Hallo, Ich würde gerne anfangen mich mit Analogen Schaltungen zu befassen. Mir geht es dabei (erstmal) hauptsächlich um Schaltungen mit Operationsverstärkern. Einige theoretische Grundlagen habe ich auf der Uni erlernt. Also welche wichtigen Grundschaltungen es mit OpAmps gibt. An allgemeinen Eigenschaften wurde eigentlich nur die Bandbreite behandelt und dass das Produkt aus Bandbreite und Verstärkung konstant ist. (Mittlerweile habe ich gehört, dass das auch nicht immer stimmt, da Opamps intern auch oft Tiefpässe höherer Ordnung sind). Weitere dinge die den Iidealen vom realen OpAmp unterscheiden wurden nicht behandelt. Vielleicht vergesse ich grade was, viel war es aber definitiv nicht. Sprich: Einige Vorkenntnisse sind vorhanden, aber auch nicht übermäßig viele. Was mich jetzt interresiert sind Praxisfragen: - Wie große Verstärkungen sind realistisch machbar? *10 geht sicher, aber wie siehts mit *1000 aus? Geht das in einer echten Schaltung oder nur auf dem Papier? - Wie viele Opamps kann man hintereinanderschalten? Manchmal möchte man verschiedene Opamps für verschiedene funktionen hintereinander Schalten z.b. für verschiedene Funktionen oder um unteschiedliche Stufen z.b. mit analog switches ein und ausschalten zu können. Wenn man zwei oder drei hintereinander einbaue geht das sicher noch. Bei 20 hintereinander könnte ich mir vorstellen, dass das schon Probleme gibt. (Auch abgesehen von starkem Rauschen) Kann man da etwas sagen wie weit man gehen kann? - Wie sind die ganzen Parameter der Datenblätter definiert? Oder: Wo kann ich definitionen nachlesen? OK manchmal steht es im Datenblatt dabei oder irgendwo auf der Herstellerseite, aber mal ein Beispiel: VOS. Wie ich es verstanden habe ist das die Spannung zwischen invertierendem und nichtinvertierendem Eingang. Aber unter welchen Bedingungen? Ich meine: ist die Spannung immer so groß oder hängt das von der Spanung am Ausgang des OpAmps ab? -Wie kleine Signale kann man verstärken? Wenn ich jezt einen Opamp habe mit VOS=1mV, kann ich dann noch ein Signal mit 500uV verstärken? (jetzt mal unabhängig von allen anderen Parametern betrachtet) Ist es dann einfach um 1mV verschoben oder ist es total in der Form verändert? - Wie gut kann ich mich auf die Simulationsergebnisse von SPICE verlassen? Was kann man gut Simulieren was nicht? Mir geht es zumindest anfangs um Schaltungen mit kleiner bis mittlerer Frequenz. Also wenige Hz bis Maximal 10MHz. Dass es bei hohen Frequenzen schwieriger wird kann ich mir gut vorstellen. Wenn mir jemand ein Buch empfehlen kann oder eine Internetseite die sich mit dem Thema beschäftigt wäre ich auch sehr froh. Aber bitte kein 500 Seiten Wältzer den man komplett gelesen haben muss um etwas zu verstehen. Mir geht es einfach darum ein paar Sachen über die Praxis zu wissen bevor ich wie wild rum experimentiere und nicht rausfinde warum es nicht funktioniert. Viele Grüße Christian
Ich würde sagen ein: gutes buch! im Tietze Schenk steht viel drüber drinnen (incl genaue berschreibung bestimmter typen von ops) Leih ihn dir am besten mal aus einer Bib aus und schau ob er dir zusagt, denn das buch kostet glaube so 90€. So ne art Bibel für den E-techniker :-)
Wie andir sagte : Der Tiezte Schenk ist die Bibel. Die sollte man haben. Eine einmalige Ausgabe (kommt alle paar Jahre zwar in einer neuen Version raus), an der man 10 Jahre Freude haben kann, und daher ist der Preis unwichtig. Alternativ gibt's noch "Art of Electronics" von Horowitz & Hill, das ist die Bibel im englischen Sprachraum. Win Hill, einer der Autoren kann man auch auf "news:sci.electronics.design" haeufig antreffen.
Hi, danke für die vielen Antworten. @Jack Braun: Das ElKo schien auf den ersten Blick nicht über das hinaus zu gehen, was ich in der Richtung in der ich etwas lernen will hinausgeht. Vielleicht muss ich es mir nochmal genauer ansehen. Nachtrag: Habe es mir eben mal angesehen... wenn man die richtige Setie findet ist es schon etwas ausführlicher. @andir: Heist das Buch "Halbleiter-Schaltungstechnik"? Wenn ja gehe ich es direkt morgen ausleihen. @Realplotter: Art of Electronics hatte ich sogar schonmal ausgeliehen. Ist halt nur doch so ein dicker Wältzer... Ok. Wenn man sich mit dem Thema auseinandersetzen will muss man Zeit investieren. Eine andere Sache die mich ein wenig abgeschreckt hat ist die englische Sprache. Es ist unbestritten das es viel gute englische Literatur gibt und auch dass es viel in englisch gibt das es nicht in deutsch gibt, aber ich muss schon von der uni her so viel auf englisch lesen, da will ich das nicht auch noch in meiner Freizeit. Ich finde auch in der Muttersprache lernt man einfach besser/leichter. Nundenn. Das eine Buch gehe ich morgen mal leihen... Habt ihr vielleicht auch Antworten auf meine Fragen? Muss ja nicht total ausführlich sein, nur ein paar ansatz Punkte ;-) Außerdem sind es teilweise auch Fragen die sich auf persönliche Erfahrungen beziehen, die können auch schon mal anders sein als das was in einem Buch steht. Daher habe ich auch hier im Forum gefragt. Viele Grüße, Christian
>Wie große Verstärkungen sind realistisch machbar? *10 geht sicher, >aber wie siehts mit *1000 aus? Geht das in einer echten Schaltung oder >nur auf dem Papier? Ein OPV hat eine Leerlaufverstärkung (je nach Typ) von größer 100'000. Mit einem OPV ist auch eine Verstärkung von 1000 machbar, nur denke (wie du schon sagtest) an das Banbreitenprodukt. Also V=1000 geht dann nur bis zB 1kHz. Für solche Fälle werden mehrere OPVs hintereinandergeschaltet. Drei Stück mit je V=10 ergeben auch 1000. aber hier gehts halt bis 100kHz. >Wie ich es verstanden habe ist das die Spannung zwischen >invertierendem und nichtinvertierendem Eingang Die SPannung ZWISCHEN beiden Eingängen ist (fast) Null (real:einige Millivolt). Zumindest IMMER DANN, wenn es eine GEGENkopplung gibt. Eine GEGENkopllung ist eine Verbindung (über R,L,C) vom Ausgang zum INVERTIERENDEN Eingang. Dann versucht der OPV IMMER diese Spannung zu null zu bringen. Also ist diese DifferenzSpannung immer (für gegengekoppelte, nicht in Grenzen gefahrene OPVs): Vos= Vout durch Leerlaufverstärkung! Tip: Mit Vos=0 als Ansatz werden alle Übertragungsfkt (von inv., nicht inv., Addierer,..) hergeleitet. >bis Maximal 10MHz. Siehe oben. Hier spielt aber auch der Aufbau eine SEHR wesentliche Rolle. Lochraster oder Steckbrett kannst du dann vergessen. Masseflächen.. sind ein MUSS. >mand ein Buch empfehlen kann od Ich hab meine Erfahrung aus Lehre, Studium und ganz wichtig: Hobby&Bastelei. Am Besten, du arbeitest dich rein, probierst paar Schaltung praktisch aus und fragst hier dann einfach weiter...
>-Wie kleine Signale kann man verstärken? Wenn ich jezt einen >Opamp habe mit VOS=1mV, kann ich dann noch ein Signal mit >500uV verstärken? (jetzt mal unabhängig von allen anderen >Parametern betrachtet) Ist es dann einfach um 1mV verschoben >oder ist es total in der Form verändert? Nahezu beliebig kleine. Man muss allerdings in die Trickkiste greifen. Wie Du selbst angedacht hast, geht DC nicht. Nein, nicht wegen dem Offset, den krigt man weg. Wegen der Drift. Fuer kleine Signale schaut man, dass man die als AC bekommt. Mit einigen kHz, aber mit kleiner Bandbreite. Ich hatte mal so ne Anwendung. Da wurde zuerst breitbandig AC (1-200kHz) mit 2000 versterkt, dann kam ein Bandpass, Frequenz 70kHz und Guete 50, beides einstellbar, der hat nochmals mit 15 verstaerkt. Dann kam ein Synchron-Gleichrichter, und die paar millivolt gingen dann auf einen Integrator, der langsam weglief. Dh wir hatten Signale von kleiner 50nV mit einer Bandbreite von kleiner als einem Hertz gemessen. Zugegeben, etwas abgehoben, aber machbar.
Habe es erst heute geschafft das Buch auszuleihen. Hm geschrieben hatte ich bitte kein 500 Seitenwälzer. OK, Das Buch hat 1600 Seiten und das was mich momentan interessiert geht ja grade erst auf Seite 500 los. Bitte fasst das jetzt nicht als kritik am Vorschlag auf, ist nur ein wenig lustig diese Ironie ;-). Dass es diese 500 dann auch noch so genau getroffen hat... ;-) Ein paar Seiten habe ich mal reingelesen, bisher sagt mir das Buch sehr zu. @ Matthias L. : Dass die Spannung beim idealen OpAmp fast null ist ist mir klar, auch die Betriebsart gegenkopplung sehe ich als Grundwissen an. Mit der Größe VOS aus den Datenblättern konnte ich nichts anfangen, da ich nirgendwo eine ordentliche Definition finden konnte. Wie gesagt, mit den Größen, die in realen Schaltungen auftreten habe ich wenig Erfahrung (wenn auch nicht null Erfahrung) Ja, bei 10MHz habe ich auch nicht viel anderes vor als SMD mit 2 Layern. Bzw wenn es nicht funktioniert werde ich mich nicht wundern. @ Realplotter: wow 50nV ist echt wenig. Dann muss ich mich wohl mal einlesen was diese Drift ist. :-) @ alle: Eine Frage bleibt: (einfach weil ich keine Ahnung habe an wo ich das im Buch finden könnte) Mit welchen Problemen muss ich rechnen, wenn ich mehrere OpAmps hintereinander schalte? Also ich meine jetzt z.B. mehrere Verstärkerstufen z.b. nicht invertierende Verstärker. also mehrere Stufen hintereinander bei denen dann Ausgang mit Eingang vom nächsten verbunden sind. Komplizierte Schaltungen bei denen der Ausgang einer hinteren Stufe auf eine vordere z.b. zur Gegenkopplung zurückgeführt wird will ich jetzt erst mal ausschließen. Gibt es noch andere Problematiken zu berücksichtigen außer Rauschen der Gesammtschaltung? Rauschen kann man ja denke ich recht gut in SPICE Simulationen erfassen. Kann so eine Gesammtschaltung z.B. schwingen, wenn es ein einzelner Teil nicht tun würde?
Bei National Semiconductor gibt es den Guru, Bob Pease, der hat einige Appnotes zu OpAmps verfasst. die sind sehr empfehlenswert. Das Wichtigste ist zu bedenken, dass ein OpAmp nicht 3 Anschluesse (+in,-in,out) hat, sondern 5 davon (+in,-in,out,-Vcc,+Vcc), wobei der -Vcc der Wichtigste ist. Dort versaut man's. Die PSRR ist fuer den -Vcc naemlich nur minimal. Zu den Fragen. Ja, eine Schaltung kann schwingen auch wenn jede einzelne Komponente nicht schwingt. Ja, bei opAmp ketten muss man aufpassen, zB dass der Offset nicht reinkommt.
Warum ist denn -VCC wichtiger als +VCC? Aber schonmal gut zu wissen. Gibt es eine Simulation, die erfassen kann ob eine Schaltung dazu neigt zu schwingen? Oder sieht man sowas schon in einer Transient-Analyse? Könnte mir gut vorstellen dass nicht. Vielleicht in einer AC-Analyse, wenn eine starke Überhöhung vorhanden ist? Es gibt ja auch OpAmps, die laut Datenblatt erst ab einer bestimmten Verstärkung stabil funktionieren. Kann ich das auch irgendwie in einer Analyse nachvollziehen? Natürlich glaube ich dem Datenblatt, wäre aber zu lernzwecken interresant das mal nachzuvollziehen. Was meinst du mit aufpassen, dass kein Offstet reinkommt? Weil sonst das Signal am Ausgang "nur" verschoben ist (das wäre ja sicher bei kleinen bis mittleren Verstärkungen noch kein Problem), oder einer der "hinteren" Opamps in Sättigung geht (was wiederum bei kleiner bis mittlerer Verstärkung ehr noch nicht auftreten sollte). Gibt es noch andere Probleme? Vielleicht hohen statischen Stromverbrauch? Aber das sollte der OpAmp doch vertragen, wenn die Schaltung entsprechend der Spezifikationen dimensioniert ist? Viele Grüße und schon mal vielen Dank für alle bisherigen Antworten!! Christian
>Oder sieht man sowas schon in einer Transient-Analyse? >Könnte mir gut vorstellen dass nicht. Vielleicht in einer AC-Analyse, >wenn eine starke Überhöhung vorhanden ist? Es muss beides möglich sein, da der Zeitbereich (Transientenanalyse) und der Frequenzbereich über eine mathematische Umformung miteinander "verknüpft" sind. (Fourier, Laplacetransformation)
Angehängte Dateien:
-
PSRR.png
28 KB
Bezueglich der PSRR, schau die Kurven fuer Vcc+ und Vcc- an, sofern vorhanden. Es gibt solche bei denen verhaelt es sich umgekehrt, sind aber selten.
Meine Erfahrung mit OPs, sie sind bei "normalen" Anwendungen äusserst gutmütig. Und mit dem Tietze/Schenk hat man erstmal genug Infos über OPs und deren Schaltungen, den Rest liefern die schon erwähnten AppNotes der Hersteller. 1. In der Regel muss man viel falsch machen, um sie kaputt zu bekommen. ;-) 2. Wie schon erwähnt, brauchen einige OPs eine Mindestverstärkung (>>1) da sie sonst zu Schwingen neigen. Meist sind es Typen mit hoher Bandbreite (>50Mhz). 3. Einige, sehr gute OPs mögen keine hohen Differenzspannung an den Eingängen, da dort mit unter hohe Ströme fliessen. Wichtig bei Komparatoranwendungen ! 4. Die Versorgungsspannung ist extrem wichtig, mir ihr steht und fällt die Leitungsfähigkeit eines OPs. Immer gut Entkoppeln (100nF Keramik + 10µF) 5. Es empfiehlt sich, die Bandbreite der Verstärkung anzupassen, auf die gewollte Anwendung. Bsp.: Man hat einen 80Mhz OP, braucht aber nur den Audio-Bereich und will mit 100 Verstärken. Hier sollte man z.B. die Bandbreite einschränken, damit man nicht "alles" verstärkt (Störungen !) sondern nur den Frequenzbereich den man braucht. 6. Das Kaskadieren von OPs ist ansich unkritisch, man sollte nur bei hohen Verstärkungen aufpassen, das man rauscharme OP verwendet. Der hohe Eingangswiderstand bzw. niedrige Ausgangswiderstand machts möglich. Zudem gibt es auch OPs, die ab Werk mit lasergetrimmten Offset geliefert werden (OPA604). 7. Auch zu beachten ist die maximal möglich Ausgangsspannung, die meisten OPs sind keine Rail-Rail Typen. D.h. sie können den Ausgang nicht bis an die Versorgungsspannungen ziehen. 8. Zu PSpice, in der Regel kommt es auf das Modell des OPs an. Je nachdem wie gut er umgesetzt wurde. Manche OPs können in der Simu 10A liefern ;-), andere sind sehr gut umgesetzt und verhalten sich wie in "real life". 9. Layout kritisch wird es nicht nur im MHz Bereich, auch Integrierer mit 200kHz können da zickig werden. Mit unter hilft nur Massefläche und das konsequente Weglassen von Sockeln (bei DIP) und niedrige Eingangswiderstände. 10. Einfach mal bei den grossen Herstellern etwas in den Datenblättern umschauen, da gibt es beachtliche Käfer. Sehr nette OPs gibt bsp. von Linear Technology, Burr&Brown, Texas Instruments oder ST. Abschliessend, eigene Meinung...lasst den µA741 endlich in Rente gehen ;-))
>ng...lasst den µA741 endlich in Rente gehen
FULL ACK
Matthias L. wrote: > Es muss beides möglich sein, da der Zeitbereich (Transientenanalyse) und > der Frequenzbereich über eine mathematische Umformung miteinander > "verknüpft" sind. > (Fourier, Laplacetransformation) So weit ich weiß löst die Transientanalyse Differentialgleichungen. Und die haben doch oft mehr als eine Lösung. Es könnte ja sein, dass das Schwingen eine Lösung ist, diese aber nicht "von alleine" erreicht wird. Ich könnte mir vorstellen, dass man uU geeignete Startwerte setzen muss damit man das Schwingen beobachtet. Allerdings hätte ich keine Ahnung wie man diese setzen muss. @SNT-Opfer: zu 1: gut. zu 6: Im Tietze Schenk habe ich was von 4 verschiedenen Sorten von OpAmps Gelesen. Jeweils hoch/niederohmiger Ein-/Ausgang. Wie kann ich im Datenblatt erkennen welche Sorte es ist? Oft steht ja nur da, dass es ein Operationsverstärker ist. Was ist z.B. mit dem AD8033? Die FET Eingänge würden mich auf einen Hochohmigen Eingang schließen lassen. Und steht ja auch im Datenblatt, aber der Ausgang? Ist das jetzt ein Strom oder ein Spannungsausgang? Da werde ich auch aus dem Datenblatt nicht richtig schlau. Im TS steht was von wegen 5kHz Großsignal Bandbreite bei normalen Operationsverstärkern. Daher würde ich diese Möglichkeit eigentlich ausschließen. 5kHz mag ja nur eine Hausnummer sein, aber 80MHz ist nun mal eine ganze Menge mehr. Allerdings würde ich erwarten dass es ein Normaler OpAmp ist, wenn nichts anderes explizit im Datenblatt steht... Zu 9: seit ich einmal was mit SMD ICs gemacht habe will ich eigenltich nichts anderes mehr. zu 10: ST kannte ich noch nicht. Mein größetes Problem ist eigentlich Bauteile (nicht nur OpAmps) zu finden die die geforderten Eigenschaften haben UND erhältlich sind. Grade wenn es etwas speziellere Anforderungen sind. Zuerst versuche ich welche zu finden die man bei Farnell/Reichelt bestellen kann, da ich eigentlich nicht ein Samples schmarotzer sein möchte. Irgendwann kommt aber auch der Punkt an dem es mir egal ist ob ich jetzt 20€ für ein paar Bauteile zahle oder sie als Sample bestelle solange ich sie überhaupt bekomme. Es kommt ja auch oft genug vor, dass es keine Samples zu einem Modell gibt... Noch eine Frage zum Offset: Bekommt man es auch weg indem man bei einer Invertierenden Verstärkerschaltung den positiven Eingang nicht auf Masse sondern auf den Mittleren Anschluss eines Potis legt, das als Spannungsteiler Funktioniert? diesen Punkt könnte man ja noch mit einem Kondensator stabilisieren. Oder entstehen da Probleme von denen ich keine Ahnung habe? Viele Grüße, Christian.
Schwingneigung sieht man an der Uebertragungsfunktion der Schaltung, oder falls nichtlinear, an der Impulsantwort. Der ideale Opamp hat hochohmige Eingaenge, und einen niederohmigen Ausgang. Der uebliche OpAmp hat einen Spannungsausgang, der bringt (fast-)undendlich mal die Differenzspannug am Eingang. Es gibt auch noch curent feedback Amplifier (CFA), da ist der eine Eingang, der "-" ein Stromeingang. Mit vielerlei Konsequenzen. Dazu gibt's Appnotes bei diversen Herstellern. Siehe auch : http://www.national.com/AU/design/1,4706,3_0_,00.html
oh ja, da war nur der negative Eingang niederohmig und nicht beide. Ich erinnere mich. Also kann ich davon ausgehen, dass ist den "Standarttyp" habe wenn nichts dabei steht? Was ist mit den anderen beiden Typen die noch im TS stehen? Sind die einfach nur sehr selten?
Die speziellen Typen sind im Datenblatt auch so gekennzeichnet. Das ist ja deren Alleinstellungsmerkmal, das den hoeheren Preis rechtfertigen soll.
Gerade bin gucke ich mit OpAmps von TI an. Dabei stehen in der Tablelle 2 Parameter: GBW (typ) (MHz) und BW @ Acl (MHz) Von meinem bisherigen Verständnis aus hätte ich gesagt. Das erste ist das Gain Bandwidth Product. Sprich der konstante Wert Bandbreite*Verstärkung. Das zweite hätte ich Bandbreite bei einer Verstärkung genannt. Vielleicht bei der minimalmöglichen Verstärkung? Oder bei der optimalen Verstärkung (was auch immer optimal hier bedeuten mag...) Da muss aber irgendwas falsch sein. Ich meine: Beispiel OPA2674 GBW (typ) 2080 MHz und BW @ Acl 250 MHz. Minimale Verstärkung=1. die 2080MHz finde ich auch nirgendwo im Datenblatt. Was mich vollends verwirrt ist die tatsache, mal der eine wert größer ist, mal der andere, mal sind sie gleich. Daher nochmal meine Frage vom anfang: gibt es irgendwo eine Definition was der Hersteller mit den angaben meint? Zu BW @ Acl konnte ich keine definition finden. Nicht im elko, nicht bei Wikipedie nicht im TS nicht bei TI. Auch definitioinen von anderen Größen wären interresant. Z.B. die Angabe (typ.). Was bedeutet das? in 68% der Fälle? 95%? Viele Grüße, Christian
Moin... Also Exoten muss man mitunter etwas suchen, z.B. bei http://www.segor.de oder http://www.darisusgmbh.de/shop/index.php. Wegen den Angaben, gerade bei TI gibt es verdammt viel Application Notes. http://focus.ti.com/analog/docs/techdocs.tsp?contentType=8&familyId=1293&navSection=app_notes Da hilft nur durcharbeiten :-) Besonders dieses hier : http://focus.ti.com/lit/an/sboa092a/sboa092a.pdf !2MB groß! Acl wird nix anderes als Amplification closed loop sein, also die rückgekoppelte Verstärkung. Die Angaben bezüglich typ. hat man in JEDEM Datenblatt. Elektronische Bauteile unterliegen nun mal Fertigungstoleranzen, daher von typ. Werten ausgehen und für Worst-Case-Betrachtung die max. Werte hinzuziehen.
Die Typ. Werte sind diewelchen, mit denen man meist rechen kann. Bei Raumtemperatur. Sobald man die -40..80Grad haben will aendern sich die Offset spannungen und Stroeme. Die GBW ist das Produkt aus Gain und Bandwidth, viel wichtiger ist meist die Fullpower bandwidth, die ist durch die Slewrate und die Amplitude begrenzt : full power bandwidth = slewrate / (2*pi*Vpeak)
Zum OPA2674, das ist eh kein "normaler" OPV. Das ist ein DSL Treiber, warscheinlich auch genau dafür zugeschnitten.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.