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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik OPV CommonMode Capacitance vs. Diferential Capacitance


Autor: Mr. Mister (Gast)
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Schoenen gute Tag!

Ich hab grad die Freude einen OPV beschalten als 
Transimpedanzverstaerker  simulieren und aufbauen zu muessen.

Meine Frage dazu lautet: Welche Kapazitaet des OPV (CommonMode oder 
Diferetial) wirkt zusammen mit der Kapazitaet am Eingang des 
Verstaerkers (wen z.B. eine Photodiode dran haengt)?

Oder wirken da beide? Bei meinem OPV sind jednfalls sowohl Ccom=8pF als 
auch Cdif=2.5pF angegeben.

LG Michael

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Das kannst du dir fast selbst beantworten. Da ein Eingang auf Masse 
liegt, wird die Hälfte der Common Mode Input Capacitance 
kurzgeschlossen. Dem Rest, also 4pF liegt dann die Differential Mode 
Input Capacitance parallel, also zusammen 6,5pF.

Rechne aber mit dem doppelten Wert, da einerseits diese Kapazitäten 
Streuungen unterworfen sind und weil vor allem noch Streukapazitäten 
dazu kommen.

Kai Klaas

Autor: Mr. Mister (Gast)
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..vielen Dank...

Autor: Elvis P. (Gast)
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Nochmal bezugnehmend auf diesen Beitrag, was im OPV intern ist den für 
diese Caps verantwortlich?

Autor: Jutta (Gast)
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>Nochmal bezugnehmend auf diesen Beitrag, was im OPV intern ist den für
>diese Caps verantwortlich?

Überwiegend Sperrschichtkapazitäten der gewollten pn-Übergänge oder 
Gate-Channel-Isolationen, aber auch ungewollte Streukapazitäten.

Autor: Elvis P. (Gast)
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Wird aber üblicherweise nicht in PSPICE Modellen berücksichtigt, oder?

Autor: Jutta (Gast)
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>Wird aber üblicherweise nicht in PSPICE Modellen berücksichtigt, oder?

Also im Boyle Macromodel des TL052 beispielsweise findet man keine 
Eingangskapazitäten. Deswegen plaziere ich immer rund 20pF vom "-" 
Eingang nach Masse, wenn ich den TL052 mit TINA simuliere.

Autor: Elvis P. (Gast)
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...alles klar Danke, hab auch gerade in ein paar Spice Modellen 
nachgesehen und nichts derartiges gefunden...

...aber nochmal daruf zurückkommend was für die Caps verantwortlich ist, 
also ich hab z.B. eine MOSFET Differenz Eingangsstufe beim OPV, die 
beeinflusst dann doch mein Eingangsverhalten, aber wie kommen die Caps 
ins Spiel, sprich wo sind diese Sperreschicht Caps?

Autor: Jutta (Gast)
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>...aber nochmal daruf zurückkommend was für die Caps verantwortlich ist,
>also ich hab z.B. eine MOSFET Differenz Eingangsstufe beim OPV, die
>beeinflusst dann doch mein Eingangsverhalten, aber wie kommen die Caps
>ins Spiel, sprich wo sind diese Sperreschicht Caps?

Du ziehlst wahrscheinlich auf die Frage ab, wie denn beispielsweise die 
"common mode input capacitance" zustande kommen soll, wenn die interne 
Schaltung gar keinen Bezug zu irgendeinem Referenzpotential hat?

Nun, sie hat ihn indirekt. Die interne Schaltung hat eine Verbindung zu 
den Betriebsspannungsanschlüssen und diese wiederum mit Masse. Also 
sieht die interne Schaltung indirekt ein Referenzpotential, das übrigens 
als der Mittelwert aus der positiven und negativen Versorgunsgspannung 
angenommen wird. Bei +/-15V ist das ja gerade Masse.

Die Eingangskapazitäten sind nun Ersatzkapazitäten, die sich aus den 
realen Sperrschichtkapazitäten der Eingangstransistoren, den 
unabsichtlichen Streukapazitäten auf dem Chip und der internen Schaltung 
mit ihren loaklen Gegenkopplungen ergeben.

Da ist also nicht wirklich eine reale Eingangskapazität vom Eingang zur 
Masse, dargestellt durch einen echten Kondensator, sondern der Chip 
verhält sich einfach so, als ob er gerade diese Eingangskapazität 
tatsächlich dort hängen hätte. So, wie die Offsetspannung nicht wirklich 
als echte kleine Spannungsquelle existiert, sondern sich viel komplexer 
aus Inhomogenitäten der internen Schaltung einstellt.

Das Besondere hierbei ist wiederum, so wie bei der Offsetspannung, daß 
diese Eingangskapazität unabhängig von der konkreten Beschaltung des 
OPamp so stabil ist, daß sie über einen weiten Paramterbereich als 
nahezu konstant angenommen werden kann.

Wichtig ist noch, zwischen zwei verschiedenen Eingangskapazitäten zu 
unterscheiden, nämlich der "differential input capacitance" und der 
"common mode input capacitance". Je nach Topologie der OPamp-Schaltung 
wirken die sich unterschiedlich aus.

Autor: Elvis P. (Gast)
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Vielen Danke für die ausführliche Antwort
Die Eingangskapazitäten sind nun Ersatzkapazitäten, die sich aus den
realen Sperrschichtkapazitäten der Eingangstransistoren, den
unabsichtlichen Streukapazitäten auf dem Chip und der internen Schaltung
mit ihren loaklen Gegenkopplungen ergeben.

...genau da möchte ich im Detail was darüber erfahren. Ich geh jetzt mal 
von einem OPV mit MOS-FET Differenzeingangsstufe aus, da hab ich dann 
C[GS], C[DS] der versch. Transistoren, wie kann ich denn da einen 
Zusammenhang herstellen, geht wahrscheinlich nur mit der konkreten 
Topologie der internen Schaltung oder?

Autor: Jutta (Gast)
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>...genau da möchte ich im Detail was darüber erfahren. Ich geh jetzt mal
>von einem OPV mit MOS-FET Differenzeingangsstufe aus, da hab ich dann
>C[GS], C[DS] der versch. Transistoren, wie kann ich denn da einen
>Zusammenhang herstellen, geht wahrscheinlich nur mit der konkreten
>Topologie der internen Schaltung oder?

Ja, klar. Aber du siehst natürlich, daß die Eingangstransistoren schon 
mal erheblichen Einfluß darauf haben, weil ja alles darauffolgende in 
Serie zu diesen Kapazitäten liegt. Sind also schon die Kapazitäten der 
Eingangsstufe klein, kann nicht mehr allzuviel dazu kommen.

Autor: Elvis P. (Gast)
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...sehr schön...langsam wird der Nebel gelichtet ;-)....und jetzt noch 
eine Annahme von mir:

Mache ich die Eingangstransistoren groß...vergrößern sich damit auch 
mein Caps und damit die common-mode-input- und differential-input 
caps...

...da ja meine Cox mit der Fläche mit stiegt und die Cgs und Cds von Cox 
abhängen...


Richtig?

Autor: Elvis P. (Gast)
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War die oben genannte Hypothese richtig oder nicht, wäre super wenn mir 
da jemand weiterhelfen könnte!

LG

Autor: Irina (Gast)
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>War die oben genannte Hypothese richtig oder nicht, wäre super wenn mir
>da jemand weiterhelfen könnte!

Klingt schlüssig.

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