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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik SPICE Arbeitspunkt AC


Autor: Tim (Gast)
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moin,

heute mal ein Problem mit Spice. Ich habe Altium Designer (Uni sei 
dank), das benutzt im Hintergrund aber auch nur SPICE. Es geht darum, 
dass ich eine OPV Schaltung mit Kondensator in der Rueckfuehrung habe. 
Fuer diese Schaltung will ich einen AC Sweep machen. Dafuer wird vorher 
ja der Arbeitspunkt bestimmt, damit die nicht linearen Komponenten 
linearisiert werden koennen. Nun berechnet Spice leider nicht den 
gewuenschten Arbeitspunkt am OPV Ausgangs, sondern geht auf 
Vollausschlag. Das Problem dabei ist, dass am OPV ein Optokoppler 
haengt. Fuer den wird dann ein voellig falscher Arbeitspunkt angenommen. 
Darum ist dann die Ausgabe des AC Sweeps fuer die Tonne. Nun frage ich 
mich, wie ich Spice sagen kann, das es am OPV-Ausgang 2,5V als 
Arbeitspunktspannung annehmen soll? Hier im Forum habe ich gelesen, dass 
das Problem daher kommt, das die Kondensatoren bei der AP Bestimmung 
offen sind und dann kein Pfad vom Ausgangsknoten zu GND vorhanden ist. 
Um das zu beheben hab ich ueber das C einen Widerstand gelegt (Rx). Den 
Tipp hab ich aus dem Forum. Das funktioniert auch deutlich besser. 
Allerdings aendert der Rx ja meine Uebertragungsfunktion. Wenn ich den 
noch groesser mache verschiebt sich der Arbeitspunkt in die falsche 
Richtung. Ich hab auch von diesem .IC Statement gelesen und ausprobiert. 
Das ist allerdings nur fuer den Startwert bei transienter Analyse, nicht 
bei AC Sweeps.
Hat jemand ne Idee, wie ich den Arbeitspunkt fuer AC einstellen kann, 
ohne den Widerstandstrick zu benutzen?

Danke, Tim

Autor: 3355 (Gast)
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Etwas weniger Simulation, etwas mehr nachdenken... Die Funktion des 
OpAmp ist ein Tiefpass. Der Arbeitspunkt... definiert sich aus dem 
ruhenden Eingangssignal und dem +Eingang des OpAmp. Falls das Ruhe 
Eingangssignal auch bei 2.5V*10k/1162 ist, so ist der Ausgang auch auf 
2.5V. Was wenig Sinn macht, ist das Signal am Optokoppler, sovie das 
Signal an der OpAmp Speisung. Was soll das Ganze ueberhaupt ?

Autor: Martin Laabs (mla)
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Du hast Dir mit dem Kondensator im Rückkoppelzweig einen mehr oder 
weniger schlechten Integrator gebaut. Jedenfalls hat der arme OP-Amp gar 
keine Chance seinen Arbeitspunkt zu finden weil der 1Meg-Widerstand 
gegen die kleinen Widerstände am Eingang ankämpfen muss.

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: 3355 (Gast)
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Ein Integrator waers ohne den 1Meg drueber, so ist's n' Tiefpass. Und 
ja, der 1Meg ist viel gegen die niedrige Eingangsimpedanz. Das halbe 
Volt pro Mikrosekunde Slewwrate ist nicht so toll bei 100kHz. Laut 
datenblatt ist die Openloop response bei 100kHz noch 10dB. Die large 
Signal frequemcy response brint noch den Faktor 2 bei bei 100kHz.

Autor: Tim (Gast)
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denkt man sich Rx mal weg (der ist ja nur behelfsweise da) dann stellt 
man fest (wenn  man sich denn mal die Muehe macht und es nachrechnet), 
dass das kein Tiefpass ist, sondern eine Nullstelle (bezeichnet man auch 
als Hochpass) und ein Integrator. Das ganze ist TEIL einer Regelung fuer 
ein Schaltnetzteil. Hinter dem Optokoppler kommt noch ein Tiefpass (der 
ist hier aber nicht abgebildet).
Das Signal ist der Ausgang des Netzteils, das sind 24V+-Spannungsripple. 
Der Arbeitspunkt des Opamps soll bei 2.5V liegen. Dazu muessen die 24V 
durch den Spannungsteiler auf 2.5V runtergebrochen werden. Am OPV 
Ausgang sollen auch 2.5V im Arbeitspunkt anliegen. Damit liegt der 
Arbeitspunktstrom durch den Optokoppler bei 10mA. Das Signal dient auch 
als Versorgungsspannung fuer den OPV, weil das ja die Einzige Spannung 
ist, die ich am Ausgang habe.

Ich sollte vielleicht nochmal deutlich machen, dass es darum geht die 
1Meg wegzubekommen. Dann ist das auch kein Tiefpass (mehr).

@3355: du darfst dir versichert sein, dass ich mir um die Schaltung 
schon reichlich Gedanken gemacht habe. Es geht hier lediglich um ein 
SPICE Problem: Wie kann ich den AC Arbeitspunkt einstellen?

Tim

Autor: Gast (Gast)
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Soll der OP wirklich mit sig versorgt werden?

Autor: Tim (Gast)
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Ja, soll er. Wie gesagt, das sind 24V+- Schaltripple und alles was die 
Regelung bei der Spannung verbockt. Der OPV kann ja bis 32V 
Single-Supply Versorgung. Und mir ist auch klar, dass ich die 
Schwankungen in der Versorgung auf das Ausgangssignal einkoppel. Die 
Power-supply-rejection Ratio nimmt ja mit der Frequenz ab.

Autor: 3355 (Gast)
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Ich wuerd den OpAmp rausschmeissen, denn er ist eine Unbekannte beim 
Aufstarten. Wenn Sig um die 24V ist, ist alles kein Problem, aber was 
geschieht von Null weg ? Schau dir den LT1431 an, der macht sowas.

Autor: Tim (Gast)
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den LT hatte ich vorher versucht. Bin nicht ueberzeugt von dem Ding, aus 
verschiedenen Gruenden.

Aber das ist ja auch gar nicht das Thema, sondern es geht um den

AC ARBEITSPUNKT.

Ich bin ja dankbar fuer eure Vorschlaege, aber lasst mir mal die Sorgen 
ueber die eigentliche Schaltung. Ich will nur wissen, ob es einen 
offiziellen Weg gibt den Arbeitspunkt festzulegen. Ich suche sowas wie 
.IC, aber eben fuer AC, nicht transiente Simulation

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