OpAmp AD797 in Filterschaltung instabil

[Timo N. (timon17)]

Ich habe ein Tiefpassfilter 3. Ordnung (fc=4kHz) mit LTSpice simuliert 
und auch als Prototyp gebaut, siehe Schaltplan_v1.

In der Simulation sieht alles in Ordnung aus. Auch im Betrieb scheint 
das Filter grundsätzlich zu funktionieren, in dem Sinne, dass Frequenzen 
oberhalb 4kHz gedämpft werden. Allerdings sehe ich mit dem Oszilloskop 
am Ausgang eine sinusähnliches Signal mit Frequenz 60 Mhz und Amplitude 
100mV(peak-to-peak).

Im Datenblatt des verwendeten AD797[1, fig. 37] steht, bei direkter 
Rückführung des Ausgangs auf den Eingang ein 100Ω - Widerstand in der 
Rückführung für Stabilität benötigt wird.
Wenn ich den einbaue (Schaltplan_v2, R4), sehe ich am Ausgang nun 340mV 
(peak to peak) @22.5Mhz.

Woher kann diese Schwingung/Instabilität im Aufbau kommen?

[1]: Datenblatt AD797 
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD797.pdf

[Lurchi (Gast)]

Der OP797 ist von sich aus nur marginal stabil, er neigt also zum 
schwingen.
Ein Punkt der gerne Übersehen wird ist, dass eine zusätzliche Kapazität 
am Ausgang die Phasenreserve noch einmal reduziert. Um sicher zu sein 
sollte ein Widerstand an den Ausgang. Die Bandbreite ist auch schon so 
hoch dass es auf das Layout ankommen kann.

Abhilfe könnte ggf. etwas Kapazität parallel zu R4 und ggf. ein 
entsprechender Widerstand vor dem nicht invertierenden Eingang bringen.

Bei der Schaltung ist der OP797 auch nicht wirklich gut - entweder die 
Widerstände deutlich keiner (etwa Faktor 20) oder ein OP mit weniger 
Stromrauschen. So wie gezeigt wäre vom Rauschen her ein 741 etwa gleich 
gut.

[THOR (Gast)]

Lurchi schrieb:
> Abhilfe könnte ggf. etwas Kapazität parallel zu R4 und ggf. ein

Wäre jetzt mein Ansatz gewesen. 680p reichen und sollten die 
Grenzfrequenz nur marginal ändern.

[Jens G. (jensig)]

Wie sieht denn das Layout aus? Oder ist das nur ein Steckbrettaufbau?

[R. S. (Gast)]

Ich bin jetzt nicht der Filterexperte, aber meinst du, dass die 
Schaltungen korrekt sind?

[Timo N. (timon17)]

Ralf S. schrieb:
> Ich bin jetzt nicht der Filterexperte, aber meinst du, dass die
> Schaltungen korrekt sind?

Die Schaltung ist etwas ungewöhnlich (3 Filterordnungen in einer Stufe, 
normal sind 2), aber schaut in der Simulation aus wie erwartet. Hier 
steht etwas zu dieser Art des Filters:
http://www.beis.de/Elektronik/Filter/Act3PoleLP.html

Jens G. schrieb:
> Wie sieht denn das Layout aus? Oder ist das nur ein Steckbrettaufbau?
Die Schaltung ist bisher nur auf Lochraster zusammen gelötet.

Lurchi schrieb:
> Der OP797 ist von sich aus nur marginal stabil, er neigt also zum
> schwingen.
> Ein Punkt der gerne Übersehen wird ist, dass eine zusätzliche Kapazität
> am Ausgang die Phasenreserve noch einmal reduziert. Um sicher zu sein
> sollte ein Widerstand an den Ausgang. Die Bandbreite ist auch schon so
> hoch dass es auf das Layout ankommen kann.
>
> Abhilfe könnte ggf. etwas Kapazität parallel zu R4 und ggf. ein
> entsprechender Widerstand vor dem nicht invertierenden Eingang bringen.
>
> Bei der Schaltung ist der OP797 auch nicht wirklich gut - entweder die
> Widerstände deutlich keiner (etwa Faktor 20) oder ein OP mit weniger
> Stromrauschen. So wie gezeigt wäre vom Rauschen her ein 741 etwa gleich
> gut.

Vielen Dank für die wertvollen Hinweise. Ich verstehe es aber richtig, 
dass die Verkleinerung der Widerstandswerte das Rauschen der Schaltung 
verbessern soll, aber das Schwingungsproblem vermutlich eher nicht löst?

[Gogo (Gast)]

Ich nutze die Filterwizards vom Hersteller. Der spuckt dann auch die
richtigen OPVs aus in Abhängigkeit von der Anwendung(Raushen/niedriger
Stromvrebrauch usw.)

Probier es mal aus.

Grüße

[Gogo (Gast)]

Lurchi schrieb:
> Der OP797 ist von sich aus nur marginal stabil, er neigt also zum
> schwingen.
> Ein Punkt der gerne Übersehen wird ist, dass eine zusätzliche Kapazität
> am Ausgang die Phasenreserve noch einmal reduziert. Um sicher zu sein
> sollte ein Widerstand an den Ausgang. Die Bandbreite ist auch schon so
> hoch dass es auf das Layout ankommen kann.
>
> Abhilfe könnte ggf. etwas Kapazität parallel zu R4 und ggf. ein
> entsprechender Widerstand vor dem nicht invertierenden Eingang bringen.
>
> Bei der Schaltung ist der OP797 auch nicht wirklich gut - entweder die
> Widerstände deutlich keiner (etwa Faktor 20) oder ein OP mit weniger
> Stromrauschen. So wie gezeigt wäre vom Rauschen her ein 741 etwa gleich
> gut.

Ich muss zugeben, dass ich das Ganze sicherlich auch ein wenig auf die 
leichte Schulter nehme, aber muss man denn so ein Experte werden? Wie 
seht Ihr den Entwurf von digitalen Filtern mit den Tools der Hersteller. 
Die Spucken ja die komplette Beschaltung aus inkl. Auswahl der Bauteile.

Keiner kennt die eigenen Bauteile besser als die Hersteller selbst.
Ist das Naiv und blauäugig?

Noch jmd. Erfahrungen der die teilen möchten?