Ungewünschter Offset nach Impedanzwandler

[Oliver B. (irq)]

Hallo zusammen,

als Puffer für eine Referenzspannung verwende ich einen OPA277, der so 
beschaltet ist, dass er stabil bei großen kapazitiven Lasten ist. Die 
Schaltung habe ich der AppNote "Improved Voltage Reference Filter has 
several Advantages" (erster Treffer bei Google) entnommen und aufgebaut.

Funktioniert soweit, nur messe ich zwischen Eingang (3,987 V) und 
Ausgang (4,004 V) einen Offset von etwa 17 m Volt, dabei hatte ich den 
OPA277 unter anderem gerade wegen seiner kleinen Offsetspannung von 10 
µ Volt ausgewählt.

Mir ist nicht klar, woher der "große" Offset kommt. Folgendes würde ich 
ausschließen, lasse mich aber eines besseren belehren:

 - Messfehler wegen Kalibrierung des Multimeters: Habe mit dem selben
   Multimeter gemessen; zumindest die Differenz ist messbar, wenn auch
   nicht absolut genau.

 - Beeinflussung durch ohmsche/kapazitive Last: Wegen der Rückführung
   über R2 regelt der OPV den Ausgang nach. Habe ich überprüft, die
   Ausgangsspannung bleibt bei 4,004 V.

 - Bias Current: Laut Datenblatt kleiner als 4nA, das ergibt mit
   R2 = 2kOhm nur 8µV (für mich akzeptabel).

Nicht ganz sicher bin ich mir eingangsseitig, da habe ich noch keine 
Referenz dran, sondern testweise nur einen Spannungsteiler + Kondensator 
(zum Glätten der Eingangsspannung), bestehend aus 100k-Widerständen.

Sonst fällt mir nichts ein, für Hinweise bin ich dankbar!

Viele Grüße

Oliver

EDIT :

Beim Schreiben ist es mir gekommen: Warum mal nicht die 100k 
austauschen. Mit 1k messe ich nun keinen Offset mehr. Kann ich mir aber 
nicht so ganz erklären, muss nochmal drüber nachdenken. Oder jemand hier 
hat spontan einen Tipp :-)

[Christian L. (cyan)]

Kann es sein, dass dein Messgerät mit seinem Eingangswiderstand die 
Messung der Eingangsspannung verfälscht hat?

Ein kleines Beispiel: 10V als Referenz und ein 2x100k Spannungsteiler 
ergeben ideal 5V.
Schaltest du jetzt dein Messgerät mit typ. 10M Eingangswiderstand 
parallel, so ergibt sich eine Spannung von 4,975V. Also ein Fehler von 
ca. 25mV.
Der Fehler liegt in etwa in dem Bereich deines Fehlers.

LG Christian

[Oliver B. (irq)]

Das scheint eine plausible Erklärung zu sein. Der Eingangswiderstand ist 
im Datenblatt mit > 10 MOhm angegeben. Rechnerisch kommt das dann hin, 
wie du schon festgestellt hast. Danke für den Hinweis!

[Guido C. (guidoanalog)]

Hallo,

was misst Du denn, wenn Du die Spannung zwischen Eingang und Ausgang 
direkt misst?

Mit freundlichen Grüßen
Guido

[Fragi (Gast)]

>Nicht ganz sicher bin ich mir eingangsseitig, da habe ich noch keine
>Referenz dran, sondern testweise nur einen Spannungsteiler + Kondensator
>(zum Glätten der Eingangsspannung), bestehend aus 100k-Widerständen.

Also was denn nu? Beziehst du dich jetzt mit deinen Messungen auf die 
angegebene Schaltung oder nicht??

[Udo S. (urschmitt)]

1. Fehler durch den Eingangswiderstand des Messgeräts wie schon oben 
gesagt.

2. 17mV sind bei 4V ein Fehler von 0,04%!
Bist du sicher daß dein Messgerät so genau misst? Was ist das für ein 
Messgerät? Wie teuer war es?

Wer misst misst Mist!

Nachtrag: 3. Da du keine Referenz verwendest ist allein dein Restripple 
und die Rauschspannung höher als deine Messdifferenz.
Wenn du so genau messen willst muss jedes Element deiner Kette 
entprechend gut und genau sein.

[Hauke R. (lafkaschar)]

Wenn du direkt zwischen ein und Ausgang misst, und du "nichts" misst, 
dann liegts am Eingangswiderstand. Der kommt nämlich bei dem Messaufbau 
nicht zum Tragen, da der Ausgang theoretisch die gleiche Spannung hat 
die der Eingang. Wenn du dein Messgerät als 10MOhm widerstand 
betrachtest und an beiden seiten das gleiche Potential anliegt, wird 
kein Strom fließen also die schaltung auch nicht belasten.

[Oliver B. (irq)]

> Wer misst misst Mist!

Der Spruch hat sich mal wieder bewahrheitet. Konkret zur Klärung der 
offenen Fragen:

Ich habe nochmal einen Spannungsteiler aus 100k-Widerständen eingelötet 
und messe direkt zwischen Ein- und Ausgang keine Spannungsdifferenz. Das 
sollte die Multimeter-These bestätigen. Wieder was dazu gelernt. Zuvor 
hatte ich jeweils gegen Masse gemessen, sodass der Eingangswiderstand 
des Multis die Eingangsspannung verfälschte.

Bei dem Multimeter handelt es sich um ein Fluke 175, Datenblatt habe ich 
gerade nicht zur Hand. Sicherlich hat es seine Toleranz und ob die 
ausgangsseitigen 4,004 V absolut korrekt sind, ist zu bezweifeln. Wenn 
ich allerdings bei zwei Spannungen etwas unterschiedliches angezeigt 
bekomme, kann ich doch davon ausgehen, dass sie auch unterschiedlich 
sind oder vergesse ich da was? Dass es vielleicht nicht genau 17mV sind 
steht auf einem anderen Blatt, aber alles was ich messen kann ist bei 
10µV OP-Offset schon zu viel.

Ripple < 20mV ist nicht ganz einfach zu messen, da streut ja schon mehr 
bei der Messung rein. Allerdings bilden die 100k mit dem 1µF-Kondensator 
einen Tiefpass (Grenzfrequenz 1,6 Hz), da sollte nicht allzu viel 
ankommen. Wie reagiert so ein Multi eigentlich auf vorhandenen Ripple?

[Harald W. (wilhelms)]

Oliver B. schrieb:

> Wenn ich allerdings bei zwei Spannungen etwas unterschiedliches angezeigt
> bekomme, kann ich doch davon ausgehen, dass sie auch unterschiedlich
> sind oder vergesse ich da was?

Wenn Du einmal an einer hohen und einmal an einer niedrigen Impedanz
misst, sind die Anzeigen unterschiedlich.
Gruss
Harald