Teil 3

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Halbleiter
Die elektrische Leitfähigkeit der Halbleiter liegt zwischen der von Metallen und Isolatoren.
Sie ist jedoch stark abhängig von:
• mechanische Kraft (beeinflusst die Beweglichkeit der Ladungsträger)
• Temperatur (Zahl und Beweglichkeit der Ladungsträger)
• Belichtung (Zahl der Ladungsträger)
• zugefügten Fremdstoffen (Zahl und Art der Ladungsträger)
Bei Raumtemperatur ist die Leitfähigkeit der Halbleiter gering. Führt man Energie in Form von
Wärme, Licht, Spannung, oder magnetischer Energie hinzu, so ändert sich die Leitfähigkeit.
Die Empfindlichkeit der Halbleiter auf Druck, Temperatur und Licht macht sie zu geeigneten
Sensoren.
Anwendung/Bauelemente
Halbleiterwerkstoffe
Diode, Transistor, integrierter Schaltkreis
Ge, Si, GaAs
Dehnungsmessstreifen
Ge, Si
NTC-Widerstand
Si, Ge, GaAs
LED, Display
SiC, GaP, GaAs, InAs, InSb
Laserdiode
GaAs, InAs, InSb
Fotozelle, Solarzelle
Si, GaAs
Hallgenerator, Feldplatte
InSb, InAs
Si = Silizium,
Ge = Germanium,
GaAs = Galliumarsenid,
InAs = Indiumarsenid,
InSb = Indiumantimon,
GaP = Galliumphosphor,
SiC = Siliziumcarbon
Begriffe
Begriff
Beschreibung
Dotierung
Einbau von Fremdatomen in den reinen Halbleiterwerkstoff (z.B. Silizium und Germanium)
N-Dotierung
Wenn in reines Silizium Phosphor (P) eingebaut wird, stehen pro Phosphoratom ein freies
Elektron zur Verfügung (freies Elektron Æ n-Leiter).
Schließt man eine Stromquelle an den n-Leiter an, so entzieht der Plus-Pol dem n-Leiter die
Elektronen, und es entsteht ein Elektronenstrom von Minus nach Plus.
P-Dotierung
Wenn in reines Silizium Aluminium (Al) eingebaut wird, fehlt pro Aluminiumatom ein
Elektron (Defektelektronen/Löcher Æ p-Leiter).
Schließt man eine Stromquelle an den p-Leiter an, so fließen Elektronen vom Minus-Pol in
den p-Leiter und re-kombinieren mit den Löchern. Der Plus-Pol entzieht nun dem p-Leiter
die Elektronen und es fließt ein Löcherstrom von Plus nach Minus.
Eigenleitung
Durch Wärmezufuhr oder Lichteinstrahlung können auch undotierte Halbleiter freie
Ladungsträger erzeugen. Mit steigender Temperatur nimmt die Zahl der Elektronen-LochPaare im Quadrat zu.
Æ Grenzen für die maximale Betriebstemperatur in elektronischen Geräten: Germanium
(90...100 °C), Silizium (150...200 °C), Galliumarsenid (300..350 °C)
Halbleiterdiode
Diode in Durchlassrichtung
Wird die Diode in Durchlassrichtung betrieben, so liegt die
p-Schicht am Plus-Pol und die n-Schicht am Minus-Pol.
Die Löcher der p-Schicht werden vom Plus-Pol
abgestoßen, die Elektronen der n-Schicht werden vom
Minus-Pol abgestoßen. Die Grenzschicht wird nun mit
freien Ladungsträgern überschwemmt. Über den PNÜbergang hinweg fließt ein Strom durch die Diode.
Diode in Sperrichtung
Wird die Diode in Sperrrichtung betrieben, so liegt die pSchicht am Minus-Pol und die n-Schicht am Plus-Pol.
Die Löcher der p-Schicht werden vom Minus-Pol
angezogen, die Elektronen der n-Schicht werden vom PlusPol angezogen. Dadurch vergrößert sich die Grenzschicht
und es können keine Ladungsträger durch sie hindurch.
Diodenkennlinien
Normale Diode
- Einsatz: Gleichrichter
Temperaturabhängigkeit
Die Durchlassspannung
einer Diode ändert sich
linear mit etwa -2mV pro
Grad Celsius (°C).
Æ Temperaturmessgerät
Z-Diode
- relative hohe Dotierung Æ sehr dünne Sperrschichten
- oberhalb einer bestimmten Sperrspannung (Durchbruch- oder ZenerSpannung) steigt der Strom steil an (innere Feldemission,
feldstärkebedingtes Ablösen der Valenzelektronen bzw. Stoßionisation,
Lawineneffekt)
- Einsatz: Spannungsstabilisierung, Überlastschutz
Tunneldiode
- wird Dotierung weiter erhöht Æ extrem dünne Sperrschichten
- Sperrspannung kann nun „durchtunnelt“ werden
- Einsatz: Schwingungserzeugung
Spezielle Dioden
Typ
Beschreibung
Anwendung
Fotodiode
Die Fotodiode ist eine Halbleiterdiode die in Sperrrichtung
betrieben und aus Silizium oder Germanium hergestellt
wird. Der pn-Übergang der Fotodiode ist dem Licht
besonders gut zugänglich. Bei einfallendem Licht
entstehen freie Elektronen und Löcher. Die freien Löcher
und Elektronen erhöhen den Sperrstrom proportional zur
Lichtintensität.
Lichtmessung,
Lichtschranken,
Positionierung und
Fernsteuerung mit
Infrarotstrahlung
(Fernbedienung).
Leuchtdiode
Die Leuchtdiode, auch LED (Light Emitting Diode)
genannt, ist eine Halbleiterdiode, die beim Betrieb in
Durchlassrichtung Licht erzeugt(emittiert). Dabei gibt ein
Halbleiterkristall ein Lichtsignal ab, das durch die
linsenförmige Form des Kopfes gebündelt bzw. gestreut
wird.
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Solarzelle
Solarzellen sind wie Halbleiterdioden aufgebaut. Die pSchicht liegt an der Oberfläche und ist sehr dünn, so daß
das Sonnenlicht bis in die Grenzschicht des pn-Überganges
durchdringen kann. Durch das eindringende Licht werden
Elektronen aus dem Halbleiterkristall herausgelöst und
wandern im elektrischen Feld der Grenzschicht in die nSchicht des Halbleiters.
Stromerzeugung
Messgleichrichter
Ein Drehspulmesswerk arbeitet nur mit Gleichstrom !
Zur Messung von Wechselspannungen und Wechselströmen müssen diese zunächst
gleichgerichtet werden. Prinzipiell kann dazu ein üblicher Vierweggleichrichter eingesetzt
werden. Problematisch ist dabei allerdings das Verhalten bei kleinen Spannungen. Jede
Diodenkennlinie zeichnet sich durch einen deutlichen Knick bei der Durchlassspannung aus. Auch
bei kleinen Strömen gehen so an einer Si-Diode mindestens 0,5V verloren. Unterhalb dieser
Spannung ist keine Gleichrichtung möglich. Mit einem Vierweggleichrichter ergibt sich ein
Spannungsabfall von etwa 1V. Der Einsatz ist daher nur bei der Messung sehr hoher Spannungen
sinnvoll. Bei einem Messbereich bis 250V ist der Fehler durch den Gleichrichter tolerierbar.
Vierweg-Messgleichrichter
Messgleichrichter (aktiv)
Durch den Einsatz eines
Messverstärkers lässt sich der
Einfluss des Messgleichrichters fast
vollständig eliminieren
Spitzenwertgleichrichter
(Ausgangsspannung auf
Masse bezogen)
Transistor
Normale Transistoren haben eine npn- oder pnp-Schichtenfolge (bipolare Transistoren) und
bestehen in der Regel aus Silizium (selten aus Germanium oder Mischkristallen).
Jeder bipolare Transistor besteht aus drei dünnen Halbleiterschichten, die übereinander gelegt sind
und mit metallischen Anschlüssen versehen sind.
Die Anschlüsse heißen: Kollektor (C), Emitter (E) und Basis (B). Die Basis ist die Steuerelektrode
und gegenüber den beiden anderen Schichten besonders dünn.
Funktionsweise eines NPN-Transistors
Durch das Anlegen einer Spannung UBE (z.B. 0,7V), ist die untere
Diode (Prinzip) in Durchlassrichtung geschaltet. Die Elektronen
gelangen in die p-Schicht und werden von dem Plus-Pol der Spannung
UBE angezogen. Da die p-Schicht sehr klein ist, wird nur ein geringer
Teil der Elektronen angezogen. Der größte Teil der Elektronen bewegt
sich weiter in die obere Grenzschicht. Dadurch wird diese leitend und
der Plus-Pol der Spannung UCE zieht die Elektronen an. Es fließt ein
Kollektorstrom IC. Bei üblichen Transistoren fließen etwa 99% der
Elektronen von Emitter zum Kollektor. In der Basisschicht wird etwa
1% der Elektronen abgeführt.
Eigenschaften
UCE
UBE
IC
IB
Kollektor-Emitter-Spannung
Basis-Emitter-Spannung (Schellwert)
Kollektorstrom
Basisstrom
Eigenschaften des NPN-Transistors
• Der Kollektorstrom IC fließt nur, wenn auch ein Basisstrom IB fließt.
• Wird der Basistrom IB verändert, nimmt auch der Kollektorstrom IC einen anderen Wert an. Der Transistor
wirkt dabei wie ein elektrisch gesteuerter Widerstand.
• Der Kollektorstrom IC ist um ein vielfaches von 20 bis 10000 mal größer als der Basisstrom IB. Diesen
Größenunterschied nennt man Stromverstärkung B, und lässt sich aus dem Verhältnis IC zu IB berechnen.
• Ein Basisstrom kann erst dann fließen, wenn die Spannung an der Basis-Emitter-Strecke(-Diode) den
Schwellwert von 0,6V erreicht hat.
• Die Stromverstärkung bleibt bei schwankender Kollektor-Emitterspannung UCE weithin konstant, sofern diese
Spannung über 4 V liegt.
• Mittels einer Hilfsspannung UBE kann der Schwellwert vorab eingestellt werden. Dieses Vorgehen wird als
Arbeitspunkteinstellung bezeichnet. Um die eingestellte Spannung kann nun der Basisstrom den
Kollektorstrom steuern.
Grundschaltungen
Emitterschaltung
Basisschaltung
Kollektorschaltung
Eingangswiderstand
100 Ω ... 10 kΩ
10 Ω ... 100 Ω
10 kΩ ... 100 kΩ
Ausgangswiderstand
1 kΩ ... 10 kΩ
10 kΩ ... 100 kΩ
10 Ω ... 100 Ω
Spannungsverstärkung
20 ... 100 fach
100 ... 1000 fach
1
Gleichstromverstärkung
10 ... 50 fach
<1
10 ... 4000 fach
Phasenverschiebung
180°
0°
0°
Temperaturabhängigkeit
groß
klein
klein
Leistungsverstärkung
sehr groß
mittel
klein
Anwendungen
• NF- und HF-Verstärker
• Leistungsverstärker
• Schalter
• HF-Verstärker
• Anpassungsstufen
• Impedanzwandler
Operationsverstärker (1)
Nicht jede Verstärkungsaufgabe lässt sich optimal mit einfachen
Transistoren lösen. Operationsverstärker (OPV) sind integrierte
Schaltungen (IC) mit mehreren Transistoren und Widerständen.
Prinzipschaltung eines Operationsverstärkers
Schaltsymbol OPV
Ein OPV besitzt zwei Eingänge und einen Ausgang. Die
Differenz der beiden Eingangsspannungen wird sehr hoch
verstärkt. Verstärkungen von 100000-fach sind üblich.
Die Genauigkeit der Eingangsstufe ohne speziellen
Abgleich ist bei einfachen Typen etwa 1mV. Intern
besteht die Schaltung aus einem Differenzverstärker und
einer Ausgangsstufe. Man kann also eine vergleichbare
Schaltung auch aus Einzeltransistoren aufbauen.
Die Eingänge des OPV bezeichnet man als invertierenden Eingang (-) und als
nicht-invertierenden Eingang (+). Ein guter Operationsverstärker soll einen
großen Eingangsspannungsbereich haben und soll nicht auf die absolute
Eingangsspannung, sondern nur auf die Differenz der Eingangsspannungen
reagieren.
Operationsverstärker (2)
Verstärkung:
V=
R1 + R2
R2
V =−
R2
R1
Invertierender OPV
OPV als Verstärker
Ein OPV kann verwendet werden, um eine
Eingangsspannung um den Faktor V zu verstärken.
Dazu verwendet man eine Gegenkopplung mit
Widerständen. Die Ausgangsspannung stellt sich
automatisch so ein, dass die Eingangsspannungen
praktisch gleich sind. Jede kleine Abweichung führt
nämlich zu einer großen Änderung der
Ausgangsspannung und wird durch die
Gegenkopplung schnell ausgeglichen. Die Differenz
der Eingangsspannungen ändert sich dabei wegen
der hohen Verstärkung fast nicht. Man kann daher
vereinfachend sagen, die Spannungen an den
Eingängen sind gleich.Praktisch findet man jedoch
eine konstante, kleine Differenz, die auf nicht exakt
gleiche Eingangstransistoren zurückzuführen ist.
Dieser Offset-(Nullpunkt)-Fehler beträgt z.B. 1mV.
Ein OPV kann verwendet werden, um eine
Eingangsspannung zu invertieren. Der nichtinvertierende Eingang des OPV wird dazu an Masse
gelegt. Die Spannung am invertierenden Eingang
stellt sich ebenfalls auf Null ein. Verwendet man
zwei gleiche Widerstände im Gegenkoppelzweig,
dann stellt sich bei einer Eingangsspannung von
+1V eine Ausgangsspannung von -1V ein, so dass
die Spannung am invertierenden Eingang gerade
Null ist.
Operationsverstärker (3)
Ein einfacher Messverstärker für Batteriebetrieb
Die meisten OPV arbeiten in einem begrenzten
Spannungsbereich mit einem gewissen Abstand zur
Versorgungsspannung. Einige Typen sind durch
besondere Eingangsschaltungen dafür optimiert, bis
an die negative Versorgungsspannung heran zu
arbeiten. Sie kommen daher mit einer einfachen
Stromversorgung aus. So kann z.B. der doppelte
OPV LM358 ebenso wie der vierfache OPV LM324
mit einer einzigen Versorgungsspannung von +3V
betrieben werden und eignet sich daher für
Batteriebetrieb.
Ein Mikrofonverstärker mit OPV (NF-Vorverstärker)
Obwohl der OPV speziell als
Gleichspannungsverstärker konzipiert ist, eignet er
sich auch zur Verstärkung von Wechselspannungen,
also z.B. als Mikrofonverstärker. Bei einfacher
Versorgungsspannung legt man meist eine
künstliche Mittenspannung z.B. mit der halben
Betriebsspannung fest. Die Schaltung verhält sich
dann so, als hätte sie eine positive und eine negative
Versorgungsspannung.
Operationsverstärker (4)
Wie jeder Verstärker, so lässt sich auch der OPV zur
Erzeugung von Schwingungen einsetzen. Dazu ist
eine Rückkopplung auf den nicht-invertierenden
Eingang erforderlich. Ohne besondere Maßnahmen
wird der Verstärker übersteuern und ein
Rechtecksignal liefern.
Leistungsverstärker mit Komplementärstufe
Sinusgenerator
Rechteckgenerator
Will man ein reines Sinus-Signal erzeugen, dann
muss die Verstärkung begrenzt werden. Zwei Dioden
im Gegenkoppelzweig verringern die Verstärkung,
sobald ihre Schwellspannung von ca. 0,5V erreicht
wird. Durch geeignete Hoch- und Tiefpassfilter im
Rückkoppelzweig lässt sich die Frequenz festlegen.
Mit OPVs lassen sich auch Lautsprecherverstärker
aufbauen. Zwar ist der maximale Ausgangsstrom
mit ca. 10mA nur für einfache Kopfhörerverstärker
geeignet, mit zwei zusätzlichen Transistoren ergibt
sich jedoch immer noch ein einfacher Aufbau. Die
Transistoren bilden eine Gegentaktendstufe mit dem
Ruhestrom Null. Kleine Signale werden direkt vom
OPV geliefert. Erst bei Ausgangsströmen über
10mA beginnen die Endstufenstransistoren zu
verstärken.
Universalzähler
Einsatzgebiete:
1. Frequenzmessung
•
•
•
2.
3.
4.
5.
Impulsformer liefert aus den Eingangssignalen 1 und 2 eine Folge von Impulsen
Zeitbasisgenerator definiert Toröffnungsdauer (z.B. 1s)
Zähler zählt während dieser Zeit die vom Impulsformer gelieferten Impulse
Periodendauermessung
Impulsdauermessung
Zeitintervallmessung
Phasenwinkelmessung
•
•
•
•
•
Referenzsignal am Eingang 1, Messsignal am Eingang 2
Impulsformer leitet aus den (positiven und negativen) Nulldurchgängen Steuersignale ab
Steuersignale öffnen und schließen das Tor
Zähler zählt während der Toröffnungszeit die Zeitbasisimpulse (∆t)
Phasenverschiebung: φ=2π∆t/T
A/D-Wandler
A/D-Wandler (ADC) dienen der Umsetzung von Informationen aus dem analogen in den
digitalen Wertebereich.
Analoge Außenwelt
Digitale Rechnerwelt
Begriffe: Abtastung, Quatisierung
Bei A/D-Wandlern ist es im allgemeinen
notwendig, den Messwert für die Dauer
der Umwandlung zu speichern.
A/D-Wandler Typen – Übersicht (1)
A/D-Wandler Typen – Übersicht (2)
Typ
Bemerkung
Funktionsweise
Eigenschaften
Parallele A/DWandler
Einfachste und
schnellste Methode
(Bez. auch FlashConverter)
Die zu wandelnde Spannung wird unmittelbar mit 2n1
verschiedenen Referenzspannungen verglichen.
Hohe Umsetzgeschwindigkeit ca. 10 MHz, hoher
Schaltungsaufwand, daher
oft geringe Auflösung ( z.B.
4 bis 8 Bit) Æ Videotechnik
Sukzessive
Approximation
(Wägeverfahren)
Wandler die nach
diesem Verfahren
arbeiten
(schrittweise
Annäherung)
gehören zu den
seriellen Wandlern.
Im A/D-Wandler wird eine variable Vergleichsspannung erzeugt und mit der umzusetzenden
Spannung verglichen. Setzen des MSB (most
significant bit, auf 1). Führt der Vergleich zwischen
Uref und Ue dann zu Uref<Ue bleibt das MSB gesetzt,
andernfalls wird das MSB zurückgesetzt (auf 0).
Wiederholung für alle weiteren Bits Æ Balkenwaage
mittlere bis schnelle
Umsetzgeschwindigkeiten
bis ca. 1 MHz Auflösung 12
bis 24 Bit.
Æ PC-Karten zur
Messwerterfassung
Servo-Wandler
Nachlauf-A/DWandler oder
InkrementalWandler
Die zu wandelnde Spannung wird mit einer vom
A/D-Wandler ausgegebenen Spannung verglichen.
Entsprechend der Polarität der Differenz schaltet der
Komparator so, dass die vom Taktgenerator
kommenden Impulse einen Zähler auf- oder
abzählen. Das digitale Ausgangssignal des Zählers
wird vom A/D-Wandler umgesetzt und der sich
ergebende Analogwert am Komparator mit der
Eingangsspannung verglichen. Der Zähler zählt so
lange auf bzw. ab bis die Gleichheit der analogen
Spannungen erreicht ist.
Umsetzgeschwindigkeit ist
abhängig von der am
Eingang anliegenden
Amplitudenspannung. Ist
diese groß, ist der Wandler
langsam. Vorteile bei
kontinuierlicher Umsetzung
sich langsam ändernder
Spannungsverläufe
A/D-Wandler Typen – Übersicht (3)
Typ
Bemerkung
Funktionsweise
Eigenschaften
Rampen-A/DWandler
(Sägezahn-A/DWandler)
Das
Rampenverfahren
ist ein Grundprinzip
der A/DUmsetzung.
Gemessen wird die
Zeit, die ein
Integrator benötigt,
um die Amplitude
der zu wandelnden
Eingangsspannung
zu erreichen.
Arbeitet mit einem Rampen-Generator. Solange dessen
Ausgangssignal kleiner als die Eingangsspannung Ue ist,
werden im Zähler die Oszillator-Impulse gezählt. Die sich
ergebende Zeit T ist proportional zum Eingangssignal.
Dieses Verfahren setzt voraus, dass sowohl
Oszillatorfrequenz als auch das Signal des
Rampengenerators sehr stabil sind.
relative langsam,
Anwendung meist
als Dual-SlopeA/D-Wandler
Funktioniert nach demselben Prinzip, nur dass anstelle der
konstanten Referenzspannung zur Rampenerzeugung hier
die Eingangsspannung Ue integriert und die Spannung Ux
dann mit der Referenzspannung Uref verglichen wird.
relative langsam,
Anwendung meist
als Dual-SlopeA/D-Wandler
Der "Zwei-RampenA/D-Wandler" ist
eine Erweiterung
des
Rampenwandlers
Der Integrationsvorgang wird in zwei Stufen durchgeführt:
Zunächst wird die zu wandelnde Spannung an den
Integrator gelegt und über eine feste Zeit aufintegriert.
Danach wird der Integrator über eine negative
Referenzspannung abintegriert und die Zeit der
Abintegration bis zum Erreichen des Nullwertes gemessen.
Dabei ergeben sich insbesondere in Bezug auf die
Störgrößenunterdrückung bessere Eigenschaften als beim
Rampenwandler.
Vielfachmeßinstrumente,
Digitalvoltmeter
SpannungsFrequenz-Wandler
(ChargeBalancing-A/DWandler)
Dual-Slope-A/DWandler
Wäge-Umsetzer
Programmablaufplan
Spannungsverlauf der Referenzspannung
A/D-Wandler Typen
Paralleler A/D-Wandler
Rampen-A/D-Wandler (Sägezahn-A/D-Wandler)
Spannungs-Frequenz-Wandler
(Charge-Balancing-A/D-Wandler)
Dual-Slope-A/D-Wandler
Wandlungszeit
D/A-Wandler
D/A-Wandler setzen ein digitales Eingangssignal in ein quasi-analoges Ausgangssignal um.
Oft sind sie Bestandteile von A/D-Wandlern.
Zur Umsetzung eines
Digitalsignals in ein (gestuftes)
Analogsignal werden
Spannungen addiert, die in
Zweierpotenzen gestuft sind.
Bei einem Umsetzer mit n Bit sind 2n verschiedene Werte möglich. Es bleibt nur noch die
Information über die Zugehörigkeit zu einer bestimmten Spannungsstufe übrig. Die Auflösung
des Spannungsbereichs U durch einen n-Bit Umsetzer beträgt U/(2n) (bei einem 8-Bit Umsetzer
für einen Spannungsbereich von 5V steht eine Stufe für 5V/256= 19.5mV). Die Genauigkeit
eines Umsetzers ist geringer als diese berechnete Stufenhöhe, da diese in der Praxis nicht
konstant ist (besonders auch die unterste und die oberste).
Elektronische Störungen (1)
Allgemeine Hinweise:
•
•
•
•
Masseleitung erden
Abschirmung (Metallgehäuse, Eisen gegen Magnetfelder)
Kurze Leitungslängen, Signalleitungen nicht parallel zu Versorgungsleitungen verlegen
Einsatz von Filtern
Störung
Erklärung
Gegenmaßnahmen
Kapazitives und
Induktives
"Übersprechen"
Übersprechen bezeichnet man die
ungewollte Übertragung einer
Wechselgröße zwischen zwei benachbarten
Leitungen durch elektrische und
magnetische Felder.
• Abschirmung durch Masseleitungen zwischen den
Signalleitungen.
• Anordnung des Stromrückleiters nah am Signalleiter
• Verdrillen von Signalleiter und Stromrückleiter
Elektromagnetische
Einstrahlung
Überall gegenwärtige elektromagnetische
Felder (z.B. vom Netz oder
Rundfunksendern) können zu
elektromagnetischen Einstreuungen führen.
• Abschirmung, z.B. durch Verwendung von
Koaxialkabel
• Verdrillen von Hin - und Rückleiter
• Vermeidung von Masseschleifen bzw. Erdschleifen.
Spannungsabfälle
auf Masseleitungen
Spannungsabfälle auf Masseleitungen
führen dazu, dass in verschiedenen Teilen
einer Schaltung unterschiedliche 0V Potentiale vorliegen.
• getrennte Masseleitungen
• Verwendung von Instrumentenverstärkern
• Einsatz von Optokopplern zur Signalübertragung
• Masseleitungen des Analog- und Digitalteils einer
Schaltung müssen getrennt ausführen
Elektronische Störungen (2)
Störung
Erklärung
Gegenmaßnahmen
Störungen über die
Netzversorgung
(230 V)
Auf der Netzleitung liegen Störungen vor,
die z.B. durch elektromagn. Einstrahlung
und Schaltvorgänge hervorgerufen werden.
• Netzfilter am Geräteeingang
Störungen über die
Gleichspannungsver
sorgung
Treten in Schaltungen große
Stromänderungen auf, sinkt, wegen der
Leitungsinduktivitäten, kurzzeitig die
Spannung am Verbraucher.
• breite Leiterbahnen und Abblockkondensatoren direkt
am Verbraucher
Thermospannungen
An den Verbindungsstellen zwischen
verschiedenen Metallen, z.B. bei
Bauelementen, Steckern oder Messfühlern,
entstehen Thermospannungen. Liegen
verschiedene Verbindungsstellen in einem
Stromkreis auf unterschiedlichen
Temperaturen, so resultieren daraus
Thermospannungen, die bis zu 100 µV/°
Temperaturdifferenz betragen können.
• Geeignete Wahl der Materialien
• Gleichmäßige Temperatur in kritischen Bereichen
• Verwendung von Trägerfrequenzverfahren, um
Gleichspannungseinflüsse durch Hochpassfilterung
eliminieren zu können.
Rauschen
Jeder Wirkwiderstand R liefert eine
thermische Rauschspannung.
• kleine Widerstände in Reihe und große Widerstände
parallel zur Signalquelle verwenden.
• Geringe Bandbreite wählen.
• Schaltung bei möglichst niedriger Temperatur
betreiben.
• Rauscharme Widerstände verwenden.
Symbole
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