Hallo Ich will gerne das Spannungsoffset VOS eines OPAMP messen. Dazu einfachste Schaltung: Gain von 1001 um das niedrige Offset zu verstärken. In allen Schaltungen gebe ich noch zusätzlich einen kleinen DC Offset dazu um das ganze "anzuheben". Bild 1: Als VOS habe ich 80 uV eingestellt. (ein "idealer" OP aus Ltspice) Die Berechnung ergibt ca 80 uV. - Funktioniert also. Bild 2: OPAMP mit einem Spice Modell von TI. Wird mit einer Bipolaren Versorgung betrieben. Nach dem Ausrechnen kommt ein Offset von ca 120 uV raus. Sieht auch gut aus. (DB: 150 uV) Bild 3: Genau wie in Bild 2, jedoch mit einer Single Supply von 5V. Offset ergibt sich zu ca 50 uV. SCHLECHT!! Warum gibt es hier einen Unterschied in der Offset Spannung zwischen Bi Polaren Versorgung und Single Supply ? Mir ist das überhaupt nicht klar, da es im DB auch keine Relation gibt dass das Offset sich in Abhängigkeit der Common Mode Spannung ändern sollte (zBsp. bei rail2rail Input) Kann mir bitte jemand Licht ins Dunkle bringen.. Danke
Genau desswegen gebe ich ja noch ein zusätzliches Offset von 1mV mit, auf dem Bild siehst du doch SpannungsAUSGANG von über 2V..
Vcc positive Versorgungsspannung Vee negative Versorgungsspannung Nehmen wir an wir haben einen Opamp mit 0V Offsetspannung. Dann würde ich die 0V am Ausgang bei Ua=(Vcc + Vee)/2 erwarten. Bei positiver und negativer Spannungsversorgung ist das bei Ua=0V. Bei nur positiver Spannungsversorgung ist das bei Vcc/2. Du müsstes also in der Simulation (Bild3) beide Eingänge um 2,5V anheben. Da erwarte ich dann, dass (Ua-2,5V) das Gleiche ergibt wie bei der Schaltung 2 mit der symmetrischen Versorgungsspannung.
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Helmut S. schrieb: > Vcc positive Versorgungsspannung > Vee negative Versorgungsspannung > > Nehmen wir an wir haben einen Opamp mit 0V Offsetspannung. Dann würde > ich die 0V am Ausgang bei Ua=(Vcc + Vee)/2 erwarten. > > Bei positiver und negativer Spannungsversorgung ist das bei Ua=0V. > > Bei nur positiver Spannungsversorgung ist das bei Vcc/2. Das macht für mich gerade keinen Sinn. Mein Ausgang ist weit genug von seinen Rails entfernt, so dass ich ein Abschneiden verhindere. Ich habs mal versucht und es klappt. ABER -warum funktioniert es bei meinem ersten Simulation ohne Common Voltage? -habe ich in meinem Bild 3 extra eine kleine Spannung angelegt damit der OPAMP bedingt durch sein kleines Offset und der Verstärkung sicher nicht an seiner Unteren Rail hängen bleibt ?! Mein Ausgang ist mit 2,05 V doch in Ordnung, warum das Offset nicht?
Bzw was ich damit sagen will: Meine Offset Spannung VOS ist doch nicht von der Common Mode Spannung abhängig. Sonst wäre das doch im DB angegeben..
jakob schrieb: > > Ich habs mal versucht und es klappt. ABER > -warum funktioniert es bei meinem ersten Simulation ohne Common Voltage? > -habe ich in meinem Bild 3 extra eine kleine Spannung angelegt damit der > OPAMP bedingt durch sein kleines Offset und der Verstärkung sicher nicht > an seiner Unteren Rail hängen bleibt ?! Mein Ausgang ist mit 2,05 V doch > in Ordnung, warum das Offset nicht? Der zusätzliche Offset in deiner single supply Schaltung (Bild3) ist Voffset = (Vcc/2)/Leerlaufverstärkung
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jakob schrieb: > Bzw was ich damit sagen will: Meine Offset Spannung VOS ist doch nicht > von der Common Mode Spannung abhängig. Sonst wäre das doch im DB > angegeben.. Bei vielen Rail-2-Ral OPV ist genau das der Fall. Siehe z.B. Fig. 10 und Fig 13 in https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8657_8659.pdf Bei deinem OPA350 mögen solche Kurven nicht explizit im Datenblatt gezeichnet sein. Aber auch er hat komplementär wirkende Verstärkerstufen, die bei unterschiedlichen Gleichtaktspannungen unterschiedlich stark zum Ausgang beitragen. Solange die Offsetspannung innerhalb des spezifizierten Bereichs bleibt (500µV bei VS=5V und T=25°) passt alles. Dass die Offsetspannung unabhängig vom V_CM sein soll wird dir nicht zugesichert. Ob solche Effekt vom Simulationsmodell richtig wiedergegeben werden, ist dann nochmal sehr fraglich.
Hallo Achim Vielen Dank für deine Antwort! Dann kann man dem DB ja gar kein richtiges Vertrauen widmen, was die Specs angeht. Das bedeutet ja aber auch, dass mein Offset von 0.. +/-150 uV gehen kann? Also einmal Herstellungsbedingt aber auch dann von der Gleichtaktspannung abhängig. Das klappt mit der Simulation wenn ich die TI Lib benutze auch. ABER noch eine andere Frage: Da ich ja nicht weiß, ob ich gerade ein OP erwische der ein positives oder negatives Offset besitzt: Wenn es positiv ist dann ist das ganze ja kein Problem um es auch zu messen. Aber was wenn es negativ ist? Das war ja der ursprüngliche Gedanke warum ich im ersten Post noch einen zusätzlichen Offset hinzugefügt habe um das ganze anzuheben.. Aber jetzt mit dem anlegen der Gleichtaktspannung kann ich das ja nicht mehr machen. (Schaltung post 3) Gibt es etwas das ich besser machen kann, um dann auch ein negatives Offset zu messen, mit meiner SingleSupply Konfiguration?
jakob schrieb: > Dann kann man dem DB ja gar kein richtiges Vertrauen widmen, was die > Specs angeht. doch, klar kann man das. die Spec sagt nicht, welchen exakten Wert der Offst hat, sondern in welchem Bereich der Offset liegt. Und dieser Angabe kann man trauen. jakob schrieb: > Gibt es etwas das ich besser machen kann, um dann auch ein negatives > Offset zu messen, mit meiner SingleSupply Konfiguration? kommt darauf an: was ist denn das eigentliche Ziel deiner Messung? willst du die Herstellerangaben überprüfen? dann solltest du dich an den Messbedingungen des Herstellers orientieren.
Hallo Achim Danke für deine Antwort. Mir stellt sich die Frage- eigentlich sollte doch das Offset bei einer Gleichtaktspannung bei Mid-Supply doch am "besten" sein? So kenne ich das zumindest aus den Datenblättern bzw. Bücher. Da bei mid-supply beide Eingangsstufen arbeiten und die Offsets sich somit gegenseitig "verkleinern". ?! Bei mir scheint es aber genau umgekehrt zu sein, mein Offset steigt bei steigender Gleichtakt spannung. In den DB bzw Büchern wird das Offset auch mal negativ bzw Positiv je nach Gleichtakt. Bei mir ist es einfach nur positiv und linear steigend. Im entsprechenden Spice Model ist ein Eintrag in der Liste mit den vorhandenen Parameter "Input Offset Voltage vs CommonMode Voltage" vorhanden. Evtl ist das Modell nicht detail reich genug, oder verstehe ich noch was falsch bzw ist das für jedes OPAMP verschieden ? lG
jakob schrieb: > eigentlich sollte doch das Offset bei einer Gleichtaktspannung bei > Mid-Supply doch am "besten" sein? Nein, da gibt es keinen technischen Grund für. Was stört dich an einem Offset innerhalb der Datenblattgrenzen ? Willst du genauere OpAmps, kaufe genauere. Warum will man Offsets überhaupt simulieren ? Ich würde erwarten, dass der Offset einer Simulation 0 ist und höchstens durch mitmodellierte Eingangsströme an den Quellwiderstand der Eingänge zu Offsets in der Schaltung führen.
> Evtl ist das Modell nicht detail reich genug, oder verstehe ich noch was
falsch bzw ist das für jedes OPAMP verschieden ?
Modelle haben im allgemeinen ca. 0V Offsetspannung da jeder andere Wert
sinnlos ist. Im Datenblatt gibt es Maximalwerte für bestimmte
Bedingungen(Temperatur, Testschaltung). Eventuell gibt es sogar noch
Werte für verschiedeen Temperaturbereiche. Egal welchen Wert der
Hersteller da in das Modell einbauen würde, irgendjemand passt er nicht.
Deshalb wird da ca. 0V Offset genommen. Wer einen Offset haben will, der
sollte einfach eine V-Quelle in Reihe zum Pluseingnag einfügen. Genau so
schwierig ist es "common model rejection" in das Modell einzubauen. Soll
da ein typischer Wert rein oder der schlechteste Wert? Wenn ein Modell
das modelliert, dann steht da leider nirgends ob das typisch oder worst
case ist und ob das frequenzabhängig modelliert ist. Das gleich Probleme
hat man mit der "power supply rejection". Deshalb macht es meiner
Meinung nach keinen Sinn diese beiden Dinge in das Modell einzubauen.
jakob schrieb: > verstehe ich noch was > falsch bzw ist das für jedes OPAMP verschieden ? Ist bauartbedingt verschieden, auch bei R2R Eingängen liegt die Tücke oftmals im Detail. Einfaches Beispiel eines primitiven nicht R2R: Ein LM358 kann recht gut am unteren Ende (und sogar etwas darunter) seiner Versorgungsspannung messen, am positiven Rail gehts damit nimmer. http://www.ti.com/lit/gpn/lm358-n Figure 16 zeigt dessen prinzipielle Eingangsschaltung HTH
jakob schrieb: > eigentlich sollte doch das Offset bei einer > Gleichtaktspannung bei Mid-Supply doch am "besten" sein? Bei RRI werkeln häufig zwei komplementäre Eingangstufen zwischen denen der OpAmp beim Mittendurchgang wechselt. Das hat Verschiebungen der Eingangströme und des Spannungsoffsets zur Folge. (Fragt sich, wie gut dieser Effekt in den jeweiligen Spice-Modellen abgebildet wird?) Dieser Effekt kann mittels On-Chip Ladungspumpen reduziert werden (wie z.B. beim ADA4500 - https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADA4500-2.pdf). Solche OpAmps werden dann als "Zero Input Crossover Distortion Amplifiers" beworben.
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