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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie kriegt man diesen Überschwinger weg?


Autor: Der Gast des Gastes (Gast)
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Hallo,
habe diese Schaltung aufgebaut. Leider gibt es am Ausgang einen starken 
Überschwinger bei der positiven Flanke.
Die Simulation zeigt das selbe. Gemessen am Knotenpunkt C1/R6.
C1 soll in der Simulation die Kapazität meines Koax-kabels simulieren.
Lasse ich diesen Kondensator in der Simulation weg, ist das 
Überschwingen in der Simulation weg. Leider kann ich in der Praxis diese 
Kapazität nicht weglassen, brauche ja ein abgeschirmtes Kabel mit ein 
paar Metern Länge.
Was kann man tun?

Autor: Michael (Gast)
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Tja, hm
Meine Glaskugel ist leider gerade zum Polieren beim Hellseher meines 
Vertrauens....

Ich würde mal auf ein Problem mit dem Ruhestrom / Differenzverstärker 
tippen.

Wie kommst Du auf die Schaltung?

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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schalt mal parallel zu c1 einen noch größeren kondensator

Autor: Gast (Gast)
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Da fehlt der Abschlusswiderstand von 50 Ohm.

Autor: A. K. (prx)
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C4 vergrössern.

Autor: Ulrich (Gast)
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Das ist ein Verstärker mit Gegenkopplung, aber ohne klar definierte 
Begrenzung der Bandbreite.  Normal nimmt man dazu die schon langsamste 
stelle des Verstärkers, hier vermutlich Q3. Man könnte dies z.B. duch 
einen kleinen Kondensator vom Kollektor zur Basis von Q3 erreichen.

Die Alternative wäre eventuell ein Kondensator parallel zu R2.

So wie ich das sehe solle R5 kleiner und/oder R4 größer werden.

Autor: A. K. (prx)
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R5 deutlich runter, z.B. 1K, dann sind auch C4=22p ok und weder vorne 
noch hinter klappert's.

Ob das allerdings adäquate Simulation einer Übertragungsleitung taugt 
ist eine andere Frage.

Autor: A. K. (prx)
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Ulrich schrieb:

> Die Alternative wäre eventuell ein Kondensator parallel zu R2.

Gibt ne prima Oszillation.

Autor: Elektroheinz (Gast)
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R5 runter auf 1k.
R4 hoch auf 2k4.

So spuilt die Musi!

Autor: yalu (Gast)
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Ohne die Schaltung selber genau durchgerechnet, simuliert oder
ausprobiert zu haben, würde ich das Problem folgendermaßen erklären:

Die kapazitive Last R6+C1 würde zu Beginn der steigenden Flanke gerne
einen Strom von 15V/51Ω=290mA (oder etwas weniger wegen D1) aufnehmen.
Q3 schafft aber nicht so viel und geht in maximale Sättigung, weil er in
Emitterschaltung betrieben wird und der Basisstrom, der im Wesentlichen
durch R4 begrenz wird, recht hoch ist.

Nachdem C1 aufgeladen ist, was an sich recht schnell geht, bleibt Q3
noch eine ganze Weile in Sättigung, so dass die Ausgangsspannung weit
über die gewünschten 10V hinausschießt. Sobald er diesen misslichen
Zustand verlässt, fällt die Ausgangsspannung schnell ab, und die
verbleibenden Schwingungen haben nur noch eine geringe Amplitude.

Du musst also schauen, wie du die Sättigung von Q3 vermeidest. Dafür
gibt es verschiedene Möglichkeiten. Schau doch einfach mal ein paar
Datenblätter von Opamps an. Meist haben diese am oberen Ende einen
Stromspiegel anstelle von Q3, der das Problem zumindest reduziert. Als
angenehmen Nebeneffekt steigt dadurch auch die Differenzverstärkung.

Evtl. hilft aber auch schon eine Schottky-Diode von Emitter nach Basis
von Q3.

Ein kleineres Verhältnis von R5 zu R4, wie von A. K. und Elektroheinz
vorgeschlagen, könnte ebenfalls etwas bringen, allerdings auf Kosten der
Differenzverstärkung.

Autor: Arno H. (arno_h)
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Für 1ns Anstiegs- und Abfallzeit gibts bestimmt auch geeignetere 
Transistor-Models als BC547/557.

Arno

Autor: Der Gast des Gastes (Gast)
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>Für 1ns Anstiegs- und Abfallzeit gibts bestimmt auch geeignetere
>Transistor-Models als BC547/557.

Habe ja zuerst die Schaltung aufgebaut und dann erst simuliert. Leider 
hatte ich nur diese beiden Transistoren im Kästle. Der große C hat 
nachts geschlossen...

Welche Transistoren sollte man stattdesen verwenden?

Autor: Jens G. (jensig)
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mach doch erstmal die Schottky rein an Q3, wie von yalu beschrieben. Die 
von ihm beschriebene Sättigungserscheinungen sind leider immer wieder 
solche Performancekiller, und eine Schottky vermeidet die Sättigung (die 
paar 100ns breite Spitze paßt zumindest zu einem leicht gesättigten 
Transi).
So eine Spitze bekommst Du nämlcih auch mit schneleren Transis, wenn die 
in Sättigung geraten.

Autor: yalu (Gast)
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Jens G. schrieb:

> mach doch erstmal die Schottky rein an Q3, wie von yalu beschrieben.

Ich habe das mal mit einer BAT54 und einer BAT165 simuliert. Die Spitze
wird dadurch etwa halbiert, reicht also statt bis knapp 14V nur bis
knapp 12V. Das ist zwar schon eine deutlicher Verbesserung, aber noch
nicht gut genug.

Das Verkleinern von R5 hat aber noch viel weniger gebracht. Dadurch wird
zwar der maximale Basisstrom von Q3 verringert, aber in die Sättigung
geht dieser eben immer noch.

Vergrößern von R4 bringt auch nur wenig, und wenn man es übertreibt,
ändert sich die Signalform des Ausgangssignals auf seltsame Weise.

Sehr gut sieht das Ergebnis (scheinbar) aus, wenn man R2 und R3 auf 47Ω
verkleinert. Sie ziehen dann so viel Strom am Kollektor von Q3, dass
dieser kaum in die Sättigung geht. Als weiterer Vorteil ist auch die
fallende Flanke des Ausgangssignals viel steiler. Diese Lösung ist aber
Pfusch, weil sie relativ viel Leistung verbrät, wahrscheinlich stark von
Serienstreuungen des BC557 beinflusst wird und bei Ausgangspegeln von
weniger als 10V (kleinerer Strom) vermutlich erneut versagt :)

Ich habe auch versuchsweise den in Emitterschaltung betriebenen BC557
durch einen BC547 in Kollektorschaltung ersetzt. Da diese Schaltung
nicht invertiert, liegt sie, zusammen mit R5 (den ich für mehr
Differenzverstärkung auf 100k erhöht habe) im rechten Zweig (Q2) des
Differenzverstärkers, während der Kollektor von Q1 direkt an der
Versorgungsspannung hängt. Damit sind sämtliche Sättigungseffekte und
damit auch der starke Überschwinger beseitigt, allerdings können auf
Grund der geänderten Schaltungstopologie die 0V am Ausgang nicht mehr
erreicht werden, die Mindestausgangsspannung beträgt etwa 3,5V. Diesem
Problem kann man dadurch begegnen, dass man das untere Ende von R4 an
eine negative Versorgungsspannung (bspw. -1V) legt, was aber
zusätzlichen Aufwand bedeutet. Alternativ könnte man nach Q3 noch einen
Level-Shifter einfügen, der das Signal um 3,5V nach unten setzt. Wenn
man dann vielleicht noch eine Gegentaktausgangsstufe anhängt, um die
fallende Flanke etwa gleich steil wie die steigende zu machen, hat man
praktisch einen kompletten einfachen Opamp aufgebaut, den es aber in
besserer Qualität fertig zu kaufen gibt ;-)

PS: Ich habe die Simulationsversuche gestern Abend gemacht, aber keine
Lust mehr gehabt, die Ergebnisse zu posten. Heute habe ich keinen
Zugriff auf die Dateien, weswegen es keine Plots gibt. Ich hoffe, dass
das Geschriebene trotzdem halbwegs verständlich ist.

Autor: Sofa Eddy (Gast)
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Darf man fragen, was Du mit dem Gedöhns überhaupt erreichen willst? Von 
Kleinsignalbetrieb kann nicht wirklich die Rede sein, eher von einem 
Schaltbetrieb. Immerhin schiebst Du ein Signal mit 5V Amplitude in den 
Verstärker. Also: Wozu das Ganze?

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