Merkwürdiges Bias-Problem mit OPA625 in High-Drive Mode

[Flo (Gast)]

Hallo allerseits,
ich habe ein merkwürdiges Problem mit dem OPA625.
Dieser besitzt zwei Modi, einen Low-Power Mode mit 1 MHz GBW und einen 
High-Drive Mode mit 120 MHz GBW.
Ich nutze den OPV als Transimpedanzwandler mit einer Bias-Spannung von 
Vcc/2 am In+.
Den gesamten Schaltplan findet ihr im Anhang, wobei nur die erste Stufe 
für das Problem wichtig sein dürfte.
Wenn ich den OPV im LP-Mode betreibe klappt alles wunderbar, die 
Ausgangsspannung schwankt um Vcc/2.
Betreibe ich den OPV jedoch im HD-Mode, rutscht die Ausgangsspannung auf 
0V und kann somit nur die negativen Ströme als positiven 
Spannungsausschlag aufzeigen - immerhin das funktioniert noch.
Was mich besonders wundert ist, dass im HD-Mode die Spannung an In+ auf 
etwa 2 V, also mehr als Vcc/2, ansteigt - was mir sagt, dass da 
irgendwas nicht ganz richtig läuft ... ;)
Habt ihr eine Idee, woran das liegen könnte?
Habe ich mir schlicht die Eingangsstufe des OPV im HD-Mode zerschossen?
Oder ist vielleicht der Spannungsteiler an In+ zu groß/klein 
dimensioniert im Verhältnis zum Eingangswiderstand des OPV?
Danke für eure Hilfe und einen schönen Sonntag!
Gruß Flo

[Magnus M. (magnetus)]

Flo schrieb:
> Den gesamten Schaltplan findet ihr im Anhang

Echt jetzt?

[Flo (Gast)]

Huch, ich hatte ihn definitiv angehängt! :-/
Danke für den Hinweis Magnus! :)

[Flo (Gast)]

Und jetzt Doppelt hält besser O:-)
Entschuldigt bitte das Chaos, war mir nicht sicher, ob der Anhang nun 
akzeptiert wurde ...

Ich nehme sehr stark an, dass mein Problem mit dem Spannungsteiler an 
In+ zu tun hat.
Ich habe die Schaltung gerade noch ein zweites Mal aufgebaut - genau das 
selbe Problem!
Allerdings habe ich gerade festgestellt, dass bei kleinen 
Signal-Amplituden der Bias am Ausgang mit knapp 0,4 V (etwa 1/4 von 
Vcc/2) erkennbar ist.

Ich hatte bisher immer eine aktive Referenzspannung an In+ und damit 
funktionierte alles.
Um jedoch Strom und einen OPV als Referenzquelle zu sparen, wollte ich 
die Quelle passiv aufbauen.
Dies wurde mir gesagt, würde funktionieren.
Das tut es scheinbar auch, jedoch nur für den LP-Mode, nicht für den 
HD-Mode!?

Danke für eure Hilfe!
Flo

[Achim S. (Gast)]

welchen Ausgang betrachtest du denn: VM1 oder VM2?

Du bist dir bewusst, dass im Plan der 2. OpAmp als Komparator mit 
Hysterese beschaltet ist und am Ausgang daher entweder die positive oder 
die negative Versorgungsspannung (d.h. 0V) anliegen soll?

[Flo (Gast)]

Hallo Achim,
im Moment geht es ausschließlich um den ersten Teil (siehe Anhang).
Den Schmitt Trigger des anschließenden Teils habe ich bloß der 
Vollständigkeit halber dran gelassen.

[ArnoR (Gast)]

Hast du gesehen, dass der Eingangs-Biasstrom im LP-Modus nur max. 140nA 
ist, im HP-Modus aber typ. 2µA? Das macht an R1 schon mal 2V! Und damit 
liegt der Ausgang am Anschlag.

[ralf (Gast)]

Der Biasstrom ist im High-Drive Mode 4µA! Der OPA625 braucht kleinere 
Widerstände.

[Flo (Gast)]

Hallo ArnoR,
verdammt!!! Das wird es sein!
Danke für Deine Hilfe!

Dann probiere ich es mal mit 47k : 47k, da sind es "bloß" 94 mV 
Spannungsabfall ... :-/

Danke nochmals für die Hilfe und noch einen schönen Sonntag! :)
Flo

[Flo (Gast)]

Hmm, daran lag es wohl doch nicht (nur).
Ich bin nun sogar auf 1k:1k runter gegangen ... es funktioniert noch 
immer nicht!
Aber der Bias ist an In+ deutlich schöner eingestellt - immerhin ;)

Was ich merkwürdig finde ist, wenn ich mit der Oszi-Messspitze an In- 
gehe, dann funktioniert die Schaltung komplett wie gewollt!
Hat jemand eine Idee, was da schiefgeht? :-/

Gruß
Flo

[ArnoR (Gast)]

Flo schrieb:
> Was ich merkwürdig finde ist, wenn ich mit der Oszi-Messspitze an In-
> gehe, dann funktioniert die Schaltung komplett wie gewollt!
> Hat jemand eine Idee, was da schiefgeht? :-/

Das klingt nach schwingendem Verstärker. 1:1 oder 10:1 Tastkopf? Der OPA 
ist in deiner Schaltung wegen C2/C1 ein invertierender Verstärker mit 
V<1. Da verträgt der ohne Isolationswiderstand praktisch keine 
Lastkapazität. Bei dir hängen aber ein paar nF dran (C1 und C2 in 
Reihe).

Geh mal bei hoch eingestellter Empfindlichkeit des Oszis mit der 
Tastspitze in die Nähe des Ausgangs, ohne den zu berühren. Was zeigt der 
Oszi da?

[Flo (Gast)]

Hallo ArnoR,
entschuldige bitte, das sind natürlich keine 10 nF, sondern 10 pF im 
Feedback-Netzwerk O:-)
Ich habe mit dem Tastkopf (1:1) versucht irgendwelche Schwingungen 
einzufangen - leider nichts.
Dennoch versuche ich mal herauszufinden, ob es daran liegen könnte.
Gruß Flo

[reihaus (Gast)]

mach mal deinen R1 kleiner durch den Eingangsstrom können dort schon 4V 
abfallen U=4µA*1MOhm

[Flo (Gast)]

Hallo reihaus,
Danke für den Tipp, das scheint des Rätsels Lösung zu sein!

Ich habe nun "nur noch" R1=100k im Feedback-Netzwerk.
Der Arbeitspunkt bei Vcc/2 stimmt nun einigermaßen (1,5 V anstatt 1,65 
V), aber die Verstärkung geht natürlich flöten ...

Mir ist aufgefallen, dass ich mittlerweile eher einen Differenzierer 
umgesetzt habe und ich deshalb dessen Designrichtlinien auch 
berücksichtigen sollte ... ;)
Hierzu habe ich neben dem sehr Flüchtigkeitsfehler-belasteten App-Note 
von TI ( http://www.ti.com/lit/ml/sloa091/sloa091.pdf , Seite 37) auch 
folgende schöne Seite gefunden, von denen ich das Bild im Anhang gemopst 
habe: http://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_7.html

Ich muss jetzt mal schauen, dass ich meinen Verstärker danach 
entsprechend berechne und anpasse.
Vielen Dank für eure Hilfe!

Schöne Grüße
Flo