Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Referenz LM399 Sprünge bei Ausgangsspannung


von Jan (Gast)


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Hallo,

ich habe bei ersten Messungen an einer Referenz LM399 kleine Sprünge in 
der Ausgangsspannung festgestellt.
Messaufbau:
LM399  (gesteckt in IC-Fassung) ohne Heizspannung betrieben in einem 
Karton in der Klimakammer aufgeheizt.
Spannungsmessung mit Keithley 2000
Temperaturmessung mit Keithley 173 und PT100-Fühler

Ich kann mir die Sprünge in der angehängten Grafik nicht erklären. Löst 
das erste Aufheizen Spannungen im Aufbau bzw. im IC selbst ?
Hat jemand diesen Effekt schon mal beobachtet ?

Gruß
Marcus

von Uwe B. (uwe_beis)


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Es scheint alle 2 mV zu passieren, auch ganz vorne bei 100 s (15°C) 
sieht es so aus. Das deutet auf einen Fehler beim Messen hin, aber bei 
dem 6½-stelligen DMM sollte es nicht daran liegen. Dennoch würde ich es 
mal mit einem anderen DMM vergleichen.

von Stefan D. (mackie05)


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Wenn diese Effekte nur im Vorgang des Aufheizens/Abkühlens auftreten 
tippe ich mal auf Thermospannungen durch die IC-Fassung. Dann könntest 
Du testweise die Beinchen des LM399 über Drähte direkt anzubinden - ohne 
Fassung.

Gruß Stefan

von Lurchi (Gast)


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Das sieht nicht nach Thermospannungen aus, sondern eher nach 
Schwingungen oder starkem Popcorn Rauschen bei einigen bestimmten 
Arbeitspunkten.

Das kann ggf. auch von der Stromquelle und der Restlichen Schaltung 
kommen.

von Achim H. (anymouse)


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Stefan D. schrieb:
> Thermospannungen durch die IC-Fassung

Ich glaube, damit sind mechanische Spannungen gemeint, welche durch die 
Temperatur verursacht werden, und keine elektrischen.

von Uwe B. (uwe_beis)


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Mechanische Spannungen würden sich nicht spiegelsymmetrisch auswirken 
und auch nicht auf dem Hin- und Rückweg an der gleichen Stelle 
auftreten.

Thermospannungen verursachen keine Sprünge.

Auch ich würde im Rest suchen, z. B. beim DMM oder bei der Software, die 
die Messwerte in ein Diagramm umsetzt. Also mit einem weiteren DMM 
messen!

von Anja (Gast)


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Hallo,

das ist nicht normal.

Auch Popcorn-Rauschen ist eher im Bereich maximal 1-2 ppm und würde bei 
der vorhandenen Auflösung gar nicht auffallen.

Ich tippe entweder auf HF-Einstrahlung (Schaltnetzteil?) und variable 
Kabelverlegung (parasitäre Kapazitäten).
-> Ich würde auf jeden Fall einen 100nF Kondensator parallel zur Z-Diode 
des LM399 schalten um diese Einflüsse zu reduzieren.

Oder variable Geometrie. Die LM399 ist lageabhängig. Auf der rechten 
oder linken Seite hat man andere Spannung als kopfüber oder in 
aufrechter Lage.

Besonders schön sieht man das beim K2000. Rechts und links hochkant 
ergibt sich die größte Differenz. Je nach Exemplar habe ich da bis zu 28 
ppm Unterschied gemessen.

Btw. der unbeheizte Temperaturkoeffizient bei der LM399 ist 
Ausgangsspannungsabhängig. Den kleinsten erhält man wenn man Exemplare 
heraussucht die zwischen 6850 und 6900 mV haben.
7040 mV sind da weit daneben.

Gruß Anja

von ths (Gast)


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Sehe ich exakt wie Anja.

von Achim S. (Gast)


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Wenn ich die Zeitskala richtig interpretiere, kommen die Störungen 
ziemlich genau im Abstand von einer Stunde (0,36*10^4s). Da tippe ich 
eher auf makroskopische "Einstreuungen" (z.B. Arbeitskollegen, die auf 
einen Kaffee vorbeischauen und sich auf den Labortisch setzen..)

von Jan (Gast)


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Hallo,

Anja schrieb:
> Ich würde auf jeden Fall einen 100nF Kondensator parallel zur Z-Diode
> des LM399 schalten um diese Einflüsse zu reduzieren.

am Ausgang der Z-Diode liegt ein Tiefpass 220Ohm 2,2µF. HF- kann man 
fast ausschließen.
Der LM war "stehend" bei der Messung.

Achim S. schrieb:
> Da tippe ich
> eher auf makroskopische "Einstreuungen"

Ich werde die Messung wohl noch mal machen und die Raumtemperatur 
zusätzlich mitschreiben.

Gruß
Jan

von Anja (Gast)


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Jan schrieb:
> Ich werde die Messung wohl noch mal machen und die Raumtemperatur
> zusätzlich mitschreiben.

Aber paß auf daß keiner eine Zeitschrift während der Messung auf dem 
Keithley ablegt. ;-)
Ich würde den Temperatursensor dort installieren.

Jan schrieb:
> am Ausgang der Z-Diode liegt ein Tiefpass 220Ohm 2,2µF. HF- kann man
> fast ausschließen.


Die +Versorgungen sind ja nach allen Regeln der Kunst abgeblockt.

Aber ansonsten sehe ich nur lauter undefinierte HF-Pfade in Deinem 
Aufbau:

Die GND-Leitungen sind völlig undefiniert.

Ein Beispiel: Bei der LM399 ist das Metallgehäuse an Pin 4.
Dieses "strahlt" Kapazitiv gegen Umgebung ab.
Also die Störungen die ungefiltert über Pin 1+2 in die LM399 
hereinkommen werden an der Substratdiode gleichgerichtet.

Ich würde niemals Pin 2 und Pin 4 nur hochohmig verbinden.
Entweder direkt kurzschließen oder über Abblockkondensatoren (falls -15V 
Versorgt) definierte Verhältnisse erzeugen.

Die Konstantstromquelle würde ich auch erst mal durch einen 
6K8-Widerstand ersetzten. (Bei mir hat eine LM334-Konstantstromquelle 
ohne zusätzliche Abblockmaßnahmen ebenfalls Ärger bereitet).

Gruß Anja

von Jan (Gast)


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Hallo,

vielen Dank für die Tipps.

Anja schrieb:
> Ich würde niemals Pin 2 und Pin 4 nur hochohmig verbinden.
> Entweder direkt kurzschließen oder über Abblockkondensatoren

Also R5 noch mit 100nF-1µF überbrücken.

Anja schrieb:
> Aber ansonsten sehe ich nur lauter undefinierte HF-Pfade in Deinem
> Aufbau:

Welche HF-Pfade gibt es noch ?
Die Ein- bzw. Ausgänge sind mit Kondensatoren geblockt,
der Bottom-Layer ist direkt am Pin 2 vom LM angeschlossen und sonst 
nirgends weiter.
Pin 2 ist „Sternpunkt“ für Ein- bzw. Ausgang.
Gegen "Zugluft" kommt die Schaltung später noch in eine kleine 
Kupferblech-Kiste.

Das mit der Stromquelle ist ein guter Einwand. Kommt bei der nächsten 
Messung erst mal raus.

Gruß
Jan

von Lurchi (Gast)


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Der OP als Spannungsfolger ist so auch an der Grenzen zum schwingen: Da 
fehlt noch ein Kondensator als direkte schnelle Rückkopplung, ohne den 
Umweg über das Filter. 56 Ohm am Ausgang des OPs sind auch recht wenig.

HF Störungen kann man sich bei der Platine ohne Gehäuse so auch leicht 
einfangen - etwa das Handy vom Nachbarn.

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