Spannungsteiler teilt nicht konstant (Fehler bis zu 25%)

[FelixA]

Hallo Leute,
ich habe mir einen Gleichspannungs Messverstärker aufgebaut und gerade ein ziemliches Problem entdeckt.
Er besteht aus zwei Spannungsteilern (0% rechnerisch, 1% Metallschicht Wiederstände), zwei Dioden (1N 4148) antiseriell gegen Masse und einem Operationsverstärker.

Die Spannungteiler sind so ausgelegt, dass sie maximal auf 0,4V teilen. Durch die zwei Dioden wird der Operationsverstärker gegen zu hohe Eingangsspannungen geschützt. Leider wird jedoch nicht konstant geteilt. Der Fehler wird um so größer, je mehr er sich 0,4V annähert.

z.B. (Messbereich von 0 - 4V)
Eingangsspannung: U1
hinten den Spannungsteilern: U2
U1 ......... U2
----------------
1V ......... 0,1V
2V ......... 0,2V
3V ......... 0,27V
4V ......... 0,33V
----
5V ......... 0,36V
6V ......... 0,37V
8,5V ...... 0,40V


Ich denke es hängt mit der Schaltspannung der Dioden zusammen. Ich hoffe ihr könnt mir irgendwie weiterhelfen.

Danke!

Felix

[kalledom]

Wie ist denn das Teilerverhältnis bzw. die beiden Widerstands-Werte ?

[Ratber]

@Felix

du meinst sicher "Antiparallel"

Ansonsten gibt mal den Schaltungsteil damit wir sehen was du gemacht hast.
aus deinem Text ist nicht eindeutig zu sehen was Sache ist

[FelixA]

Hallo,
danke für eure schnellen Antworten
@kalledom. Die Spannung geht erst durch den 1M zu 1,2M. Dieser 1,2M ist mit einem zweiten Spannungteiler 2x 120k parallel geschaltet.

@Ratber:
Ich vermute es liegt am verbauten Diodenmodell:

http://home.vrweb.de/~felix.adamczyk/facharbeit/dc-final.jpg

[kalledom]

Kommt mir doch irgendwie bekannt vor ?
Ich empfehle 2 ZenerDioden mit ca. 1...3 Volt antiseriell, dann sollte dieses Problem behoben sein.

[FelixA]

Ok danke! Geh Montag gleich zum Conrad und hohl mir ZPD 2,7V oder ZPY 1V.

Hab nochmal bei Jean Pütz reingeschaut. Immer wenn er einen Z-Diodenschutz einsetzt, dann schaltet er die Dioden entgegengerichtet in Reihe (Anode der einen, zur Anode der anderen).

Felix

[bluelight_electronic]

hmmm, joar also ..

Kurzfassung -> du hast einen Belasteten Spannungsteiler durch die Diode. Über diesen sich dein Verhältnisse verschiebt.



Lange Version ->
fangen wir mal an ... du hast hier einen Belasteten Spannungsteiler .. (da die Diode auch Leitet (sie hat ne maximale Flussspannung von ca 0,7V das ist schon Richtig)aber fängt auch schon zu Leiten an wenn se 275mv hat (sind zwar nur 1µA .. aber ok .. so wenn du sagst es ist Bemerkbar bei 400mV.. sind wir schon ma bei 15 - 20µA (wenn könnten (also sprich der Strom da währ ^^)... das macht wenn ich einen Messstrom von 1mA oder so hab nichts aus .. Jedoch bei einem Messstrom von 4µA ..

ok,
fangen wir an.

du hast bei 400V die 100M + 200k = 100,2M (die 200k sind in der Rechnung nahe zu vernachlässigbar)

U = R*I

also

400V / 100,2M = 4µA
80V / 20,2M = 4µA .....
0,8V / 200k = wieder rum 4µA...

(das ist dein Messstrom)

wenn deine Diode aber schon leitet bei 275mV verfälscht sie dir einfach dein Ergebnis...



gut Ich bin etwas übermüdet wenn’s fragen gibt einfach fragen.. ^^

ev. schreib ich das morgen noch mal ins Reine

[FelixA]

@bluelight_electronic
Danke für deine ausfühliche Antwort. Jetzt ist es mir völlig klar, wo der Fehler liegt!

Jetzt bräuchten wir eine Diode, die am bessten eine Karaktersitik hat, die bei 0,45V anfängt zu leiten und dann ganz rasch ansteigt.
Wüsstet ihr da ein gutes Modell?

Der Messverstärker ist bereits vollends verbaut und verkabelt. Es wäre super wenn ein Diodenwechsel die Erlösung brächte.

Felix

[FelixA]

Hmm man könnte auch mal je 3 Schottky in Reihe kombinieren?

Das Problem liegt doch darin, dass erst mit steigender Spannung, Strom fließt. Man könnte die beiden Dioden nicht auf Masse legen, sondern auf +10V oder -10V? Dann würde stendig ein gewisser Strom fließen. Mit der Verstärkung könnte man dies dann ausgleichen?

[bluelight_electronic]

hm,

also mal als frage wieso du umbedingt den OP Schützen willst ... Häng da ne Z-Diode rein das der nich über 5V kommen kann und gut is (falls ma was falsch angeschlossen ist passiert ihm nix..)

und wenn angst hast das das am schluss (ka n DA Wander vermutlich) hops geht -> musst halt den nochma schützen (z.b. auch per zdiode)

hier hab ich dir ma nen auszug aus dem Datenblatt der 1n4148

http://x7r.de/verkaufen/1n4148.gif
1n4148 (das linke Diagram)
http://x7r.de/verkaufen/BAV99.gif
das ne BAV99 zu sehn :/ noch empfindlicher


Normalerweiße sind solche Dioden wie die 1n4007 (die mehr Storm können) auch eher bei einer höheren Flussspannung (gut die alten, es gibt mittlerweile auch Shotky dioden aber naja .. blah joar egal)

die 1n4007 ist aber Relativ bei 0,6 bzw 0,7V (könnt schon ma ne Verbesserung sein)


mfg

bluelight

[repi64]

Nimm doch einfach was so da ist (1N4148, 1N400x ....) und davon je zwei oder drei in Reihe und schon fließt da nichts im gewünschten Messbereich.
Das kann den Gang zu Conrad sparen.

[kalledom]

Felix, ich hab's Dir schon öfters geschrieben, nimm als Schutz ZenerDioden; warum Du Dich immer wieder an die 1 N 4148 klammerst, ist mir nicht klar.

PS: Mit dem Schutz ist schon ein Muß, falls in der 0,8 V-Stellung 400 V anliegen.

[bluelight_electronic]

kalle ja das is mir schon klar deswegen schrieb ich ja ne Z Diode und gut ^^ (reicht ja wenns auf 5V begrenzt ...),

und repi bin deiner Meinung mit 2 1n4148 in reihe .. deswegen hab ich die BAV99 mit reingezogen (gut wie gesagt bin übermüdet ^^) das nicht Deutlich wurde .. (bzw ich vergessen hab) *fg*, die BAV99 ist eine Doppeldiode in einem SOT23 gehäuse.

http://x7r.de/verkaufen/BAV99_.gif

(dort dann 1 als Anode und 2 als Kathode nimmst wie deine eine Diode bist bei eben 450mV - 470mV)

das war der Hintergrund zu der BAV99 ^^ (wenn man sie da hat)

hab sowas ebend immer rumliegen ... und deswegen währ das dann die Möglich keit die ich machen würd (mag nich unnötigerweiße 2bauteile wenn eins langen würd ^^)

2x 1n4148 hast halt dann 550mV ;)

[Ratber]

Kommt mir doch irgendwie bekannt vor ?
Ich empfehle 2 ZenerDioden mit ca. 1...3 Volt antiseriell, dann sollte dieses Problem behoben sein.

Ja mir auch und mir war so als ob die disku länger war.



@Topic

Wie Blue schon sagte.
2 Z-Dioden um die 5V (4,7 oder 5.1 sind gängige Werte) rein reicht.

[bluelight_electronic]

wieso 2 zdioden verschwenden wenn er seine schaltung so konzipiert hat das er mit 0,45 V auskommt ? einfach noch 2 4148 dazu und gut.

[Ratber]

Warum ?

Nun Zwei Z-Dioden sind Platzsparender als 4 oder mehr normale und bringen den gleichen Effekt.

Man kann natürrlich auch 2-3 Stück Pro Richtung in Reihe schalten.

[FelixA]

Hallo Leute,
danke für diese reichhaltige Diskussion. Ich habe jetzt alle möglichen Dioden ausprobiert. Zwei 1N4148 sind sogar noch zu wenig gewesen. Z-Dioden habe ich bislang noch nicht in meinem Fundus.
@kalledom. Sorry aber ich halte an den 1N4148 so fest, da ich so viele davon habe ;)

Habe dann nur mal zum Test Leuchtdioden ausprobiert. Das Ergebnis ist verblüffend.
Ich nahm je zwei, 3mm, 20mA, rote Leuchtdioden. Ihre Sperrspannung liegt etwa bei 1,75V und das Ergebnis ist so wie es sein soll! Super! Ich denke je zwei LEDs in Reihe dürften auch für die 400V Fall reichen, da ihr maximal Strom ja bei 20mA liegt.

Felix

[H.A.R.R.Y.]

Die Sperrspannung liegt etwa bei -5V maximal, sonst geht die LED kaputt (Mit Sperrspannung meint man offiziell wenn Anode negativ gegenüber Kathode ist). Was Du meinst ist die "Knickspannung", bei der die Kennlinie von noch (eben so fast) nichtleitend in leitend übergeht. Die liegt natürlich höher als bei 1N4148. Mich wundert alerdings die Angabe mit 1,75V - als alter Bastler geht mir der Wert von etwa 1,5V nicht aus dem Kopf. Die 1,75V passen eher zu den Low-Current-LEDs oder HiEff-LEDs. Ist aber auch egal, Hauptsache Deine Schaltung funktioniert jetzt so, wie Du Dir das vorstellst.

Noch eine gut gemeinte WARNUNG: Pass mit den Widerständen für die höheren Spannungen auf: nur spezielle Baureihen halten tatsächlich 400V aus, die typische maximale Spannung liegt bei etwa 100V; also lieber mehrere in Serie und dann noch mit Reserve. Das vereinfacht die Sache auch mit der Belastung und den hohen Werten (wo gibt es 100MegaOhm?).

[FelixA]

Hi Harry.
Die 1,75V hab ich rein durchs messen ermittelt... Welcher Typ es genau ist, kann ich nicht sagen. Eine Low-Current ist es aber nicht, denn die hab ich mir extra aufgehoben ;)

@Warnung. Thx. Diese rießigen Wiederstände sind aus vielen kleineren zusammen geschustert z.B. 100M = 10x10M

Felix