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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Probleme bei OP Schaltung


Autor: Frank (Gast)
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Ich hab eine Konstantstromquelle mit einem OP gebaut. Die funktioniert 
eigentlich auch richtig gut. Jetzt wollte ich den OP (TCA0372), der auch 
im Schaltplan eingezeichnet ist, gegen einen LM358A tauschen. Und da ist 
das Problem. Dann hat die Schaltung nicht mehr funktioniert und ich 
verstehe nicht warum.

Versorgungsspannung sind 6-10V und ich möchte einen Ausgangsstrom von 
ca. 500-800mA haben.

Mit dem LM358A ist das Problem, dass zwischen invertierendem und nicht 
invertierendem Eingang eine Spannung von ca. 150mV anliegt. Da sollte 
aber doch eigentlich keine Spannungsdifferenz sein (so ist es zumindest 
beim TCA0372). Stell ich jetzt den Poti so ein, dass am + Eingang ca. 
1,5V anliegen ist zwischen den Eingängen keine Spannung mehr messbar.
An Gate-Source vom MOSFET hab ich eine Spannung zwischen 3-4V gemessen, 
das dürfte für den OP ja auch kein Problem sein.

Also, warum geht es mit dem TCA0372 und mit dem LM358A nicht?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Weil das keine Konstantstromquelle ist. Der Strommesswiderstand R3 
gehoert in die Source des FETs. So versuchst du mehr oder weniger die 
Spannung an der LED Konstant zu halten.

Gruss Helmi

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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der tca ist ein 1 ampere opv.
der 358 kann nur ein paar milliampere

gruss klaus

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Klaus De lisson schrieb:
> der tca ist ein 1 ampere opv.
> der 358 kann nur ein paar milliampere

Diese Daten sind zwar richtig, helfen dem TO aber nicht weiter.

Helmut hat das Problem ja bereits klar analysiert.
Und für den höheren Strom (mehr als einige mA) ist ja der FET eingebaut.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Klaus De lisson schrieb:
> der tca ist ein 1 ampere opv.
> der 358 kann nur ein paar milliampere

Das sollte hier egal sein. Da wird wohl kein Ampere in das Gate des FETs 
donnern.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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oh weia...  hab doch glatt den fet übersehen,
da ich mich zu dehr auf die op unterschiede konzentriert habe.

wenn das jedoch so ist, dann sollte ein osci helfen um zu sehen ob das 
schwingt.

vielleicht mal mit nem gatewiderstand versuchen (kapazitive last)

aber herr lenzen hat natürlich ziemlich recht

gruss

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Klaus De lisson schrieb:
> aber herr lenzen hat natürlich ziemlich recht

Den Herr kannst du aber auch weglassen.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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okay ...  war aber höflich gemeint

Autor: Frank (Gast)
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Stimmt, das hatte ich auch schon in der Schaltung geändert, aber im 
Schaltplan nicht :-).

Also hier nochmal die richtige, aktuelle Version, bei der dieses Problem 
auftritt.

Ein Gatewiderstand ist eine gute Idee. Wie groß sollte der denn sein? 
Kann ich das einfach so berechnen:
UGS maximal 5V (dann hat er spätestens ganz durchgesteuert)
maximaler Strom 20mA (40 schafft der OP maximal)
5V / 20mA = 250 Ohm

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Nimm mal 470 Ohm.

Autor: yalu (Gast)
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Der TCA0372 kommt mit der Ausgangsspannung näher an die Versorgungsspan-
nung heran als der LM358. Bei niedriger Versorgungsspannung (6V) könnte
evtl. die Ausgangsspannung zu niedrig sein, um den Mosfet ausreichend
aufzusteuern. Besteht das Problem auch noch, wenn du die Versorgungs-
spannung auf 10V erhöhst?

> Mit dem LM358A ist das Problem, dass zwischen invertierendem und nicht
> invertierendem Eingang eine Spannung von ca. 150mV anliegt.

An welchem Eingang liegt dabei die höhere Spannung an? Und wie hoch ist
in diesem Zustand die Ausgangsspannung des OpAmps?

Autor: Frank (Gast)
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yalu schrieb:
> Der TCA0372 kommt mit der Ausgangsspannung näher an die Versorgungsspan-
> nung heran als der LM358. Bei niedriger Versorgungsspannung (6V) könnte
> evtl. die Ausgangsspannung zu niedrig sein, um den Mosfet ausreichend
> aufzusteuern. Besteht das Problem auch noch, wenn du die Versorgungs-
> spannung auf 10V erhöhst?
>
>> Mit dem LM358A ist das Problem, dass zwischen invertierendem und nicht
>> invertierendem Eingang eine Spannung von ca. 150mV anliegt.
>
> An welchem Eingang liegt dabei die höhere Spannung an? Und wie hoch ist
> in diesem Zustand die Ausgangsspannung des OpAmps?

Die Versorgungsspannung erhöhen bringt nichts. An + ist das höhere 
Potential, also regelt der OP nicht hoch genug. Die Ausgangsspannung am 
OP ist dann bei ca. 3 - 3,5V.

Wenn ich allerdings die Spannung an + mit dem Poti erhöhe schafft der OP 
einen Potentialausgleich zwischen den Eingängen, obwohl er dann eine 
noch höhere Spannung ausgeben muss.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Lass uns doch mal die Bauteilebezeichnung Deines FET wissen.

Mir deucht, der FET ist entweder (inzwischen) defekt oder ungeeignet.

Autor: MaWin (Gast)
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> Mit dem LM358A ist das Problem, dass zwischen invertierendem und nicht
> invertierendem Eingang eine Spannung von ca. 150mV anliegt.

Unwahrscheinlich, soll heissen, so gross ist dr Offset nun auch nicht.

Wenn deine Schaltung also dem zweiten Bild entspricht, ist anzunehmen, 
daß der OpAmp schwingt. Denn NIEMAND hat offenbar Bock, bevor er eine 
Schaltung aufbaut, erst mal nachzugucken, wie man so was richtig macht.

 +----+-R1-+---------+--o
 |    |    |         |
 |    |    |       Last
 |  Poti--|+\        |
 |    |   |  >-+-R2-|I MOSFET
 ZD   | +-|-/  C     |
 |    | +--(---+-R3--+
 |    |    |         R4
 +----+----+---------+--o

Was mögen R3 und C zu bedeuten haben?

Autor: Soetwa (Gast)
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DU bist der Bock.

Autor: Michael M. (Gast)
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miller-C ftw...
aber warum denn im ausgangszweig?
lieber tiefpasscharakter auf die regelgröße.

Autor: oszi40 (Gast)
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Könnte es sein, daß evtl. die andere, unbeschaltete Hälfte schwingt?
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/1581...

Autor: Frank (Gast)
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Ich hab einen 100nF Kondensator zwischen Gate und Masse geschaltet. 
Damit funktionierts.

Ein Widerstand von 470 oder 1k zwischen OP Ausgang und Gate hat nur eine 
kleine Besserung gebracht.

Das beste Ergebnis war bei einer Kombination von beidem, also einem 
Tiefpass mit 1kOhm und 100nF.

Vielen Dank für eure Hilfe!

Der MOSFET ist übrigens ein IRF3205.

Autor: Flow (Gast)
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Eueueu, was haste da alles gemacht!
Das C ist dort unerwünscht G-Gnd.
Welchen Wert hat R3?

Autor: Jens G. (jensig)
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>Eueueu, was haste da alles gemacht!
>Das C ist dort unerwünscht G-Gnd.
>Welchen Wert hat R3?

Wieso unerwünscht. Er schreibt doch - bestes Ergebnis mit 100nF UND 1k - 
da ist der C nicht mehr so kritisch (was die kapazitive Belastung des 
OPV-Ausgangs angeht)

Autor: Flow (Gast)
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Kommt drauf an was er mit "funktioniert" meint.

 > Ich hab einen 100nF Kondensator zwischen Gate und Masse geschaltet.
 > Damit funktionierts.
   Das ist eine unnötige Belastung für den OP-Ausgang.


Die Wirkung eines Widerstandes zum Gate hin ist bekannt
 > Ein Widerstand von 470 oder 1k zwischen OP Ausgang und Gate hat nur 
eine
 > kleine Besserung gebracht.
   Was meint er jetzt mit "Besserung", Offset weniger als 150mV??

 > Das beste Ergebnis war bei einer Kombination von beidem, also einem
 > Tiefpass mit 1kOhm und 100nF.
Bedeutet also: Widerstand zwischen OP-Ausgang und FET und vom Gate ein C 
nach Masse.
Hmm,hmm.
So ist der Offset also weg?

Autor: Flow (Gast)
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Verhinderung von Offsetbildung, sollten da nicht die Eingansströme 
angeglichen werden?

Autor: Michael M. (Gast)
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wenn er nur mitm multimeter misst, kann das auch eine schwingung sein.

nachdem seine schaltung vorher ja überhaupt nicht kompensiert war und 
der FET schön steil ist, wirds geschwungen haben.

Autor: Jens G. (jensig)
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>Verhinderung von Offsetbildung, sollten da nicht die Eingansströme
>angeglichen werden?
Das erzeugt aber keine Unterschiede von paar 100mV

Autor: MaWin (Gast)
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> Das beste Ergebnis war bei einer Kombination von beidem,
> also einem Tiefpass mit 1kOhm und 100nF.

Und nun sind die 150mV Offeset am Eingang des LM358 weg?
Sag ich doch, daß es schwingt, aber man macht so was anders weg.

> Vielen Dank für eure Hilfe!

Du hast sie nicht angenommen.

Autor: Frank (Gast)
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Michael M. schrieb:
> wenn er nur mitm multimeter misst, kann das auch eine schwingung sein.

Genau so is es.

Flow schrieb:
> Die Wirkung eines Widerstandes zum Gate hin ist bekannt
>  > Ein Widerstand von 470 oder 1k zwischen OP Ausgang und Gate hat nur
> eine
>  > kleine Besserung gebracht.
>    Was meint er jetzt mit "Besserung", Offset weniger als 150mV??

Jop, weniger aber bei weitem nicht genug.

Flow schrieb:
>  > Das beste Ergebnis war bei einer Kombination von beidem, also einem
>  > Tiefpass mit 1kOhm und 100nF.
> Bedeutet also: Widerstand zwischen OP-Ausgang und FET und vom Gate ein C
> nach Masse.
> Hmm,hmm.
> So ist der Offset also weg?

Mit nem Multimeter war kein Offset mehr messbar und ich hab einen 
konstanten Strom durch den Verbraucher.

MaWin schrieb:
>> Vielen Dank für eure Hilfe!
>
> Du hast sie nicht angenommen.

Doch habe ich! Ich hab nur nicht deine Schaltung 1:1 aufgebaut. Ich hab 
lieber ein bisschen ausprobiert und dabei was gelernt. Eine vorgegebene 
Schaltung zusammenstecken kann jeder. Aber wenn ich die Schaltung wie du 
sie beschrieben hast verstehe und den Vorteil darin erkenne probiere ich 
das vielleicht auch mal.

Im Anhang noch der neue Schaltplan.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Du müßtest wenn Du den 100nF zwischen  - Eingang und Ausgang des OP 
setzt (also statt rechts links vom Widerstand),

ein ähnlich gutes Ergebnis erhalten. Du kannst (bei erfolg) dann sogar 
auf kleine C ausweichen .-)

Magst Du das bitte  mal probieren und das Ergebnis hier posten?

Autor: yalu (Gast)
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Hallo Frank,

hier sind ein Paar Hintergrundinformationen zur Schwingerei, die dir
vielleicht helfen zu verstehen, warum die meisten Leute Schwingungen mit
MaWins und nicht mit deiner Methode bekämpfen:

Eine gegengekoppelte OpAmp-Schaltung beginnt immer dann zu schwingen,
wenn bei einer bestimmten Frequenz im gesamten Verstärkerschleife eine
Phasendrehung um 180° stattfindet (dann wird aus der Gegenkopplung eine
Mitkopplung) und die Schleifenverstärkung 1 ist. In deiner ursprüngli-
chen Schaltung entstand die Phasendrehung im Wesentlichen durch zwei
Tiefpässe näherungsweise 1. Ordnung: Der erste (interne) ist der OpAmp
selbst, der zweite (externe) wird aus dem Ausgangswiderstand des OpAmps
und der Gatekapazität des Mosfets gebildet. Jeder der beiden Tiefpässe
bewirkt oberhalb der jeweiligen Grenzfrequenz eine Phasenverschiebung um
etwa -90°, was in Summe -180° ergibt. Deswegen sollte man Tiefpässe im
Gegenkopplungszweig möglichst vermeiden, es sei denn, ihre Grenzfrequenz
liegt in einem Bereich, wo der OpAmp kaum noch verstärkt, so dass dort
die Schleifenverstärkung deutlich kleiner als 1 ist.

Statt zu versuchen, die Grenzfrequenz des zweiten Tiefpasses zu erhöhen,
machst du aber genau das Gegenteil: Mit R5 und C1 erhöhst du die Zeit-
konstante des externen Tiefpasses, da R5 in Reihe zum Ausgangswiderstand
des OpAmps und C1 parallel zur Gatekapazität liegt. Dass die Schaltung
trotzdem etwas besser funktioniert als vorher, liegt daran, dass dadurch
die potentielle Schwingfrequenz verkleinert wird, wodurch man in Fre-
quenzregionen kommt, wo die interne Phasenverschiebung des OpAmps nicht
mehr ganz so groß ist. Mit etwas Glück (das du wohl hattest) wird damit
aus der Dauerschwingung eine gedämpfte Schwingung, die aber immer noch
sehr hässlich ist.

Bei schnellen Änderungen des Sollwerts (am nichtinvertierenden Eingang
des OpAmps) oder der Last würdest du, wenn du ein Oszi hättest, wahr-
scheinlich heftige Überschwinger im Ausgangssignal sehen. Da in deiner
Anwendungen solche schnellen Änderung vermutlich nicht auftreten, ist
das ausnahmsweise kein allzu großes Problem.

Trotzdem: Die weitaus bessere Lösung des Problems besteht darin, dass
man die Phasenverschiebung des externen Tiefpasses kompensiert. Das
geschieht mit der von MaWin vorgschlagenen Schaltungserweiterung. Sie
stellt praktisch einen Hochpass dar, der eine zum Tiefpass entgegenge-
setzte Phasenverschiebung hat, so dass in den Frequenzbereichen, wo der
OpAmp noch nennenswert verstärkt, die Gesamtphasenverschiebung nicht
mehr in die Nähe der ungünstigen 180° gelangen kann.

Es gibt aber noch einen Weg, die Schwingungen wegzubekommen, nämlich die
Grenzfrequenz des externen Tiefpasses zu erhöhen: Ersetze den Mosfet
durch einen schwächeren mit deutlich niedrigerer Gatekapazität. Ein
110A-Mosfet ist ja für einen Maximalstrom von 800mA auch etwas großzügig
bemessen, oder? ;-)

Bei genügend kleiner Gatekapazität und nur einem kleinen bis gar keinem
Gatevorwiderstand liegt die Grenzfrequenz des externen Tiefpasses so
hoch, dass dieser nicht mehr stört. Dann reicht die Phasenreserve des
OpAmps auch ohne zusätzliche Kompensation aus. Mit einem IRLZ34N in Ver-
bindung mit einem LM358 habe ich bspw. noch nie Probleme gehabt, obwohl
der IRLZ34N immer noch relativ kräftig ist. Er hat etwa ein Drittel der
Gatekapazität und des Maximalstroms des IRF3205. Damit die Schaltung
aber wirklich zuverlässig funktioniert, solltest du besser einen Mosfet
nehmen, der noch ein Stück schwächer als der IRLZ34N ist.

Da du nur eine LED-Last treibst, die ja einen weitgehend vom Strom unab-
hängigen Spannungsabfall hat, kommt hier der Miller-Effekt, der die
effektive Gatekapazität beim Betrieb des Mosfets im Emitterschaltung
normalerweise vervielfacht, kaum zum Tragen. Das Problem in deiner
Schaltung ist also einzig und allein der um etwa eine Größenordnung zu
große Mosfet. Probier's mal aus :)

Autor: Dimitri Penner (dima)
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yalu schrieb:

> Eine gegengekoppelte OpAmp-Schaltung beginnt immer dann zu schwingen,
> wenn bei einer bestimmten Frequenz im gesamten Verstärkerschleife eine
> Phasendrehung um 180° stattfindet (dann wird aus der Gegenkopplung eine
> Mitkopplung) und die Schleifenverstärkung 1 ist. In deiner ursprüngli-
> chen Schaltung entstand die Phasendrehung im Wesentlichen durch zwei
> Tiefpässe näherungsweise 1. Ordnung: Der erste (interne) ist der OpAmp
> selbst, der zweite (externe) wird aus dem Ausgangswiderstand des OpAmps
> und der Gatekapazität des Mosfets gebildet. Jeder der beiden Tiefpässe
> bewirkt oberhalb der jeweiligen Grenzfrequenz eine Phasenverschiebung um
> etwa -90°, was in Summe -180° ergibt. Deswegen sollte man Tiefpässe im
> Gegenkopplungszweig möglichst vermeiden, es sei denn, ihre Grenzfrequenz
> liegt in einem Bereich, wo der OpAmp kaum noch verstärkt, so dass dort
> die Schleifenverstärkung deutlich kleiner als 1 ist.

Hallo, ich hab glaub ich so ein ähnliches Problem und wollte mir ein 
paar Meingungen einholen.
Also ich habe mit einem TL084 einen Integrierer gebaut und den Ausgang 
des Integrierers lege ich auf einen Invertierenden Verstärker.
Am Eingang des Integrierers lege ich eine Cosiusförmige Spannung an und 
erwarte am Ausgang des Verstärkers einen Sinusförmigen Verlauf. Raus 
kommt aber ein ganz deformierter Verlaufe der auch am schwingen ist.
Jemand vllt. eine Idee woran das legen könnte und wie man so was behebt?

Autor: Michael H. (michael_h45)
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ohne schaltplan wird das nichts...
macht die zeitkonstante des integrierers sinn?
passt die versorgungsspannung zu den signalpegeln?

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Michael H. schrieb:
> ohne schaltplan wird das nichts...
> macht die zeitkonstante des integrierers sinn?
> passt die versorgungsspannung zu den signalpegeln?

Es ist ein Integrierer, dessen Ausgang auf den Eingang eines 
Invertierenden Verstärkers liegt. Das kannst du dir sicher vorstellen 
oder?

Der Eingangswiderstand vom Integrierer ist 12 kOhm, Der Kondensator im 
Ruckkoppelzweig ist 40 pF groß und dazu parallel ein 12 MOhm Widerstand.

Beim Invertierenden Verstärker habe ich eine Verstärkung von 10kOhm/ 1,2 
kOhm = ca 8,1.

Die zeitkonstante beträgt 0,48 ms bei einer Frequenz von 20 kHz.
Die Versorgungsspannung beträgt +- 15 V und am Eingang sollte eigentlich 
72 mV anliegen ( in Wirklichkeit sind es doppelt so viel was eigentlich 
net sein sollte ich aber net verstehen kann wieso es so ist).

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dimitri Penner schrieb:
> Also ich habe mit einem TL084 einen Integrierer gebaut und den Ausgang
> des Integrierers lege ich auf einen Invertierenden Verstärker.
> Am Eingang des Integrierers lege ich eine Cosiusförmige Spannung an und
> erwarte am Ausgang des Verstärkers einen Sinusförmigen Verlauf. Raus
> kommt aber ein ganz deformierter Verlaufe der auch am schwingen ist.
> Jemand vllt. eine Idee woran das legen könnte und wie man so was behebt?

Der Integrator so wie er in der Literatur beschrieben ist funktioniert 
so im realen Leben nicht. Durch die Offsetspannungen des OPs laeuft der 
OP nach einiger Zeit an seine Betriebsspannungsgrenzen. Dadurch dein 
Verzerrtes Signal. Du must parallel zum Kondensator einen hochohmigen 
Widerstand schalten. Der verhindert das der OP an seine Grenzen laeuft.
Allerdings ist das dann kein absolut reiner Integrator mehr.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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@ Helmut. Parallel zum Kondensator hab ich ein 12 Mohm Widerstand 
geschaltet damit dieser sich darüber entladen kann. Aber ist er 
vielleicht zu groß gewählt?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dimitri Penner schrieb:
> Aber ist er
> vielleicht zu groß gewählt?

Der ist mit 12 MOhm schon recht gross. Mach den mal kleiner (1 Mohm)
12MOhm / 12K = 1000

Da bringen eine mV Offset den OP schon an die Grenze.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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ja hast vllt. recht. Aber das merkwürdige, am Ausgang kam überhaupt 
keine Spannung raus. Am Eingang, wo eigentlich ne Cosinusförmige 
Spannung anliegen sollte war ein etwas abstrakter Verlauf.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dimitri Penner schrieb:
> Aber das merkwürdige, am Ausgang kam überhaupt
> keine Spannung raus. Am Eingang, wo eigentlich ne Cosinusförmige
> Spannung anliegen sollte war ein etwas abstrakter Verlauf.

Also am Eingang vom Integrierer am 12K Widerstand hast du eine komische 
Spannung?  Und am Ausgang liegen 0V. Merkwuerdig.
Wird der OP auch mit +- Versorgt?

Ich glaube du solltes doch mal ein Bildchen malen mit allen Details.

Autor: UR Schmitt (Gast)
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Dimitri Penner schrieb:
> Es ist ein Integrierer, dessen Ausgang auf den Eingang eines
> Invertierenden Verstärkers liegt. Das kannst du dir sicher vorstellen
> oder?
Und nach dem 10 Posting stellt sich raus daß doch noch andere Bauteile 
da sind. Willst du Hilfe oder nicht?

Dimitri Penner schrieb:
> Der Kondensator im Ruckkoppelzweig ist 40 pF groß
Wirklich?

Autor: Michael H. (michael_h45)
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Dimitri Penner schrieb:
> Das kannst du dir sicher vorstellen
> oder?
sicher kann ich mir das vorstellen.
du aber offensichtlich nicht aufbauen.

viel spaß noch...

Autor: UR Schmitt (Gast)
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Nochmal zum Mitlesen:
Die Zeitkonstante ist 1/(RC)
12KOhm und 40pF ergibt was?

Les die mal Tieze Schenk zum Thema Integratoren durch. Auch das Kapitel 
über Anfangsbedingung.

Autor: Schwingi (Gast)
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>Der Eingangswiderstand vom Integrierer ist 12 kOhm, Der Kondensator im
>Ruckkoppelzweig ist 40 pF groß und dazu parallel ein 12 MOhm Widerstand.
>
>Beim Invertierenden Verstärker habe ich eine Verstärkung von 10kOhm/ 1,2
>kOhm = ca 8,1.

Du verstärkst also mit dem Faktor 81000 und wunderst dich, daß da was 
komisch ist?? Überlege dir doch einfach mal, wie sehr Netzbrumm und 
Offsetspannungen verstärkt werden und welchen verheerenden Einfluß 
Streukapazitäten vom Ausgang deiner Schaltung zum Eingang bei nicht 
abgeschirmtem Aufbau haben können. Du hast schlichtweg einen Oszillator 
aufgebaut!

Hast du dir diese Links überhaupt mal angeschaut?

Beitrag "Re: Rogowski-Spule bauen"

Im dritten Link ist ein Integrator gezeigt. Wie du bemerken wirst, ist 
der Integrationscap deutlich größer...

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Im Anhang ist meine Schaltung und unten Rechts hab ich versucht zu 
zeichnen wie der Spannungsabfall an R1 aussah.

Ok dann hab ich mich nur bei der Zeitkonstante "verrechnet" ?
Ich hab halt noch net die Erfahrung damit von daher bin ich dankbar für 
eure Meinungen zu meiner Schaltung.

Am Eingang liegt halt eine Cosinusförmige Spannung mit etwa 72 mV. Diese 
integrier und verstärke sie noch mal um nen Sinusverlauf zu haben.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dimitri Penner schrieb:
> Ok dann hab ich mich nur bei der Zeitkonstante "verrechnet" ?

Du hast wahrscheinlich R2 * C gerechnet um auf so einen kleine C zu 
kommen
Die Zeitkonstante ist aber R1 * C.

72mV * 1000 = 72V ! und das noch mal mit 8.1 = 583V!

Autor: Dimitri Penner (dima)
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ich dachte immer die Verstärkung berechnet sich immer aus

Ua/Ue = R2/R1 * 1/(1+jwR2C1)  und für wR2C1 >> 1  wird V = 1/(wR1C1)
Hab das immer so berechnet und für die Werte hatte ich V = 17 raus und 
in der Simulation hat es auch gestimmt.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dimitri Penner schrieb:
> wird V = 1/(wR1C1)

Habe ich ja auch gesagt.

Und mit 40pF und 12K wird die Grenzfrequenz = 331KHz

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Dimitri Penner schrieb:
> Am Eingang des Integrierers lege ich eine Cosiusförmige Spannung an und
> erwarte am Ausgang des Verstärkers einen Sinusförmigen Verlauf.

Welche Frequenz und Amplitude hat das Cosinussignal? Sind das die 20kHz
und 72mV (bzw. das Doppelte davon, also 144mV)?

> Raus kommt aber ein ganz deformierter Verlaufe der auch am schwingen
> ist. Jemand vllt. eine Idee woran das legen könnte und wie man so was
> behebt?

Kannst du den Signalverlauf genauer beschreiben? Am besten wäre ein
Screenshot vom Oszi.

Dimitri Penner schrieb:
> Am Eingang, wo eigentlich ne Cosinusförmige
> Spannung anliegen sollte war ein etwas abstrakter Verlauf.

Von welcher Quelle stammt denn das Eingangssignal? Hast du einen
Funktionsgenerator, oder wird das Signal von einem weiteren —
möglicherweise fehlerhaften — Schaltungsteil generiert?

UR Schmitt schrieb:
> Nochmal zum Mitlesen:
> Die Zeitkonstante ist 1/(RC)
> 12KOhm und 40pF ergibt was?

Er meint die Zeitkonstante des Tiefpasses, der aus dem Integrierer durch
Hinzufügen des 12MΩ-Widerstands entsteht.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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@ Xalu

ja es sind die 20 kHz und 72 mV das ist in etwa das doppelte wenn man 
mal die Verluste vernachlässigt könnte es darauf hinaus laufen.

Das Eingangssignal stammt von einer selbsgewickelten Spule und ja sie 
liefert keine idealen Werte, aber immer noch den berechneten Werten 
nahe.

Ich werd das jetzt so machen, dass ich 12 M auf 1.2 M reduziere und 12 k 
auf 120 K sowiei die 40 pF auf 2.2 nF.
Dann wird es hoffentlich klappen.

Autor: UR Schmitt (Gast)
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Dimitri Penner schrieb:
> Ich werd das jetzt so machen, dass ich 12 M auf 1.2 M reduziere und 12 k
> auf 120 K sowiei die 40 pF auf 2.2 nF.
> Dann wird es hoffentlich klappen.

Dann hast du keinen reinen Integrierer mehr.
Die 40p sind viel zu klein, das hat dir doch Helmut jetzt schon 
vorgerechnet.
Nimm 40nF. Die 12 MOhm sind erst mal OK zum Entladen.

Mir ist immer noch nicht klar was du damit erreichen willst. Ein Cosinus 
Signal zu einem Sinus Signal machen? Also einen Phasenschieber um 90 
Grad?
Evt. ist dein Ansatz falsch, beschreib doch mal was du erreichen willst

Yalu X. schrieb:
> Er meint die Zeitkonstante des Tiefpasses, der aus dem Integrierer durch
> Hinzufügen des 12MΩ-Widerstands entsteht.
Nein er meinte die Integrationszeitkonstante. Mit 40pF und 12KOhm kann 
er nicht ein 10 KHz Signal integrieren, der Integrator läuft doch sofort 
in die Begrenzung!

Autor: Michael H. (michael_h45)
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UR Schmitt schrieb:
> Evt. ist dein Ansatz falsch, beschreib doch mal was du erreichen willst
Kann ich dir sagen:
Beitrag "Rogowski Spule"
Und dann war er hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Rogowskispule

Autor: Schwingi (Gast)
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>Im Anhang ist meine Schaltung und unten Rechts hab ich versucht zu
>zeichnen wie der Spannungsabfall an R1 aussah.

Im Anhang ist gezeigt, welchen Einfluß Streukapazitäten haben können. 
Also, die einzelnen Stufen gegeneinander abschirmen und Finger weg vom 
invertierenden Eingang des Integrators.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Ich brauche den Integrator für meine Rogowski Spule. Wie soll ich denn 
sonst meine Spannung auf integrieren?

Autor: UR Schmitt (Gast)
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Dimitri Penner schrieb:
> Ich brauche den Integrator für meine Rogowski Spule. Wie soll ich denn
> sonst meine Spannung auf integrieren?
Und das kann man nicht gleich sagen. siehe Netiquette

Michael H. schrieb:
> Und dann war er hier:
> http://de.wikipedia.org/wiki/Rogowskispule
Da steht aber:
"Bei sinusförmigem Strom kann die Integration entfallen - die gemessene 
Spannung kann in Strom-Einheiten kalibriert werden, da sie lediglich um 
90° Phasenwinkel voreilt."
Das hatte ich gemeint, du redest vom Integrieren eines Sinussignals. Das 
macht keinen Sinn, da kommt nur ein um 90° verschobenes Sinussignal 
raus.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Ok mein Fehler, tut mir leid.

Also ich will einen Strom mit Hilfe der Rogowski Spule messen. Was teils 
teils klappt.
Mein Problem ist jetzt die ganze Analogtechnik. Ich weiss, dass man bei 
Sinus förmigen Strom nichts integrieren muss weil die induzierte 
Spannung gleich u * sin(wt+Pi/2) ist. Ich brauche aber am Ausgang meiner 
ganzen Schaltung ein Sinusförmiges Signal wo mit ich dann weiter 
arbeiten bin.
Deshalb hab ich mir gedacht, dass wenn ich die induzierte Spannung 
integrierer das ich dann eine sinusförmige Spannung bekomme, die 
proportional zum Strom ist. Und da meine induzierte Spannung sowieso 
schon klein ist hab ich nach dem Integriere noch einen Invertierenden 
Verstärker geschaltet um ersten auf höhere Werte zu kommen und zweitens 
damit ich auch das negative Vorzeichen vom Integrator weg zu bekommen. 
Nach beiden Stufen hätte ich dann einen schönen Sinusverlauf denn ich 
noch auf einen Hochpass schalte, der so dimensioniert ist, dass seine 
Ausgangsspannung der Eingangsspannung um 5° vorraus eilt.
Die Idee hinter dem Allen ist mit der Rogowski Spule erstens einen Strom 
zu messen bzw. die induzierte Spannung und zweitere so zu modulieren, 
dass ich eine Spannung erhalte ( proprotional zum gemessenem Strom ), 
die vom Sinusverlauf her dem ursprünglichen Verlauf um 5° voreilt um 
damit einen Umrichter anzu steuern. Die 5° dachher weil ich dem 
Umrichter einen gewissen Spielraum geben möchte um wirklich genau den 
Nulldurchgang zu treffen.

Das selbe hab ich auch in meinem Rogowski Spule Thread gepostet.
Aber in diesem Thread geht es mir nicht Primär um die Spule. Bei der 
Suchfunktion hab ich Probleme bei OP Schaltung gegeben und bin hier 
gelandet. Hab hier dann meine Frage gestellt weil ich die komplette 
Funktionsweise meiner OP Schaltung ( vorallem Integrator ) verstehen 
wollte und wieso es bei mir nicht funktioniert. Dafür einen extra Thread 
aufzu machen wäre mir überflüssig da es doch schon genug Art verwandte 
Themen gibt.

Und nein ich kann auch keinen einfachen Phasenschieber nehmen, der mir 
der Verlauf um 90 verschiebt da ich ja nicht weiss, ob der zu messende 
Strom nachher auch wirklich einen Sinusverlauf hat. Ich experimentiere 
jetzt nur mir Sinusströmen rum um die Wirkungsweisen zu verstehen.

Und momentan sieht es bei mi einfach so aus, dass die Spannung am 
Ausgang meines Integrators einfach zu stark am Schwingen ist. Ich hab 
jetzt drauf geachtet das meine Integrationskonstante sehr viel größer 
ist als meine Periodendauer, der Rückkoppelwiderstand sollte eigentlich 
groß genug sein eben so auf die Kapazität. Und dennoch schwingt es wie 
verrückt.

Würde es etwas bringen, wenn ich zwischen meiner Rogowskispule und 
meinem Integrator noch einen Impedanzwandler schalte?

Autor: Schwingi (Gast)
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>Und dennoch schwingt es wie verrückt.

Sag mal, liest du überhaupt meine Beiträge??

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Ich hab noch eine etwas allgemeinere Frage über die Datenblätter von den 
OPs.
Gelten die angegebenen Werte nur dann, wenn man den OP unter den selben 
Bedingungen wie dort angegeben.
Bsp. der TL084. Die GBP ist etwa 4 MHz wenn Vin = 10 mV, RL= 2 kOhm, CL 
= 100 pF und unity Gain.

Nun meine Frage, wie sieht es aus wenn ich andere Werte habe als die im 
Datenblatt angegeben sind. Wie ändert sich dann z.B. mein GBP ?

Autor: Udo Schmitt (urschmitt)
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Dimitri Penner schrieb:
> Nun meine Frage, wie sieht es aus wenn ich andere Werte habe als die im
> Datenblatt angegeben sind. Wie ändert sich dann z.B. mein GBP ?

Muss man suchen ob es Diagramme oder Tabellen zur Abhängigkeit z.B. des 
GBP zu der Eingangsspannung oder was immer bei dir anders ist gibt.
Pauschale Aussagen kann man glaube ich nicht treffen. Wenn nichts im 
Datenblatt zu finden ist würde ich erst mal (in Grenzen) davon ausgehen 
daß eine Abhängigkeit nur schwach ausgeprägt ist.

Beitrag #2420616 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Dimitri Penner (dima)
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Ich muss noch mal um eure Hilfe ersuchen.
Es geht mir hier nur um einen einfachen Invertierenden Verstärker, der 
wie hier
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/stmicroe...
Figur 2 aufgebaut ist.
Die Eingangsspannung beträgt 128 mV, der Eingangswiderstand beträgt 5.6 
Ohm und der Widerstand im Rückkoppelzweig hat 140 Ohm. Der 
Verstärkungsfaktor ist 25 und am Ausgang kommen auch wirklich etwa 3.20 
V raus wie berechnet. Doch mein Problem ist, dass mir der Verstärker 
noch eine Phasenverschiebung von -20° rein baut, die ich nicht haben 
will. Mein Eingangssignal ist ein Cosinussignal mit 20 kHz.

Ich hab auch mal Probiert größere Widerstände zu nehmen, das hat zwar 
die Phasenverschiebun etwas reduziert, aber im Ausgangssignal machten 
sich auch Streukapazitäten bemerkbar.

Hat Jemand eine Idee woran das liegen könnte das ich die 
Phasenverschiebung bekomme? Denn bei dem Verstärkungsfaktor sollte die 
kritische Frequenz doch bei etwa 120 kHz lieger oder nicht?

Autor: Schwingi (Gast)
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23mA Signal-Strom in der Gegenkopplung und 25-fache Verstärkung bei 
20kHz von einem TL084? Sag mal, gehts noch?

Nimm mal 560 und 14k, dann wird die Phasenverschiebung deutlich kleiner. 
Aber nimm vor allem einen schnelleren OPamp. Mit einem OPA37, 
beispielsweise, ist die Phasenverschiebung praktisch weg.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Schwingi schrieb:
> 23mA Signal-Strom in der Gegenkopplung und 25-fache Verstärkung bei
> 20kHz von einem TL084? Sag mal, gehts noch?
>
> Nimm mal 560 und 14k, dann wird die Phasenverschiebung deutlich kleiner.
> Aber nimm vor allem einen schnelleren OPamp. Mit einem OPA37,
> beispielsweise, ist die Phasenverschiebung praktisch weg.

Erklär mir mal bitte wie du darauf kommst? Wo liegt bei mir der Fehler? 
Bzw. wieso spinnt der OP bei meiner Dimensionierung so rum?

Autor: Hagen Re (hagen)
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fehlende Bandbreite des OPA, GBW im Datenblatt, in Realtion zu deiner 
Dimensionierung. Entweder OPA deiner Diemensionierung anpassen oder 
deine Dimensionierung dem OPA und deine Zielsetzung nicht erreichen.

Autor: Schwingi (Gast)
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>Erklär mir mal bitte wie du darauf kommst? Wo liegt bei mir der Fehler?
>Bzw. wieso spinnt der OP bei meiner Dimensionierung so rum?

Dimitri, du hast einfach noch kein Gefühl dafür, was du einem OPamp 
abverlangen kannst und wann du ihn überforderst. Mit deiner Schaltung 
quälst du das arme Teil! Das kannst du entweder mit einer simplen 
Simulation überprüfen, in der die unerwünschte Phasenverschiebung ganz 
klar gezeigt wird, oder du weißt es im vornerherein, einfach aus 
Erfahrung.

Hier ist es so: Ein OPamp braucht ein gewisses Signal zwischen den 
Eingängen, um die gewünschte Ausgangsspanung einzustellen. Die 
Leerlaufverstärkung sagt wieviel genau. Bei hohen Frequenzen nimmt nun 
diese Leerlaufverstärkung drastisch ab und das Signal zwischen den 
Eingängen, das benötigt wird, wird immer größer. Dadurch klappt das mit 
dem virtuellen Nullpunkt immer schlechter und es kommt zu einer 
Phasenverschiebung, weil das Eingangssignal von deiner Signalquelle nun 
nicht mehr auf die Signalmasse referenziert werden kann.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Schwingi schrieb:
>>Erklär mir mal bitte wie du darauf kommst? Wo liegt bei mir der Fehler?
>>Bzw. wieso spinnt der OP bei meiner Dimensionierung so rum?
>
> Dimitri, du hast einfach noch kein Gefühl dafür, was du einem OPamp
> abverlangen kannst und wann du ihn überforderst. Mit deiner Schaltung
> quälst du das arme Teil! Das kannst du entweder mit einer simplen
> Simulation überprüfen, in der die unerwünschte Phasenverschiebung ganz
> klar gezeigt wird, oder du weißt es im vornerherein, einfach aus
> Erfahrung.
>
> Hier ist es so: Ein OPamp braucht ein gewisses Signal zwischen den
> Eingängen, um die gewünschte Ausgangsspanung einzustellen. Die
> Leerlaufverstärkung sagt wieviel genau. Bei hohen Frequenzen nimmt nun
> diese Leerlaufverstärkung drastisch ab und das Signal zwischen den
> Eingängen, das benötigt wird, wird immer größer. Dadurch klappt das mit
> dem virtuellen Nullpunkt immer schlechter und es kommt zu einer
> Phasenverschiebung, weil das Eingangssignal von deiner Signalquelle nun
> nicht mehr auf die Signalmasse referenziert werden kann.

Ja und dieser Sachverhalt ist ja im Datenblatt unter " LARGE SIGNAL 
DIFFERENTIAL VOLTAGE
AMPLIFICATION AND PHASE SHIFT versus
FREQUENCY" gegeben oder?

Der TL084 hat eine Transitfrequenz von 4MHz und GBP ergibt sich ja aus 
Produkt von Verstärkung mal kritischer Frequenz. D.h. wenn ich meine 
Grenzfrequenz bei Bsp. 120 kHz haben will dann ist mir doch nur eine 
maximale Verstärkung von 4MHz/120kHz = 33. Für Frequenzen oberhalb von 
120 kHz würde der OP ja sein Tiefpass Charackter zeigen.
Hab ich das bis hier hin richtig verstanden?

Gut also hab ich mir eine Verstärkung von 25 mit 5.6 Ohm und 140 Ohm 
gebaut. Ich hab die extra so niederohmig gemacht, weil ich im Internet 
mal gelesen habe, daß man die Widerstände niederohmig auslegen sollte um 
ne möglich hohen Ladestrom für parasitär Kapazitäten zu haben. Und im 
Datenblatt hab ich gelesen, dass der OP einen Strom von 10mA bis etwa 
max 60 mA treiben kann. Von Daher dachte ich, dann wären meine 23 mA 
noch im guten Bereich?

Also wieso ist jetzt meine Dimensionierung soviel schlechter als deine? 
Es stellt sich doch die selbe Verstärkung ein?
Und wie genau weiss ich jetzt welches Eingangssignal ich bei welcher 
Frequenz benötige?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dimitri Penner schrieb:
> Gut also hab ich mir eine Verstärkung von 25 mit 5.6 Ohm und 140 Ohm
> gebaut. Ich hab die extra so niederohmig gemacht, weil ich im Internet
> mal gelesen habe, daß man die Widerstände niederohmig auslegen sollte um
> ne möglich hohen Ladestrom für parasitär Kapazitäten zu haben. Und im
> Datenblatt hab ich gelesen, dass der OP einen Strom von 10mA bis etwa
> max 60 mA treiben kann. Von Daher dachte ich, dann wären meine 23 mA
> noch im guten Bereich?

Aber doch alles in Grenzen.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl081.pdf

Siehe dir mal Figure 7 an.

Da steht die maximale Ausgangsspannung bei Last. Gehe ich mal von deinen 
140 Ohm aus dann macht der OP gerade mal +-2V am Ausgang.  Siehe dir 
auch mal die Innenschaltung von dem Teil an. Da siehst du das da ein 128 
Ohm Widerstand im Ausgang liegt. In den Emitterkreisen auch noch mal 64 
Ohm. Da faellt ja mehr Spannung ab im Inneren des Ops als aussen. Also 
140 Ohm sind entschieden zu niederohmig fuer den TL084. Du schlepps ja 
auch keinen Zentner mit dir rum. Auch soll die Leerlaufverstaerkung 
nicht gerade mal etwas mehr als die Gegengekoppelte Verstaerkung sondern 
um einiges groesser.
Sonst hat der OP ja nichts mehr zum gegenkoppeln die folge daraus dein 
Klirrfaktor (Verzerrungen) des Signales werden sehr gross werden.

Wenn dein OP zuwenig Verstaerkung b.z.w. das Signal zu sehr in der Phase 
dreht gibt es nun mehrere Moeglichkeiten.

1.  anderen OP nehmen.
2.  Die Gesammt Verstaerkung auf mehrer Stufen verteilen und die 
einzelnen Stufen in der Verstaerkung kleiner dimensonieren.
3. Eventuelles Phasenkorrektur Netzwerk in der Schaltung vorsehen 
(schwierig das anzupassen)

Autor: Schwingi (Gast)
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>Ja und dieser Sachverhalt ist ja im Datenblatt unter " LARGE SIGNAL
>DIFFERENTIAL VOLTAGE
>AMPLIFICATION AND PHASE SHIFT versus
>FREQUENCY" gegeben oder?

Ja. Aber du mußt das Bildchen richtig interpretieren. Die gezeigte 
Verstärkung ist das, was der OPamp gerade noch irgendwie zustande 
bringt. Die Signalqualität ist bei dieser Verstärkung schon 
hundsmiserabel, weil ja keine Gegenkopplung mehr funktioniert. Eine 
solche Verstärkung darfst du ihm nicht in einer Schaltung definiert 
abverlangen.

>Für Frequenzen oberhalb von 120 kHz würde der OP ja sein Tiefpass
>Charackter zeigen. Hab ich das bis hier hin richtig verstanden?

Nein, das ist kein normales Tießpaßverhalten. Da kommt einfach nichts 
mehr raus!

>Und im Datenblatt hab ich gelesen, dass der OP einen Strom von 10mA bis
>etwa max 60 mA treiben kann. Von Daher dachte ich, dann wären meine 23 mA
>noch im guten Bereich?

Ja, er kann diesen Strom noch irgendwie produzieren, aber das sagt doch 
nichts über die Signalqualität aus. Der Kurzschlußstrom des TL084 liegt 
bei 25mA. Und davon mußt du weit entfernt sein, wenn das Teil sauber 
arbeiten soll. Unter 2k sollte die Lastimpedanz nicht liegen beim TL084.

>Also wieso ist jetzt meine Dimensionierung soviel schlechter als deine?
>Es stellt sich doch die selbe Verstärkung ein?

Das ist so, als wolltest du im ersten Gang 120km/h fahren. Bei deinen 
Lastströmen ist das Teil einfach am Ende. Die Kombination "23mA 
Signal-Strom in der Gegenkopplung und 25-fache Verstärkung bei
20kHz bei einem TL084" geht einfach nicht!

Autor: Dimitri Penner (dima)
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@Helmut und Schwingi: Danke euch Zweien für eure Erklärungen. Ich muss 
noch paar mal darüber nach denken bis ich es verinnerlicht hab, aber ich 
denke ich komme der Lösung schon etwas näher.
Also wenn ich eine Grenzfrequenz von 120 kHz haben will muss ich eine 
Verstärkung von möglichst weniger als 33 haben. Ich werd es mal mit 
einem Verhältnis von 10k/1k probieren. Aber entschuldigt bitte nboch mal 
mein mehr oder weniger solides Halbwissen, was ich auch nicht verstehe 
ist wieso die Leerlaufverstärkung doch noch Einfluss auf den Ausgang 
ausübt. Ich dachte wenn man den OP extern beschaltet dann zählt nur die 
Verstärkung der externen Beschaltung?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dimitri Penner schrieb:
> was ich auch nicht verstehe
> ist wieso die Leerlaufverstärkung doch noch Einfluss auf den Ausgang
> ausübt. Ich dachte wenn man den OP extern beschaltet dann zählt nur die
> Verstärkung der externen Beschaltung?

Die Leerlaufverstaerkung ist das was der OP maximal kann. Und wenn deine 
Gegengekoppelte Verstaerkung in der Groessenordnung kommt hat die sehr 
wohl Einfluss.

Die Formen um die gegengekoppelte Verstaerkung zu berechnen sind 
allesamt nur Naehrungsformeln die sich den Umstand zu nutze machen das 
die Leerlaufverstaerung sehr Gross ist zur gegengekoppelten 
Verstaerkung. Also du gehst im allgemeinen davon das die Spannung 
zwischen (+) und (-) Eingang null ist. Das ist aber nicht so ganz 
richtig. Die Spannung ist normalerweise sehr klein aber nicht null. Sie 
ist Ausgangsspannung / Leerlaufverstaerkung.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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danke Helmut

Autor: Schwingi (Gast)
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>Also wenn ich eine Grenzfrequenz von 120 kHz haben will muss ich eine
>Verstärkung von möglichst weniger als 33 haben.

Wenn du eine Bandbreitenbegrenzung haben willst, darfst du in linearen 
Schaltungen niemals die endliche Leerlaufverstärkung des OPamp dafür 
heranziehen, weil da der OPamp nicht mehr richtig arbeitet. Mindestens 
Faktor 10 Verstärkungsreserve sollte man bei der höchsten Signalfrequenz 
noch haben.

>was ich auch nicht verstehe ist wieso die Leerlaufverstärkung doch noch
>Einfluss auf den Ausgang ausübt.

Im Anhang siehst du die Spannung zwischen den Eingängen, die nötig ist, 
damit der OPamp die Ausgangsspannung einstellen kann. Du siehst, daß bei 
zu niedriger Leerlaufverstärkung beim TL084 von einem virtuellen 
Nullpunkt keine Rede mehr sein kann. Beim OPA37 sieht das schon viel 
besser aus.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Um mal von der Naehrungsformel wegzukommen.

V = Gegengekoppelte Verstaerkung
V0 = Leerlaufverstaerkung
k = R1/R2

dann ergibt sich:

       V0
V = ----------
    1 + k * V0

Das waere die korrekte Verstaerkung mit Leerlaufverstaerkung.

wenn jetzt V0 sehr gross ist (Normalerweise der Fall)

dann wird k * V0 gross gegen 1. Dann spielt die 1 im Nenner keine Rolle 
mehr.
und wir koennen anschreiben:

       V0
V = ----------
      k * V0

Dann kuerzt sich V0 raus:

     1
V = ---
     k

also wird V = R2/R1  (k eingesetzt)

und das ist die bekannte Naehrungsformel.

Autor: Schwingi (Gast)
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Hier mit Ausgangsspannungen...

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Ja du hast Recht. Danke Schwingi.

Und mir ist auch noch was aufgefallen. bei meiner Dimensionierung gab es 
kurz bevor der Cosinus seinen Nulldurchgang hatte ein waagerechtes 
Teilstück, dass mich stark an das Miller-Plateau erinnert hat.

http://de.wikipedia.org/wiki/Millereffekt

Nun hab ich es so gemacht wie mir Helmut die Leerlaufverstärkung erklärt 
hat. Ich hab die Gegenkopplungsverstärkung reduziert -> Ausgangsspannung 
wird kleiner -> Differenzspannung wird kleiner und auch diese 
Millerkapazität am Eingang scheint sich zu reduzieren denn wenn ich so 
aufs Oszi schau dann wird das Plateau auch echt kleiner.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dimitri Penner schrieb:
> Und mir ist auch noch was aufgefallen. bei meiner Dimensionierung gab es
> kurz bevor der Cosinus seinen Nulldurchgang hatte ein waagerechtes
> Teilstück, dass mich stark an das Miller-Plateau erinnert hat.

Das sieht er nach Uebernahmeverzerrungen im Nullpunkt aus. Klar wenn du 
die V reduzierst kann der OP besser ausregeln.
 Wie gesagt die V0 muss gross gegenueber V sein sonst steigen die 
Verzerrungen.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Helmut Lenzen schrieb:

> Das sieht er nach Uebernahmeverzerrungen im Nullpunkt aus. Klar wenn du
> die V reduzierst kann der OP besser ausregeln.
>  Wie gesagt die V0 muss gross gegenueber V sein sonst steigen die
> Verzerrungen.

Kannst du mir bitte auch noch mal erklären wie die Übernahmeverzerrung 
zu stande kommt?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dimitri Penner schrieb:
> Kannst du mir bitte auch noch mal erklären wie die Übernahmeverzerrung
> zu stande kommt?

Um den Nullpunkt herum fliest durch die beiden Gegentakttransistoren im 
OP nur ein kleiner Strom. Das macht die sache etwas instabil. Wenn die 
Verstaerkungsreserve (Verhaeltnis Vo /V ) groesser wird dann kann der Op 
das besser ausregeln. Der Strom geht dann halt schneller vom einen 
Transistor zum andern ueber.

Autor: Schwingi (Gast)
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>Um den Nullpunkt herum fliest durch die beiden Gegentakttransistoren im
>OP nur ein kleiner Strom. Das macht die sache etwas instabil. Wenn die
>Verstaerkungsreserve (Verhaeltnis Vo /V ) groesser wird dann kann der Op
>das besser ausregeln. Der Strom geht dann halt schneller vom einen
>Transistor zum andern ueber.

Das Gleiche gilt natürlich auch für den Laststrom. Die 
Übernahmeverzerrungen sind umso größer, je größer der Laststrom ist. Für 
Lastströme <= 1,4mA, also im Bereich der Ruhestromaufnahme des TL084 und 
darunter arbeitet die Endtsufe übrigens in Klasse A!

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Schwingi schrieb:
> Hier mit Ausgangsspannungen...


Was ist das eigentlich für ein Simulationsprogramm das du da benutzt und 
kann man es auch irgendwo als Freeware finden?

Autor: Michael H. (michael_h45)
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TIna von TI. freeware.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Eine Frage zum OPA37. Wie ich im Datenblatt nach lesen kann ist er ja 
nicht intern Frequenzgang kompensiert oder? Und man soll ihn für 
Verstärkungen >= 5 dimensionieren. Warum wird er denn für kleinere 
Verstärkungen instabil?

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Dimitri Penner schrieb:
> Eine Frage zum OPA37. Wie ich im Datenblatt nach lesen kann ist er ja
> nicht intern Frequenzgang kompensiert oder? Und man soll ihn für
> Verstärkungen >= 5 dimensionieren. Warum wird er denn für kleinere
> Verstärkungen instabil?

Das ist schon irgendwann letztes Jahr in diesem Thread erklärt worden.
Die Verstärkung bei der Phasenverschiebung 180° ist dann grösser 1.
Gruss
Harald

Autor: Dimitri Penner (dima)
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@ Schwingi:

Du hast mir ja dazu geraten den OP37 zu nehmen. Jetzt hab ich mir mal 
das Datenblatt angesehen und hoffe du kannst mir da was erklären?

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/maxim/OP...

und zwar bei der GBP steht einmal 63MHz für fo = 10 kHz und einmal 40 
MHz für fo = 1 MHz.

verstehe ich das richtig, dass mit der Frequenz auch die GBP des OP 
variert? Woran liegt das? Ich dachte immer die GBP sei durch die interne 
Frequenzgangkompensation auf einen Wert festgelegt?

Autor: Schwingi (Gast)
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>verstehe ich das richtig, dass mit der Frequenz auch die GBP des OP
>variert? Woran liegt das? Ich dachte immer die GBP sei durch die interne
>Frequenzgangkompensation auf einen Wert festgelegt?

Bei dekompensierten OPamps fällt die "Open Loop Gain" nicht exakt mit 
20dB/Dekade. Dadurch ist die GBP für jede Frequenz ein wenig anders. 
Aber das sind sowieso alles nur Näherungen, die für den realen Betrieb 
nicht sehr erheblich sind.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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ok Schwingi ich will noch mal deinen Rat einholen. Mit dem OP37 wäre es 
mir also schon möglich eine Verstärkung von 10 bei einer 
Frequenzbandbreite von 100 kHz zu realisieren? Ich muss nur darauf 
achten den Laststrom so gerin wie möglich zu halten?

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Schwingi schrieb:
> Bei dekompensierten OPamps fällt die "Open Loop Gain" nicht exakt mit
> 20dB/Dekade.

Nicht nur bei den dekompensierten. So ein Opamp ist in erster Näherung
ein Tiefpass erster Ordnung. In dieser Näherung ist die GBW für höhere
Frequenzen praktisch konstant.

In zweiter Näherung ist der Opamp ein Tiefpass zweiter Ordnung, dessen
Pole aber sehr weit auseinanderliegen (beim OP37 bei etwa 50Hz und
50MHz). Kommt man mit der Frequenz in die Gegend des zweiten Pols (das
ist bei 1MHz schon der Fall), gilt die erste Näherung nicht mehr, und
die GBW nimmt entsprechend ab.

Dimitri Penner schrieb:
> Mit dem OP37 wäre es mir also schon möglich eine Verstärkung von 10
> bei einer Frequenzbandbreite von 100 kHz zu realisieren?

Ja, das geht. Allerdings ist die Open-Loop-Verstärkung bei 100kHz nur
noch etwa 50MHz/100kHz=500, also das 50-fache der gewünschten Gesamtver-
stärkung. Deswegen musst du mit einem Fehler der Ausgangsamplitude von
etwa 1/50=2% rechnen.

Autor: Schwingi (Gast)
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>ok Schwingi ich will noch mal deinen Rat einholen. Mit dem OP37 wäre es
>mir also schon möglich eine Verstärkung von 10 bei einer
>Frequenzbandbreite von 100 kHz zu realisieren? Ich muss nur darauf
>achten den Laststrom so gerin wie möglich zu halten?

Bei 100kHz hast du dann rund 55dB Leerlaufverstärkung. Macht rund 35dB 
Verstärkungsreserve bei 100kHz und V=10. Das sollte reichen. Den 
Laststrom würde ich mal auf 1mA begrenzen.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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danke Schwingi

Autor: Schwingi (Gast)
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>Deswegen musst du mit einem Fehler der Ausgangsamplitude von
>etwa 1/50=2% rechnen.

Das muß man aufschlüsseln in den Linearitätsfehler und die 
Temperaturstabilität der Verstärkung:

AD gibt einen Open-Loop-Linearitätsfehler von rund 5% an. Das wären dann 
5%/50=0,1% Linearitätsfehler der Schaltung.

Die Temperaturstabilität der Verstärkung der Schaltung liegt bei 
durchschnittlich 1%/°C/50 = 0,02%/°C.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Schwingi schrieb:
>>Deswegen musst du mit einem Fehler der Ausgangsamplitude von
>>etwa 1/50=2% rechnen.
>
> Das muß man aufschlüsseln in den Linearitätsfehler und die
> Temperaturstabilität der Verstärkung:

Die genannten 2% bezogen sich auf den Fehler durch die endliche und
frequenzabhängige Differenzverstärkung des Opamp. Die Linearitäts- und
Temperaturfehler sind unabhängig davon und kommen noch hinzu. Sie
spielen aber in diesem Fall eher eine untergeordnete Rolle.

Autor: Schwingi (Gast)
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>Die genannten 2% bezogen sich auf den Fehler durch die endliche und
>frequenzabhängige Differenzverstärkung des Opamp.

Dieser kann durch Abgleich eliminiert werden, nicht jedoch die 
Linearitäts- und Temperaturfehler.

Hierzu ein interessanter Link:

http://www.analog.com/static/imported-files/tutori...

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
Datum:

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Schwingi schrieb:
>>Die genannten 2% bezogen sich auf den Fehler durch die endliche und
>>frequenzabhängige Differenzverstärkung des Opamp.
>
> Dieser kann durch Abgleich eliminiert werden,

Aber nur der DC-Fehler. Macht man den Abgleich so, dass bei 100kHz die
gewünschte Verstärkung 10 erreicht wird, ist sie bei DC um 2% zu hoch.
Man könnte allenfalls eine frequenzabhängige Korrektur einführen, da ist
es aber einfacher, einen schnelleren Opamp einzusetzen.

Autor: Schwingi (Gast)
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>Aber nur der DC-Fehler. Macht man den Abgleich so, dass bei 100kHz die
>gewünschte Verstärkung 10 erreicht wird, ist sie bei DC um 2% zu hoch.
>Man könnte allenfalls eine frequenzabhängige Korrektur einführen, da ist
>es aber einfacher, einen schnelleren Opamp einzusetzen.

Dimitri will doch einfach nur ein 20kHz Signal aus einer Rogowski-Spule 
verstärken. Da spielt DC keine Rolle und den genauen Pegel kann er durch 
Abgleich der verstärkungsbestimmenden Widerstände einstellen. Die haben 
ja sowieso noch ihre eigenen Toleranzen.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Schwingi schrieb:
> Dimitri will doch einfach nur ein 20kHz Signal aus einer Rogowski-Spule
> verstärken.

Ah, ok. Das habe ich nicht gelesen. Wenn man nur mit einer einzigen,
konstanten Frequenz arbeitet, hast du natürlich recht. Dann kann man die
gewünschte Verstärkung genau für diese Frequenz einstellen.

Autor: Dimitri Penner (dima)
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Yalu X. schrieb:
> Schwingi schrieb:
>> Dimitri will doch einfach nur ein 20kHz Signal aus einer Rogowski-Spule
>> verstärken.
>
> Ah, ok. Das habe ich nicht gelesen. Wenn man nur mit einer einzigen,
> konstanten Frequenz arbeitet, hast du natürlich recht. Dann kann man die
> gewünschte Verstärkung genau für diese Frequenz einstellen.


Nein nein, also ich will schon ein Signal im Bereich von 20 kHz bis 100 
kHz verstärken. Und für die 100 kHz bin ich jetzt von der minimalen 
Bandbreite ausgegangen, also den 40 MHz. Und vorsichtshalber hab ich die 
Grenzfrequenz mal bei 200 kHz angesetzt was mir dann immer noch eine 
Leerlaufverstärkung von 200 beschert, aber meine Rückkoplungsverstärkung 
ist maximal 12,5. Also sollte ich ja im "grünen Bereich" liegen und auch 
Fehler von 2-5% kann ich tolerieren.

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