Phasenreserve eines Transimpedanzverstärkers

[Daniel (Gast)]

Hallo!

Ich habe eine Frage bezüglich Phasenreserve meines Systems.

Konkret handelt es sich um einen Transimpedanzversärker mit 15kOhm und 
5.5pF in der Rückkopplung.

Ich habe die Schaltung mit dem verwendeten OPV in LTSpice simuliert und 
bekomme den im Anhang angeführten Amplituden/Phasengang heraus.

Die Schaltung dient dazu eine 4Quadranten Photodiode auszuwerten und 
funktioniert als "stand alone" sehr gut und präzise.
Beim Integrieren meiner Schaltung in ein bestehendes System macht sich 
allerdings eine Schwingung bemerkbar, die meine Messung sehr stört.

Jetzt meine Frage. Kann das etwas mit dem gewählten Kondensator 
zusammenhängen? Bzw. ist ein System mit einer Phase von +180° stabil?
(Habe das früher immer nur mit -180° grad berechnet..)

Ich hoffe Ihr könnt mir da weiterhelfen...

Danke und LG
Daniel

[Klaus R. (klara)]

Daniel schrieb:
> und
> 5.5pF in der Rückkopplung.

Das wird in der Praxis etwas schwierig umzusetzen zu sein. Wie sieht es 
denn mit den parasitären Kapazitäten aus?
mfg klaus

[Daniel (Gast)]

Hallo!

Danke für die schnelle Antwort.

Warum sollte das in der Praxis schwer umzusetzen sein?`

Schaltung wurde gefräst, Bauteile gekauft und die Platine bestückt.

Beim durchmessen außerhalb des AFM´s mit stabilem Licht auf der 
Photodiode läuft alles einwandfrei...

Schaltplan hab ich jetzt noch beigefügt.

LG

[Sven B. (scummos)]

Versuch mal die Kapazität so groß zu wählen dass diese Überhöhung rechts 
im Graph weggeht. Die ist nicht gut, das sollte flach verlaufen.

Warum sollen 5.5 pF in der Praxis ein Problem sein ... parasitäre 
Kapazitäten von SMD-Pads sind mindestens eine Größenordnung kleiner. 5.5 
pF kann man auch noch ohne Probleme kaufen.

[Daniel (Gast)]

Wird versucht. Ergebnisse kann ich erst nach messung im AFM 
präsentieren.. das ist zur zeit belegt^^

Aber die wichtigere Frage meinerseits liegt eigentlich bei der 
Phasenreserve...

Gilt das auch bei +180° oder gehts da nur um die -180°?? Bin etwas 
verwirrt was das angeht...

LG Daniel

[Jens G. (jensig)]

Zuallererst: was für einen OPV hast Du denn wirklich eingesetzt? 
Simulation sagt OPA604, im Layout haste dagegen OPA336. Da solltest Du 
Dich mal entscheiden, bzw. nicht wundern, wenn beides total 
unterschiedlich reagiert.

Ansonsten: spendiere doch jedem OPV je einen Abblock-C direkt in der 
unmittelbaren Nähe, und nicht nur einen C für alle, über eine längere 
Strecke.
Auserdem haben zwei deiner 4 OPV einen floatenden +-Eingang ...

[Daniel (Gast)]

Hallo!

Also gewählt wurde der OPA604. Darum auch die Simulation damit. Der OPV 
in der Eagle schaltung dient nur als Platzhalter.

Also jeder OPV direkt an der versorgung mit einem Abblockkondensator 
ausstatten? Wird versucht!

Was ist ein floatenden +-Eingang??

Danke und LG
Daniel

[Helmut S. (helmuts)]

Du musst C8 größer machen damit die Überhöhung im Frequenzgang kleiner 
wird. Am besten ist es gar keine Überhöhung im Frequenzgang zu haben.

[Jens G. (jensig)]

@ Daniel (Gast)

>Was ist ein floatenden +-Eingang??

Daß die nicht angeschlossen sind (zumindest im Layout nicht).

[Daniel (Gast)]

Hallo!

Sämtliche Pins die am Bauteil beschaltet sind, sind auch verwendet.

[Helmut S. (helmuts)]

Daniel schrieb:
> Hallo!
>
> Sämtliche Pins die am Bauteil beschaltet sind, sind auch verwendet.

In deinem Layout ist der Pluseingang(Pin3) am Opamp ganz oben und am 
Opamp ganz unten nicht beschaltet.
Vielleicht ist ja das bisher gezeigte Layout gar nicht das fertige 
Layout.

[andreas (Gast)]

Daniel schrieb:
> Aber die wichtigere Frage meinerseits liegt eigentlich bei der
> Phasenreserve...
>
> Gilt das auch bei +180° oder gehts da nur um die -180°?? Bin etwas
> verwirrt was das angeht...

Grundsätzlich:

Phasenrand/Amplitudenrand sind auf die offene Regelschleife bezogen

Was du in Bild 1 gemessen hast ist die geschlossene Regelschleife

[Achim B. (bobdylan)]

Helmut S. schrieb:
> In deinem Layout ist der Pluseingang(Pin3) am Opamp ganz oben und am
> Opamp ganz unten nicht beschaltet.

Die liegen wohl auf Masse, so wie auch die Blockkondensatoren. Am Layout 
nicht zu sehen.

[Daniel (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Daniel schrieb:
>> Hallo!
>>
>> Sämtliche Pins die am Bauteil beschaltet sind, sind auch verwendet.
>
> In deinem Layout ist der Pluseingang(Pin3) am Opamp ganz oben und am
> Opamp ganz unten nicht beschaltet.
> Vielleicht ist ja das bisher gezeigte Layout gar nicht das fertige
> Layout.

Das layout war fertig nur die GND Fläche war nicht zu sehen.

[Helmut S. (helmuts)]

Im Anhang mal die vereinfachte loopgain aus der man die Phasenreserve 
ablesen kann.
Phasenreserve = Phase(loopgain@0dB) +180°

Mein Plot sieht etwas kompliziert aus, weil ich sowohl die normale 
Verstärkung als auch die loopgain mit einem sweep der 
Kompensations-Kapazität in einen Plot gepackt habe.

Die gezeigt Methode ist die vereinfachte loopgain-Simulation.
Wer es genauer haben will schaut am besten hier nach.
https://sites.google.com/site/frankwiedmann/loopgain