
der den Strom zusätzlich begrenzt.

Die Low leakage Typen (egal of Diode, transistor oder JFET) sind fast 
allen von den typischen Werten deutlich besser als garantiert. Auch bei 
den Typischen Werten ist ggf. viel Streung und Willkür drin - gerade bei 
den alten Typen hat sich ggf. was beim Gehäuse getan, und auch die 
Prozesse sind nicht mehr zu 100% wie vor 30 Jahren. Mit entsprechender 
Vorsicht sind alte Datenblätter zu sehen. Auch ein anderer Hersteller 
kann schon mal leicht andere Teile haben - vor allem wenn das nicht der 
Hauptparamter ist, wie etwa der Leckstrom beim JFET.

Die Spice modelle taugen bei den Leckströme auch nur sehr bedingt - für 
den Vergleich Diode VS JFET gar nicht.

Autor: Philipp (Gast)
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Worum es da geht habe ich schon verstanden (ich habe es geschrieben). 
Und der Duden macht deine Unterscheidung nicht. Was machen denn 
Parasiten anders als sich parasitär zu Verhalten?

Autor: Jan (Gast)
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Lurchi schrieb:
> Das mindeste ist irgendwas im kOhm Bereich um die
> Eingangskapazität zu entkoppeln.

warum muss ich denn eine Eingangskapazität entkoppeln? Entladen muss ich 
sie ja so oder so über den Verstärker. Ein großer Serienwiderstand macht 
es dann doch nur langsamer? Wo ist hier mein Denkfehler?

Autor: Anja (Gast)
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Frank schrieb:
> Okay jetzt noch mal mit Gmin=1e-18:
>
> Da sieht man JFET besser als Tranisistor besser als Low Leakage Diode
> besser als normale Diode:
>
> J113: ~ 2 fA
> BC547C: ~ 30 fA
> BAS116: ~ 0,15 pA
> 1N4148: ~ 2,5 nA

Diesmal ist wenigstens der FET richtig als Diode verschaltet (Source + 
Drain gebrückt).
Den BC547C üben wir noch mal....

(hint: Basis + Kollektor verbinden).

Gruß Anja

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Philipp schrieb:
> Worum es da geht habe ich schon verstanden (ich habe es geschrieben).
> Und der Duden macht deine Unterscheidung nicht. Was machen denn
> Parasiten anders als sich parasitär zu Verhalten?

Philipp glaub mir, mit dem Wort Parasiten im Zusammenhang mit Elektronik 
wird man unter E-Technik Fachleuten Spott ernten.

Autor: Altling (Gast)
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Philipp schrieb:
> Und der Duden macht deine Unterscheidung nicht. Was machen denn
> Parasiten anders als sich parasitär zu Verhalten?

Im (Online-)Duden steht klipp und klar, dass Parasiten (u.a.) 
biologische Schmarotzer sind. U.a. wurde der Begriff "Parasit" auch 
historisch gegen Ethnien verwendet.

In der Technik spricht man allerdings definitiv nicht von Parasiten, 
sondern von parasitären Elementen oder Eigenschaften. Die Bedeutung von 
"parasitär" hat hier einen anderen Fokus.

Autor: Jan (Gast)
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Altling schrieb:
> Im (Online-)Duden steht klipp und klar, dass Parasiten (u.a.)
> biologische Schmarotzer sind.

"klipp und Klar .. unter anderem"... sehr schön ;)

Da steht als Beispiel auch, dass es ein kleiner Krater an einem großen 
Vulkan so bezeichnet werden kann usw. Und da geht es dann genau wie von 
Philipp gemeint auch weder um etnische Gruppen noch um biologische 
Parasiten, sondern um einen Krater der einfach "ungewollt" mit dabei 
ist.

Es heißt ja einfach nur frei Übersetzt, dass jemand "mit isst". Während 
parasitär nun ja einfach das Adjektiv hierzu ist.

Wenn man irgendeine Konstruktion gebaut hat, die elektrische Energie 
speichern und wieder abgeben kann, dann darf man dies wahrscheinlich 
hier auch nur akkumulatives Dingens nennen, weil ein Akku ja schließlich 
entweder LiPo, Blei oder was auch immer in der Wikipedia gelistet ist 
enthält...


Ich gebe zu, dass ich auch noch keinen E-Techniker von einem Parasiten 
habe sprechen hören, aber die meisten Ingenieure sind auch nicht für ein 
besonderes sprachliches Talent bekannt.


Aber hier wird ja (wie üblich in diesem Forum) nur mal wieder auf 
Hörensagen rumgeritten und niemand kann erklären warum es denn getrennt 
werden sollte.

Ich zumindest kann ebenfalls keinen Unterschied in den Wortherkünften 
ausmachen. Zumal das Wort ja nun direkt übersetzbar ist und kein 
Eigenname oder so etwas. Ein Gegenbeispiel wäre ja "er verhält sich 
Altlingesk" dann kann es eine Person sein, deren einziger Beitrag zu 
einem Thema völlig am Thema vorbei ist und trotzdem muss diese Person 
dann kein Altling sein..


Vielleicht kehren wir einfach mal zum Thema zurück?

Autor: Helmut S. (helmuts)
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> Ich gebe zu, dass ich auch noch keinen E-Techniker von einem Parasiten
habe sprechen hören, aber die meisten Ingenieure sind auch nicht für ein
besonderes sprachliches Talent bekannt.

Die Aussage kann ich schon mal gar nicht teilen. Typisches Vorurteil der 
Neider.

Glaub mir, du wirst Hohn und Spott ernten, wenn du das Wort Parasiten 
für parasitäre Elemente verwendest. Aber nur zu, wenn man sich in 
Fachkreisen disqualifizieren will, dann unbedingt das Wort Parasiten 
einwerfen ...
Dagegen ist ja die hinrissige Bezeichnung Stromspannung noch harmlos 
obwohl auch diese Bezeichnung schon total bescheuert ist.

Autor: Philipp (Gast)
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Oh man, das schlägt ja richtig Wellen :)

Den Vergleich mit der Stromspannung finde ich zwar fast beleidigend, 
aber ICH kann mich durchaus damit anfreunden es einfach nicht mehr 
Parasiten zu nennen. Vielleicht sollten wir daher diese Diskussion 
endlich einstellen.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Helmut S. schrieb:
> Glaub mir, du wirst Hohn und Spott ernten, wenn du das Wort Parasiten
> für parasitäre Elemente verwendest.

Würdest du ihn deswegen wirklich verhöhnen und verspotten?

Mir entlockt der Begriff ein Schmunzeln, mehr aber nicht.

Denn er ist ja logisch korrekt (im Gegensatz bspw. zur "Stromspannung")
und jeder weiß, was damit gemeint ist. Zudem hat "Parasit" weniger als
halb so viele Silben wie "parasitäres Element" und ist damit deutlich
effizienter auszusprechen :)

Auch derjenige, der das erste Mal "parasitär" im Zusammenhang mit
elektronischen Bauteilen verwendete, erntete vermutlich ein Schmunzeln
von den Zuhörern. Ich kann mir aber nicht vorstellen, dass er deswegen
mit Tomaten und Eiern beworfen worden ist.

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Helmut S. (helmuts)
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Helmut S. schrieb:
>> Glaub mir, du wirst Hohn und Spott ernten, wenn du das Wort Parasiten
>> für parasitäre Elemente verwendest.

> Würdest du ihn deswegen wirklich verhöhnen und verspotten?

Also wenn ein E-Technik Ing. mir was von Parasiten bei der Diode 
erzählen würde, dann würde ich in der Tat annehmen, daß der keine Ahnung 
von der Materie hat. Ich finde das gehört zur Bildung auf die ja auch 
schon hingewiesen wurde.

Autor: Lattice User (Gast)
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Frank schrieb:
> d) Die 1N5395 ist im Ir(max) 5 mal besser als BAS/BAV. Ist sie das auch
> in der Realität?
>

Da hast du dich verguckt. Im Vishay Datasheet steht da 1 µA also 1000 
nA.
http://www.vishay.com/docs/88514/1n5391.pdf

Autor: Michael (Gast)
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Helmut S. schrieb:
> Also wenn ein E-Technik Ing. mir was von Parasiten bei der Diode
> erzählen würde, dann würde ich in der Tat annehmen, daß der keine Ahnung
> von der Materie hat. Ich finde das gehört zur Bildung auf die ja auch
> schon hingewiesen wurde.

Und Du hast diese Bildung weil du die Wortherkunft nicht nachvollziehen 
kannst und für dich den Begriff auf irgendwelche Tierchen geprägt hast?

Autor: Agathe Bauer!!! (Gast)
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Anja schrieb:
>> J113: ~ 2 fA
>> BC547C: ~ 30 fA
>> BAS116: ~ 0,15 pA
>> 1N4148: ~ 2,5 nA
>
> Diesmal ist wenigstens der FET richtig als Diode verschaltet (Source +
> Drain gebrückt).


Verrät mir jemand, wie der J113 im letzten Bild eine Diode darstellt, 
oder für ESD-Schutz sorgt? Ich sehe nur eine Leckstrommessung am Gate, 
und dafür ist der Strom ehrlich gesagt noch recht hoch.


Der Fet kann doch auf die Art allenfalls 1x eine Überspannung ableiten, 
indem das Gate durchschlägt.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Michael schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> Also wenn ein E-Technik Ing. mir was von Parasiten bei der Diode
>> erzählen würde, dann würde ich in der Tat annehmen, daß der keine Ahnung
>> von der Materie hat. Ich finde das gehört zur Bildung auf die ja auch
>> schon hingewiesen wurde.
>
> Und Du hast diese Bildung weil du die Wortherkunft nicht nachvollziehen
> kannst und für dich den Begriff auf irgendwelche Tierchen geprägt hast?

Hallo Michael,

Nur zu. Wünsche dir viel Spaß mit dem Wort Parasiten in der Elektronik. 
Leider wirst du damit ganz schlechte Erfahrungen machen. Aber manche 
lernen halt nur durch Schmerz.

Gruß
Helmut

Autor: Marian  . (phiarc) Benutzerseite
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Agathe Bauer!!! schrieb:
> Verrät mir jemand, wie der J113 im letzten Bild eine Diode darstellt,
> oder für ESD-Schutz sorgt? Ich sehe nur eine Leckstrommessung am Gate,
> und dafür ist der Strom ehrlich gesagt noch recht hoch.
>
> Der Fet kann doch auf die Art allenfalls 1x eine Überspannung ableiten,
> indem das Gate durchschlägt.

Der J113 ist ein J-FET.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Helmut S. schrieb:

> Nur zu. Wünsche dir viel Spaß mit dem Wort Parasiten in der Elektronik.
> Leider wirst du damit ganz schlechte Erfahrungen machen. Aber manche
> lernen halt nur durch Schmerz.

Gibts eigentlich auch Partisanen in der Elektronik?
:-)

Autor: Agathe Bauer!!! (Gast)
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Marian B. schrieb:
> Der J113 ist ein J-FET.

Ich weiß, aber damit leitet er doch immer noch nicht über das Gate. Es 
sei denn, er ist defekt.

Autor: Marian  . (phiarc) Benutzerseite
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Agathe Bauer!!! schrieb:
> Marian B. schrieb:
>> Der J113 ist ein J-FET.
>
> Ich weiß, aber damit leitet er doch immer noch nicht über das Gate. Es
> sei denn, er ist defekt.

JFET heißen Junction-FETs, weil sie zwischen Gate und Kanal eine 
PN-Schicht haben. Zwischen Gate und Drain/Source hast du bei J-FETs also 
immer eine Diode.

Autor: Agathe Bauer!!! (Gast)
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Marian B. schrieb:
> Zwischen Gate und Drain/Source hast du bei J-FETs also
> immer eine Diode.

Das war mir neu. Ab welchen Spannungen leitet denn diese Diode?
Für mich waren das immer ganz normale Verarmungs-Mosfets. Also wie ein 
normaler Mosfet, nur daß er bei 0V am Gate schon etwas leitet, und zum 
Sperren eine neg. Spannung braucht.
Habe noch nie gehört, daß auch nur irgendein Mosfet am Gate einen 
Dauerstrom zulässt, ohne zerstört zu sein. Außer vielleicht solche mit 
Z-Diode am Eingang.

Autor: Marian  . (phiarc) Benutzerseite
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JFETs sind eben keine MOSFETs.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Agathe Bauer!!! schrieb:

>> Zwischen Gate und Drain/Source hast du bei J-FETs also
>> immer eine Diode.
>
> Das war mir neu.

Dabei sind diese FETs schon mindestens 35 Jahre alt. :-)

Autor: Agathe Bauer!!! (Gast)
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Und ab wann leitet das Gate nach Source oder Drain? Ab +0,7V?

Autor: Jfetler (Gast)
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Agathe Bauer!!! schrieb:
> Und ab wann leitet das Gate nach Source oder Drain? Ab +0,7V?

Ja, genau, so etwa. Verhält sich exakt wie eine Diode, sieht aus wie 
eine Diode, ist eine Diode.

Autor: Frank (Gast)
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Lattice User schrieb:
> Da hast du dich verguckt. Im Vishay Datasheet steht da 1 µA also 1000
> nA.
> http://www.vishay.com/docs/88514/1n5391.pdf
1N5391 != 1N5395

> Diesmal ist wenigstens der FET richtig als Diode verschaltet (Source +
> Drain gebrückt).
> Den BC547C üben wir noch mal....
> (hint: Basis + Kollektor verbinden).
Keine Ahnung was Du meinst. Das ist doch irrelevant. Die Brücken sind 
nur eingezeichnet, damit LTSpice es bei diesem niedrigen Gmin berechnen 
kann. Basis-Kollektor und Basis-Emitter-Diode sind beim BC547C wie bei 
praktisch allen Transistoren symmetrisch.

Lurchi schrieb:
> Beim TIA zur Messung sehr kleiner Ströme wird man am Eingang so der so
> einen Widerstand brauchen - nicht gerade MOhm, aber 100 K sind schon
> ganz passend. Dann fließen bei 230 V noch 2,3 mA - das sollten die
> Schutzlelemente gut vertragen und auch die Leistung am Widerstand hält
> sich in Grenzen. Das mindeste ist irgendwas im kOhm Bereich um die
> Eingangskapazität zu entkoppeln. Das kann dann ggf. auch ein PTC sein,
> der den Strom zusätzlich begrenzt.
und
Christian L. schrieb:
> Normalerweise reicht es aus den Strom, der in den Eingang des
> OPVs fließt, mit einem Widerstand zu begrenzen. Ein 1MOhm Widerstand
> zwischen virtuellem Massepunkt und Eingang begrenzt den Eingangsstrom
> bei 1000V bereits auf 1mA. Gegebenenfalls tut es auch ein Netzwerk aus
> Widerstand - Kondensator gegen Masse - Widerstand um ESD Pulse zu
> begrenzen.
Widerstände jeglicher Art/Größe kann ich nicht einsetzen. Das Rauschen 
dieser würde das Nutzsignal überdecken oder der Widerstand schwächt das 
Nutzsignal ab, je nachdem wie sie verschaltet sind.

> Das andere Problem am negativen Eingang ist die Kapazität. Diese sollte
> bei so kleinen Spannungen über der Diode auch kritischer werden als der
> Leckstrom. Die Kapazität am Eingang erhöht das Rauschen und irgendwann
> wird die Schaltung dadurch auch instabil. Und noch weitere Traces und
> einen OP dort ranzuhängen halte ich nicht für förderlich.
Die Eingangskapazität wird wie üblich beim TIA mit einem Kondensator 
kompensiert, ist also kein Problem. Der ist in dem Schaltplan nicht 
eingezeichnet weil es hier nicht um den TIA geht sondern um den 
Leckstrom.

Ich habe noch einige andere Anwendungen für die Diodenabsicherung, der 
TIA ist besonders schwierig weil hier der Leckstrom deutlich unter 1fA 
sein muß. Für die anderen Anwendungsfälle genügt mir <1 pA (Absicherung 
von hochohmigen digitalen/analogen CMOS-Eingängen). Bei diesen gibt es 
auch keine Schutzspannung und es darf höchstens eine Diodenstrecke sein. 
Für den TIA haben wir ja eine Lösung gefunden. Für die anderen ist das 
noch ausstehend. Laut Simulation wären einige Bauteile in der Lage.

Leider noch immer niemand, der das mal ausgemessen hat (Diode, JFET, 
BJT, ...) ...
Wer hat bitte melden. So kleine Ströme kann ich noch nicht messen, der 
TIA ist genau dafür da, so ein Meßgerät erst noch zu bauen.

Autor: Christian L. (cyan)
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Frank schrieb:
> Keine Ahnung was Du meinst. Das ist doch irrelevant.

Nö.

> Basis-Kollektor und Basis-Emitter-Diode sind beim BC547C wie bei
> praktisch allen Transistoren symmetrisch.

Da denk lieber nochmal drüber nach. Wenn der Transistor völlig 
symmetrisch wäre, was er nicht ist, dann wäre es auch egal, ob man 
Emitter und Kollektor in einer Schaltung vertauscht. Tatsächlich ändern 
sich dabei aber viele Eigenschaften. Der Basis-Emitter pn-Übergang 
bricht bereits bei 6-7V im Reversebetrieb durch, während der 
Basis-Kollektor pn-Übergang mehrere hundert Volt vertragen kann. Bei 
einem npn-Transistor sind die beiden n-Bereiche unterschiedlich stark 
dotiert, was zu einem anderen Verhalten der beiden pn-Übergänge führt.

Deshalb ist der Hinweis auf die falsche Beschaltung völlig korrekt.

> Widerstände jeglicher Art/Größe kann ich nicht einsetzen. Das Rauschen
> dieser würde das Nutzsignal überdecken oder der Widerstand schwächt das
> Nutzsignal ab, je nachdem wie sie verschaltet sind.

Wenn du GOhm Widerstände in der Rückkopplung hast und einen 1MOhm zum 
Schutz ist das zusätzliche Rauschen vielleicht berechenbar aber sicher 
nicht mehr messbar. Das Rauschen der anderen Komponenten ist sehr viel 
höher, als das des Schutzwiderstands.

> Ich habe noch einige andere Anwendungen für die Diodenabsicherung, der
> TIA ist besonders schwierig weil hier der Leckstrom deutlich unter 1fA
> sein muß.

Das kannst du dir gleich mal aus dem Kopf schlagen. Dieser Wert ist 
utopisch.

Autor: Tom (Gast)
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Das ganze ist völlig utopisch :)

fA Leckströme, aber noch einen weiteren OP an den Eingang hängen wollen 
:D

Autor: Mike (Gast)
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Frank schrieb:
> Widerstände jeglicher Art/Größe kann ich nicht einsetzen. Das Rauschen
> dieser würde das Nutzsignal überdecken

Ist das mal wieder ins blaue geredet oder wirklich gerechnet? Das 
Rauschen der einzelnen Bauelemente ist nicht korreliert und in deinen 
Simulationen ist der Feedbackwiderstand schon 1G groß (was ja schon nur 
1µV am Ausgang bei 1fA macht...). Stell doch mal eine Rauschbetrachtung 
auf mit Strom- und Spannungsrauschen des gewünschten OP, 
Feedbackwiderstand und vor allem angestrebter Bandbreite (DC ist keine 
sinnvolle Angabe, irgendwann will man ja auch ablesen) auf. Dabei würde 
ich auch noch mal das hier ja schon angesprochene Noise-Gain durch die 
Eingangskapazität im Auge behalten. Würde mich doch sehr überraschen, 
wenn 100k oder 1Meg in Serie zum Eingang da tatsächlich relevant werden 
würde.

Für mich sieht das alles sehr nach Halbwissen aus. Zum einen werden 
utopische Parameter SIMULIERT?!?!? Aber ein richtiger Theoretiker würde 
dann wenigstens mal den Rest berechnen..

Autor: Frank (Gast)
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Christian L. schrieb:
>> Ich habe noch einige andere Anwendungen für die Diodenabsicherung, der
>> TIA ist besonders schwierig weil hier der Leckstrom deutlich unter 1fA
>> sein muß.
> Das kannst du dir gleich mal aus dem Kopf schlagen. Dieser Wert ist
> utopisch.
Keineswegs, wie oben zu sehen haben wir diesen erreicht. Und zwar 
deutlich, so ca. 4 * 10E-6 aA.

Autor: Frank (Gast)
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Mike schrieb:
> Frank schrieb:
> Für mich sieht das alles sehr nach Halbwissen aus. Zum einen werden
> utopische Parameter SIMULIERT?!?!? Aber ein richtiger Theoretiker würde
> dann wenigstens mal den Rest berechnen..
Du darfst mich gerne erhellen. Nachdem niemand bisher eine Aussage zu 
den Leckströmen machen konnte, habe ich diese simuliert und dadurch 
Ergebnisse erhalten. Wenn Du natürlich über echtes Wissen verfügst und 
die realen Werte kennst, dann bitte, wie groß sind die Leckströme dann, 
wenn sie nicht der Simulation entsprechen?

Autor: Christian L. (cyan)
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Frank schrieb:
> Keineswegs, wie oben zu sehen haben wir diesen erreicht. Und zwar
> deutlich, so ca. 4 * 10E-6 aA.

Erreicht wurde da gar nichts. Du hast lediglich eine gewürfelte Zahl vom 
Simulationsprogramm bekommen. Diese ist aber völlig unrealistisch - das 
sind ja gerade mal 2 Elektronen pro Tag.
Dir haben schon die Anderen gesagt, das der Leckstrom überhaupt nicht 
richtig simuliert wird, da das Modell den Leckstrom nicht enthält. Diese 
Zahlen sind Fantasiewerte ohne jeglichen realen Bezug.

Die pA Angaben aus dem Datenblättern kann man schon glauben. Selbst eine 
2N4117A kommt nicht in den sub-fA-Bereich. Und die 2N4117A ist schon 
ziemlich das Beste was man noch zu kaufen kriegt. Ob man damit überhaupt 
in den einstelligen fA-Bereich kommt ist auch schon fraglich.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Christian L. schrieb:

> Dir haben schon die Anderen gesagt, das der Leckstrom überhaupt nicht
> richtig simuliert wird, da das Modell den Leckstrom nicht enthält. Diese
> Zahlen sind Fantasiewerte ohne jeglichen realen Bezug.

Ich verstehe überhaupt nicht, wie man überhaupt auf die Idee kommen
kann, so etwas wie Leckströme zu simulieren. Simulationsprogramme
sind doch nichts anderes wie Computerspiele: Wenn ich will, kaufe
ich mir vom Hersteller des Programms ein Modell mit 10E-100aA
Leckstrom. Das ist dann etwas teurer als das Modell mit 10E-6aA.

: Bearbeitet durch User
Autor: Philipp (Gast)
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Frank schrieb:
> über echtes Wissen verfügst und
> die realen Werte kennst, dann bitte, wie groß sind die Leckströme dann,
> wenn sie nicht der Simulation entsprechen?

Nach dieser ewigen Diskussion hier habe ich eben einfach mal in die 
Bastelkiste gegriffen und geschaut was ich da habe. Ein OPA602 war der 
OP, den ich in DIP hier habe mit dem kleinsten Eingangsstrom (1pA typ). 
Darüber 1G und das ganze aufs Steckbrett (den Eingangspin natürlich 
hochgebogen und die heiße Seite des 1G angelötet). Das Ganze steht 
einfach ungeschirmt auf dem Tisch. Gemessen wurde mit einem 3456A auf 
100PLC.

Der Aufbau liefert mit offenen Eingang 0,4mV und mit einer 1N4148 
zwischen GND und dem Eingang (so wie ich es oben vorgeschlagen hatte) 
haben wir rund 20pA.
Bei 12V Sperrspannung messe ich dann ca. 6,5nA.

Autor: Philipp (Gast)
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Es hat mir nun doch keine Ruhe gelassen und ich habe auch noch mal den 
Strom über die Spannung gemessen. Daneben noch mal die ganz simple 
Simulation. Soo sehr daneben sieht es bei der 1N4148 gar nicht aus. Nur 
in Spice steigt der Strom irgendwann nicht weiter an.

Autor: Panzerwaschanlage Spandau (Gast)
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Frank schrieb:
> 4 * 10E-6 aA

Einen solch geringen Strom gibt es praktisch nicht, das wäre ein 
Elektron je Eiszeit oder so. Ist praktischer als auch theoretischer 
Nonsens.

Autor: Philipp (Gast)
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Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> das wäre ein
> Elektron je Eiszeit oder so.

Nee, das wären schon 2 am Tag...

Sobald irgendwo ato rauskommt sollte man schon mehr als misstrauisch 
werden.

Autor: Philipp (Gast)
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Sorry, "Atto" bevor wieder die "sowas sagt man als E-Techniker nicht" 
Diskussion losbricht.

Autor: Lurchi (Gast)
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So unegfähr kann es mit den Leckströmen in der Simulation schon 
hinkommen, insbesondere bei einer Diode mit eher viel Leckstrom wie der 
1N4148.

Die Modelle sind aber nicht alle perfekt, und gerade an so extremen 
Punkten kann es auch mal größere Abweichungen geben.

Bei den sehr Leckstromarmen Dioden hat man aber schon das Problem, dass 
da nicht alle Exemplare gleich sind. Viel ist da auch das Gehäuse.

Autor: Philipp (Gast)
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Lurchi schrieb:
> So unegfähr kann es mit den Leckströmen in der Simulation schon
> hinkommen, insbesondere bei einer Diode mit eher viel Leckstrom wie der
> 1N4148.
>
> Die Modelle sind aber nicht alle perfekt, und gerade an so extremen
> Punkten kann es auch mal größere Abweichungen geben.

Es hat mich einfach mal interessiert wie fern man mit der Simulation nun 
eigentlich liegt, wo nun hier ewig diskutiert wurde ohne Messungen.

Im Anhang noch mal ein BC547B. Hier ist dann doch ein deutlicher 
Unterschied zur einfachen Simulation zu sehen.

Autor: Lattice User (Gast)
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Frank schrieb:
> Lattice User schrieb:
>> Da hast du dich verguckt. Im Vishay Datasheet steht da 1 µA also 1000
>> nA.
>> http://www.vishay.com/docs/88514/1n5391.pdf
> 1N5391 != 1N5395
>
Hast du dir die Mühe gemacht das anzuschauen, wohl eher nicht.
Das Datasheet gilt für die alle Typen 1N5391 bis 1N5399.

Autor: Anja (Gast)
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Philipp schrieb:
> Im Anhang noch mal ein BC547B. Hier ist dann doch ein deutlicher
> Unterschied zur einfachen Simulation zu sehen.

War das jetzt Absicht daß der Transistor nicht als Diode geschaltet ist?

Gruß Anja

Autor: Mike (Gast)
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Anja schrieb:
> War das jetzt Absicht daß der Transistor nicht als Diode geschaltet ist?

Nein, genau so sollte es sein. Habe ich etwas übersehen? Ich habe Basis 
und Emitter kurzgeschlossen und lieber die Basis-Kollektor-Diode 
verwendet, weil ich davon ausgehe, dass diese eine deutlich größere 
Sperrspannung verträgt.

Autor: Philipp (Gast)
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Da war hier im Labor wohl zuletzt jemand anders am Rechner...

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

was jetzt: Mike oder Phillipp?

Wobei du natürlich recht hast.
Ein Transistor als ideale Diode geschaltet bricht rückwärts bei etwa 7V 
durch.

Gruß Anja

Autor: Philipp (Gast)
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Das ist hier der Laborrechner zu dem jeder hier Zugang hat. Nun stimmt 
der Name aber wieder.


Sind die Eigenschaften der BE-Diode denn noch besser (bis auf den frühen 
Durchbruch)?

Autor: soul e. (souleye)
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Die BC-Diode hat den kleineren Leckstrom und die höhere 
Spannungsfestigkeit, ist aber ziemlich langsam.

Die BE-Diode sperrt schneller, bricht aber bei -7 V durch.

Autor: M.N. (Gast)
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Hi,

wie viel Leckstrom kannst du dir maximal erlauben?
Ic schlage folgende Typen vor:
* NXP PESDxL4U-Serie definierter Leckstrom bei 25°C (max 300 nA) und 
125°C
* NXP PTVSxP1UP series max. 100 nA bei 25°C (V_RWM >= 13 V), leider kein 
Temperatur-Derating verfügbar :-(

Autor: Philipp (Gast)
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soul e. schrieb:
> Die BC-Diode hat den kleineren Leckstrom und die höhere
> Spannungsfestigkeit, ist aber ziemlich langsam.
>
> Die BE-Diode sperrt schneller, bricht aber bei -7 V durch.

Sehr interessant. Vielleicht sollte ich doch mal den LMP7721 mit 
deutlich mehr als 1G aufbauen. Ich wollte ohnehin noch OPs für meinen 
KVD Buffer selektieren.

Autor: Rote T. (tomate)
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So Ladies, mir wars mal langweilig, also habe ich euch mal den Leckstrom 
von

- einer roten 1N4148
- J113 JFET
- J310 JFET
- BC547 aus China
- 2N3904 aus China

gemessen.

JFETs mit Drain&Source auf Testspannug, Gate auf GND
NPNs mit Basis und Emiter auf GND, Kollektor auf Testspannug.

Erstmal die Diode, 3x 3456A mit 100k, 1M und 10M Shunt, => 100k, 1.1M, 
11.1M Shunt, da alle common GND, damit nix hochohmig floatet => mieses 
Resultat.

3456A auf 6 Stellig, 10Cycle integration time und Statistik an, dann 
eine Weile gemessen und Durschschnittswert angezeigt:

30V reverse polarity Diode #1
656   uV @ 100k   => 6.56nA
7218  uV @ 1.1M   => 6.5618nA
70396 uV @ 11.1M  => 6.34nA


30V reverse polarity Diode #2 (Diode hat davor 900V aus dem IM6 
abbekommen)
639   uV @ 100k   => 6.39nA
705  uV @ 1.1M   => 6.41nA
68994 uV @ 11.1M  => 6.21nA

10V reverse polarity Diode  (Diode hat davor 900V aus dem IM6 
abbekommen)
491   uV @ 100k   => 4.91nA
5440  uV @ 1.1M   => 4.94nA
53450 uV @ 11.1M  => 4.81nA

Die Messung über den 11.1M Shunt ist IMO ein wenig daneben.

Zur Probe nochmal mit dem IM6 Megaohm-meter gemessen. BTW, echt ein 
geiles Gerät (misst relativ fehlerfrei bis zu 10^14 Ohm und hat dabei 
viel weniger Rauschen als mein Keithley 610C und war für 50$+40$ Versand 
spottbillig)

5*10^9 Ohm @ 30V macht 6nA
9*10^9 Ohm @ 90V macht 10nA
bei 140-150V beginnt dann der Avalanche-Breakdown und der Leckstrom 
steigt.....

: Bearbeitet durch User
Autor: Rote T. (tomate)
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Die JFETs und die Transistoren haben alle einen so kleinen Leckstrom, 
das man mit den 3456As nix gescheites mehr messen konnte. Also mit dem 
IM6 weitergemessen.

J113 @ 10V => 2.5*10^11 Ohm => 4*10^-11A (40pA)
J113 @ 30V => 8*10^11 Ohm   => 3.75*10^-11A (37pA)
J113 @ 60V => 1.5*10^12 Ohm   => 4*10^-11A (40pA)
Bei 70V hat der dann die Durchbruchspannung erreicht

Als nächstes dann der J310, der eigentlich eher ein RF-JFET als ein low 
leakage JFET (wie der J113) ist:

J310 @ 30V => 6*10^11 Ohm   => 6*10^-11A (50pA)

Und zum Schluss noch ein paar Transen:

China BC547 @ 30V  => 2*10^11 Ohm   => 1.5*10^-1A (150pA)
China 2N3904 @ 30V hat ähnliche Werte

Autor: Philipp (Gast)
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Rote T. schrieb:
> China BC547 @ 30V  => 2*10^11 Ohm   => 1.5*10^-1A (150pA)

Hast Du den auch mal mit kleineren Spannungen vermessen? Mich würde 
interessieren ob wir in etwa zu den gleichen Ergebnissen kommen.

Autor: Rote T. (tomate)
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Die oben gemessenen Ströme für die JFETs und Transistoren sind 
wahrscheinlich zu gross, sind vermutlich noch kleiner.

Grund ist der Leckstrom über die Kabel und Holztisch. Habe zwar immer 
drauf geachtet, dass sich die Kabel nicht überkreuzen (billige PVC 
Kabel, wer schenkt mir Teflon-Triax-Kabel :) ), allerdings leitet der 
Holztisch auch. Gut in den Bildern zu sehen:
Krok-Isolation @ 200V:    2*10^10 Ohm
Kabelgewurschtel @ 200V:  2*10^10 Ohm

Also Krokklemmen direkt an den Eingang geklemmt und folgendes gemessen:
(diesmal mit 10 und 30V, damit man die Resultate vergleichen kann)

2N3904 #1 (glänzendes Plastik Package):
1*10^14 Ohm   @ 10V    =>100fA
6-8*10^13 Ohm @ 30V    =>370-500fA

2N3904 #2 (eher mattes Epoxy? Package):
1.5*10^10 Ohm   @ 10V  =>660pA
2*10^10   Ohm   @ 30V  =>1500pA
Eventuell liegt es am Gehäuse

BC547 (glänzendes Plastik Package):
4*10^13 Ohm   @ 10V    =>250fA
5*10^13 Ohm   @ 30V    =>600fA

J113:
4-5*10^13 Ohm @ 10V    =>200-250fA
5*10^13 Ohm   @ 30V    =>600fA

J310
3.5*10^13 Ohm   @ 10V  =>280fA
6*10^12 Ohm     @ 30V  =>5pA

Alle Messungen ohne Garantie :)

Bei der Diode hängt der Leckstrom übrigens auch von der Beleuchtung ab, 
wenn man mit der Taschenlampe drauf funzelt, steigt der Leckstrom 
markant => Photodiode im Sperrbereich
https://de.wikipedia.org/wiki/Photodiode




Wie haste die Messung eigentlich driftfrei hinbekommen, Philipp?

Ich hatte noch ein paar LMC660 Opamps rumliegen (ursprünlich zur 
Strommessung an einem DIY Röngtenröhren-PSU gedacht, dummerweise in 
SMD).

Damit einen unity gain amp aufgebaut und damit Spannung über einen 
200MOhm Widerstand (ein Ende auf DUT, anderes Ende auf virtuelles GND) 
gemessen. Ausgang mit TLC072 noch 100x verstärkt und an 3456A.
Opamp #2 in TLC072 Package hat virtuelles GND  bei 1/2 Vcc gemacht, 
natürlich gut mit Kondensatoren gebuffert. Alles auf Steckbrett (ich 
weiss, nicht optimal) und in Blechdose.

Das ganze hat dann ganz böse oszilliert (vermutlich mit 50Hz). Deswegen 
einen 6200pF Folienkondensator parallel zum 200M Widerstand 
(zeitkonstante=1.2s) und es war einigermassen gut. Hat aber über längere 
Zeit immer noch so heftig gedriftet (+/-10mV => pA  Bereich) dass man da 
nix sinnvolles an den JFETs und Transistoren messen konnte. Die Diode 
ist so mies, dass man sie direkt mit dem 3456A messen kann.

BTW, dein Curve-Tracer Setup für das 3456A, ist das Labview und 
irgendein GPIB-USB Wandler/GPIB Karte? Spannungen mit mit 
ferngesteuertem PSU produziert?. Würde mich noch interessieren.

Autor: Philipp (Gast)
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Und so geht mein Gleittag langsam dahin...

Rote T. schrieb:
> Wie haste die Messung eigentlich driftfrei hinbekommen, Philipp?

Ich war selbst sehr überrascht, dass es so stabil ist. Im Anhang habe 
ich mal ein Bild meines Aufbaus gemacht. Das Ganze ist auch einfach auf 
einem Steckbrett. Ich habe nur den negativen Eingang des OP hochgebogen 
und den 1G Rückkoppelwiderstand direkt angelötet. Parallel zum 1G habe 
ich noch 100pF (also rund 1Hz Bandbreite). Mittlerweile habe ich noch 
hochohmigere Widerstände aufgetrieben. Auf dem Bild sieht man als DUT 
einen 10G an den ich 10V angelegt habe um die Stabilität zu messen. Im 
Bild sind es da dann ja nicht ganz 30fA Standardabweichung. Beim 
Schreiben hier ist es schon auf 22fA gefallen. Den 10G hatte ich beim 
Aufbau noch nicht, darum ist nur 1G in der Rückkopplung. Das Multimeter 
und die DC Quelle habe ich erst direkt vor der Messung eingeschaltet. 
Ich ging auch nicht davon aus, dass es so stabil ist. Die 1nA sind 
natürlich getuned. Die Quelle steht auf 9,907V oder so.


Rote T. schrieb:
> Damit einen unity gain amp aufgebaut und damit Spannung über einen
> 200MOhm Widerstand (ein Ende auf DUT, anderes Ende auf virtuelles GND)
> gemessen.

Ich verwende nur einen OP (OPA602) und habe ihn als 
Transimpedanzverstärker laufen. Beim ersten Versuch ging es mir ja darum 
zu sehen wie viel eine 1N4148 vom Eingang gegen GND ausmacht.


Rote T. schrieb:
> Ich hatte noch ein paar LMC660 Opamps rumliegen (ursprünlich zur
> Strommessung an einem DIY Röngtenröhren-PSU gedacht, dummerweise in
> SMD).

Ich habe hier noch LMC6041 und einen LMP7721 rumfliegen. Ich habe auch 
mal einen kurzen Versuch mit dem LMC6041 und 100G in der Rückkopplung 
gemacht, aber das wurde erwartungsgemäß ohne Schirmgehäuse nix. Sobald 
ich mich der Schaltung nähere gibt es riesen Amplituden :).


Rote T. schrieb:
> Das ganze hat dann ganz böse oszilliert (vermutlich mit 50Hz). Deswegen
> einen 6200pF Folienkondensator parallel zum 200M Widerstand
> (zeitkonstante=1.2s) und es war einigermassen gut.

Die 100pF habe ich auch eingebaut, weil es bei mir zunächst mit 12MHz 
oszillierte, es lag aber am Ende doch nur an der fehlenden Abblockung 
der Versorgung. 100nF an beiden Rails haben es dann ruhig gemacht.


Rote T. schrieb:
> BTW, dein Curve-Tracer Setup für das 3456A, ist das Labview und
> irgendein GPIB-USB Wandler/GPIB Karte? Spannungen mit mit
> ferngesteuertem PSU produziert?. Würde mich noch interessieren.

Ja genau, das ist LabView und eine NI PCI-GPIB Karte. Die PCI-KArten 
sind deutlich günstiger zu bekommen als diese USB Geschichten. Und ich 
wollte auf jedenfall NI haben, weil es einfacher alles schöner 
funktioniert als zB mit den Agilent USB-GPIB Adaptern (geht auch, aber 
nicht so reibunglos). Die DC Quelle ist ein Knick JS 3010 der auch per 
GPIB steuerbar ist.

Schon nett, was man mit steinalter Messtechnik und einen Steckbrett 
alles noch messen kann :).

Autor: Philipp (Gast)
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PS: Das 3456A stand auf 10V fixed Range und 10 NPLC

Autor: Philipp (Gast)
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Ich habe das 34556A nun noch mal auf 1V und 100NPLC gestellt und, was 
noch wichtiger war, den Raum verlassen. Dabei kommt man dann auf eine 
Standardabweichung von unter 5fA und 23fApp bei etwas über 10min 
Messzeit. Eine geschirmte Kiste sollte man sich also wirklich mal 
gönnen. Beim schwungvollen auf den Stuhl setzen in ca. 1,5m Entfernung 
zu Schaltung gibt es einen Ausschlag von ca. 350fA.

Ich denke Frank sollte sich wirklich mal die in Frage kommenden Dioden 
besorgen, eine kleine Dose und einen vernünftigen OP und einfach mal 
messen.

Autor: einer (Gast)
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Phillipp: geh mal zum Netto an der Kopernikus, der hat diese dänischen 
Kekse in der Blechdose. Wenn du die schnell in der 11. Etage verteilst, 
sind alle anderen glücklich und du hast auch eine gut geschirmte Dose 
für deine Messungen.

Autor: Philipp (Gast)
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einer schrieb:
> Phillipp: geh mal zum Netto an der Kopernikus, der hat diese dänischen
> Kekse in der Blechdose. Wenn du die schnell in der 11. Etage verteilst,
> sind alle anderen glücklich und du hast auch eine gut geschirmte Dose
> für deine Messungen.

Das hätte ich vor etwas über einem Jahr glatt gemacht, jetzt ist es mir 
aber doch deutlich zu weit ;) :P

"einer" ist aber sehr feige, ich denke ja, dass "einer" in diesem 
Bereich nicht ganz untätig gewesen ist und es auch noch ist ;)

Bei der Firma D. aus L. hatten wir immer so grüne Keksdosen die auch 
schon einen Triax-Anschluss für solche Messungen hatten.

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