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Offsetspannung Die Offset Spannung ist eine Kenngröße für die additive systematische Abweichung des Kennlinienverlaufs e

Offsetspannung

Die Offset-Spannung ist eine Kenngröße für die additive systematische Abweichung des Kennlinienverlaufs eines elektrischen Gerätes vom idealerweise zu erwartenden Verlauf. Sie wird hier lediglich als Eingangs-Offset-Spannung von Operationsverstärkern behandelt. Bei diesen ist sie die erforderliche Differenz­eingangs­spannung, die eine Ausgangsspannung null erzeugt.

Verschobene Kennlinie mit Eingangs- und Ausgangs-Offset-Spannung

Sie entsteht durch nicht exakt symmetrischen Aufbau des Verstärkers, insbesondere in den unvermeidbar etwas voneinander abweichenden Basis-Emitter-Spannungen der Eingangstransistoren, ferner Unsymmetrien und Toleranzen des Eingangsverstärkers. Damit ist die Offset-Spannung exemplarabhängig positiv oder negativ. Ferner ist sie abhängig von der Temperatur, der Betriebsspannung und dem Gleichtaktanteil der Eingangsspannung. Richtwerte für die Einflüsse sind

  • der Temperaturdurchgriff , typisch
  • der Betriebsspannungsdurchgriff , typisch
  • der Gleichtaktdurchgriff , typisch

Hinzu kommt

Gleichspannungs-Messverstärker erfordern eine Einstellung des Nullpunktes durch eine externe Beschaltung, um nach Stabilisierung der Arbeitstemperatur die Offset-Spannung auszugleichen. Erst dadurch können auch sehr kleine elektrische Spannungen genau gemessen werden. Manche Operationsverstärker bieten Anschlüsse zur Symmetrierung oder Nullpunktkorrektur unmittelbar in der Eingangsstufe.

Bei Operationsverstärkern für den allgemeinen Gebrauch liegt die Offset-Spannung in der Größenordnung typisch 1…10 mV. Bei Präzisionsverstärkern wird sie während der Herstellung in die Größenordnung typisch 10…100 μV getrimmt. Auto-Zero-Verstärker ermöglichen eine selbsttätige Korrektur und schließen damit die Nullpunktsabweichung, auch ihre Wanderung, insbesondere den Temperatureinfluss, aus. In manchen Operationsverstärkern ist dieses Korrekturverfahren bereits enthalten, beispielsweise mit einer Restabweichung von typisch 0,5 μV (maximal 3 μV; 30 nV/K).

Ebenfalls eine Nullpunktsabweichung – aber nicht wie die Offset-Spannung in der inneren, sondern in der äußeren Schaltung – entsteht durch die Eingangsströme. Sie erzeugen am Rückkopplungsnetzwerk einen Spannungsabfall. Durch Schaltungsauslegung lässt sich dieser Einfluss näherungsweise kompensieren (siehe unter Operationsverstärker).

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Leonhard Stiny: Aktive elektronische Bauelemente. 3. Auflage. Springer Vieweg, 2016, S. 484.
  2. Erwin Böhmer, Dietmar Ehrhardt, Wolfgang Oberschelp: Elemente der angewandten Elektronik. 16. Auflage. Vieweg+Teubner, 2010, S. 159.
  3. Ulrich Tietze, Christoph Schenk: Halbleiter Schaltungstechnik. Springer, 10. Auflage, 1993, Seite 124
  4. Datenblatt LTC2050 abgerufen am 9. Januar 2021
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Veröffentlichungsdatum:
Die Offset Spannung ist eine Kenngrosse fur die additive systematische Abweichung des Kennlinienverlaufs eines elektrischen Gerates vom idealerweise zu erwartenden Verlauf Sie wird hier lediglich als Eingangs Offset Spannung U O S displaystyle U mathrm OS von Operationsverstarkern behandelt Bei diesen ist sie die erforderliche Differenz eingangs spannung die eine Ausgangsspannung null erzeugt Verschobene Kennlinie mit Eingangs und Ausgangs Offset SpannungSie entsteht durch nicht exakt symmetrischen Aufbau des Verstarkers insbesondere in den unvermeidbar etwas voneinander abweichenden Basis Emitter Spannungen der Eingangstransistoren ferner Unsymmetrien und Toleranzen des Eingangsverstarkers 1 Damit ist die Offset Spannung exemplarabhangig positiv oder negativ Ferner ist sie abhangig von der Temperatur der Betriebsspannung und dem Gleichtaktanteil der Eingangsspannung Richtwerte fur die Einflusse sind 2 der Temperaturdurchgriff U O S T displaystyle tfrac partial U mathrm OS partial T typisch 10 m V K displaystyle mathrm 10 tfrac mu V K der Betriebsspannungsdurchgriff U O S U B displaystyle tfrac partial U mathrm OS partial U mathrm B typisch 50 m V V displaystyle mathrm 50 tfrac mu V V der Gleichtaktdurchgriff U O S U G l displaystyle tfrac partial U mathrm OS partial U mathrm Gl typisch 20 m V V displaystyle mathrm 20 tfrac mu V V Hinzu kommt 3 eine Langzeitdrift U O S t displaystyle tfrac partial U mathrm OS partial t typisch e i n i g e m V M o n a t displaystyle mathrm tfrac einige mu V Monat Gleichspannungs Messverstarker erfordern eine Einstellung des Nullpunktes durch eine externe Beschaltung um nach Stabilisierung der Arbeitstemperatur die Offset Spannung auszugleichen Erst dadurch konnen auch sehr kleine elektrische Spannungen genau gemessen werden Manche Operationsverstarker bieten Anschlusse zur Symmetrierung oder Nullpunktkorrektur unmittelbar in der Eingangsstufe Bei Operationsverstarkern fur den allgemeinen Gebrauch liegt die Offset Spannung in der Grossenordnung typisch 1 10 mV Bei Prazisionsverstarkern wird sie wahrend der Herstellung in die Grossenordnung typisch 10 100 mV getrimmt Auto Zero Verstarker ermoglichen eine selbsttatige Korrektur und schliessen damit die Nullpunktsabweichung auch ihre Wanderung insbesondere den Temperatureinfluss aus In manchen Operationsverstarkern ist dieses Korrekturverfahren bereits enthalten beispielsweise mit einer Restabweichung von typisch 0 5 mV maximal 3 mV 30 nV K 4 Ebenfalls eine Nullpunktsabweichung aber nicht wie die Offset Spannung in der inneren sondern in der ausseren Schaltung entsteht durch die Eingangsstrome Sie erzeugen am Ruckkopplungsnetzwerk einen Spannungsabfall Durch Schaltungsauslegung lasst sich dieser Einfluss naherungsweise kompensieren siehe unter Operationsverstarker Einzelnachweise Bearbeiten Leonhard Stiny Aktive elektronische Bauelemente 3 Auflage Springer Vieweg 2016 S 484 Erwin Bohmer Dietmar Ehrhardt Wolfgang Oberschelp Elemente der angewandten Elektronik 16 Auflage Vieweg Teubner 2010 S 159 Ulrich Tietze Christoph Schenk Halbleiter Schaltungstechnik Springer 10 Auflage 1993 Seite 124 Datenblatt LTC2050 abgerufen am 9 Januar 2021 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Offsetspannung amp oldid 225529901