elektrischer Schalter

jbal Gast 19.12.2007 19:06 #732088

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Hallo zusammen,
ich habe das Problem, dass die Stromaufnahme von einem IC messen will. 
Der Hacken an der Sache ist. das ich dieses erst in einen Modus bringen 
muss in dem er eine Stromaufnahme von ca. 100nA hat. Die Stromaufnahme 
im normalen Modus liegt bei 8mA. Da ich den niedrigen Strom im nA-µA 
Bereich messen will brauch ich einen relativ hochohmigen Messwidestand 
(ca. 40kOhm). Dieser Widerstand wird nur geschaltet, wenn ich 
tatsächlich messe.
Meine Idee ist es jetzt einen FET (oder sonst was) parallel zu dem 
Messwiderstand zu schalten, der sperrt wenn ich den SPannungsdrop über 
den Messwiderstand messen will und ansonsten niederohmig ist.
Das Problem an der Sache ist das der Schalter, wenn er Hochohmig ist, 
das Messergebniss nicht verfälschen darf (durch Leckströme etc.). Hat 
wer eine Idee was ich da am besten nehme?

Hier noch einmal die wichtigsten Eckdaten in der Zusammenfassung:
- 3V3 @100nA/8mA sollen gsperrt bzw. überbrückt werden
- Zur ansteuerung des Schalters stehen 5V (µC) bzw. 10V zur Verfügung
- Schaltzeiten sollen bei ca. 1kHz liegen

Gruss Jan

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Knut B. (travelrec) (Firma: TravelRec.) 19.12.2007 22:58 #732219

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Ein PhotoMosRelais vielleicht?

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Detlev T. (detlevt) 19.12.2007 23:34 #732256

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Mein Vorschlag: Transimpedanzwandler zur Strommessung(bei 100nA) 
einsetzen. Siehe Beitrag "Strommessung im Bereich 0A 3µA" . Zur 
8mA-Versorgung eine Low-Leakage-Diode verwenden, z.B. BAS45A. Die hat 
bei Dunkelheit und Raumtemperatur maximal 1nA Sperrstrom.

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Jan Gast 20.12.2007 11:11 #732483

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Ich verstehe immer noch nicht ganz wie die Schaltung mit einem 
Transimpedanzwandler aussehen soll. Ich will ja die Stromaufnahme des 
Bauteiles messen, und wenn ich einen Transimpedanzwandler verwende, habe 
ich ja einen Knotenpunkt, wo sich der Strom für ASIC und Wandler 
aufteilen, also der Impedanzwandler verstärkt mir nicht wirklich die 
Stromaufnahme des Bauteils.
Wenn ich mich täusche oder die Schaltung nicht richtig verstanden habe 
klärt mich bitte auf.
Danke

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Detlev T. (detlevt) 20.12.2007 11:40 #732510

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Ein Bild sagt mehr als tausend Worte...

Der ASIC wird mit "VCC" versorgt, C1 dient zur Pufferung bei der 
Umschaltung.

Die OpAmps müssen, wie schon gesagt, einen sehr hohen Eingangswiderstand 
haben, D1 eine low-leakage-Diode sein.

Nun passiert folgendes: Solange der ASIC nur wenig Strom zieht, arbeitet 
der rechte OpAmp (U3) im linearen Bereich. Er regelt VCC so nach, dass 
dieser immer gleich der Spannung am "+"-Eingang ist, also 3.3V. Am 
Ausgang des OpAMp liegt dabei die Spannung VCC+R*I. I ist der Strom, der 
durch den ASIC fließt. Der Ausgang des linken OpAmp (U2) ist hingegen 
maximal negativ, Diode D1 sperrt.

Wenn der ASIC mehr Strom zieht, wird die maximale Ausgangsspannung von 
U3 nicht ausreichen, um VCC auf 3.3V zu halten, die Spannung sinkt. 
Dadurch geht der Ausgang von U2 auf eine Spannung, dass VCC zu 3.3V-x 
wird, die Diode D1 wird leitend und übernimmt die Versorgung. (8mA 
sollte ein OpAmp eigentlich liefern können.) Und vice versa. 
Umschaltzeit etwa 10uS bei BAS45A.

Du hast also bei Schalten einen Spannungseinbruch von 3.3V auf 3.3V-x. 
Einen gewissen Spannungseinbruch bei höherem Strom sollte aber jeder 
Baustein vertragen. Der Vorteil dabei ist, dass dieses Umschalten dann 
automatisch passiert.

Du hast die Diode und die Eingäng der OpAmp als Quelle für Leckströme, 
die in der Praxis etwa 1nA ausmachen, und C1. Den muss dann noch 
entsprechend auswählen.

Jetzt verstanden?

Angehängte Dateien:

Messschaltung.jpg (28 KB)

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Jan Gast 20.12.2007 14:04 #732639

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Danke Detlev,

werde das ganze mal auf nem steckbrett zusammen bauen (mit einem TL084) 
und schaun ob das so funktioniert wie ich das verstanden habe. Heute 
Abend werd ich mir das ganze mal mit Multisim anschauen (leider nicht 
auf der Arbeit vorhanden)
Auf jeden Fall erst einmal danke so weit. Wenn das klappt ist das eine 
sehr elegante Lösung.

Gruss
Jan

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Detlev T. (detlevt) 20.12.2007 14:57 #732687

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Ich hätte Interesse an einem Feedback. Ich lerne was daraus, wenn das 
funktioniert, was ich mir ausgedacht habe - oder auch nicht.

In der Praxis könnte es noch sinnvoll sein, parallel zu D1 und R1 
Kondensatoren einzubauen, um das Einschwingverhalten zu verbessern. Auch 
dabei natürlich auf Leckströme achten.

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