Hallo zusammen,
Ein Signal (unter 100Hz) von 0..+3V soll auf ca. 0..+12V verstärkt
werden. Den OpAmp direkt mit +12V zu betreiben möchte ich möglichst
vermeiden. Deshalb habe ich gedacht, ich löse das mit nachgeschalteten
Transistoren. Natürlich schwingt die Schaltung (in der Simulation und im
realen Aufbau). Hat jemand einen Tipp was ich versuchen könnte, um das
Schwingen in den Griff zu bekommen.
> Den OpAmp direkt mit +12V zu betreiben möchte ich möglichst
Warum?
+12V und -3,3V Versorgungsspannung des Opamps sind die ideale Lösung.
Vergiss das mit den zwei Transistoren.
chrud schrieb:> Deshalb habe ich gedacht, ich löse das mit nachgeschalteten> Transistoren. Natürlich schwingt die Schaltung (in der Simulation und im> realen Aufbau).
Solche Rückkopplungen über mehrere Stufen können immer zu Problemen
führen. Was ist Dein Grund, diesen nachgeschalteten Transistor-
Verstärker zu verwenden?
@Ralph Berres: Hab da mal 100pF reingemacht. Hat die Resonanzfrequenz
verkleinert, schwingt aber immer noch.
@Helmut S.: Diese OP-Schaltung ist nur ein kleiner Teil eineren
grösseren Schaltung. Im Einsatz liegen die +12V immer an. Die +/-3.3V
und andere Spannungen werden später (zwischen Minuten und Tagen)
zugeschaltet. Den OpAmp so asymetrisch angeschlossen zu haben schien mir
nicht ideal.
@Max: Da das verhalten der Simulation zur echten Schaltung etwas anders
ist, hat mir die AC Analyse im Simulator nicht wirklich geholfen. Das
Resultat scheint mir "falsch" z.B bei 100Hz einen Gain von -45db u.s.w.
@All: Danke für die Tipps.
chrud schrieb:> Diese OP-Schaltung ist nur ein kleiner Teil eineren> grösseren Schaltung. Im Einsatz liegen die +12V immer an. Die +/-3.3V> und andere Spannungen werden später (zwischen Minuten und Tagen)> zugeschaltet. Den OpAmp so asymetrisch angeschlossen zu haben schien mir> nicht ideal.
Der OPA170 arbeitet auch mit 0...12V. Vielleicht probierst Du das
einmal. Allerdings sollte das Ausgangssignal nicht grösser 10V
werden.
chrud schrieb:> @Ralph Berres: Hab da mal 100pF reingemacht. Hat die Resonanzfrequenz> verkleinert, schwingt aber immer noch.
Dann versuch es mal mit einen Kondensator zwischen OpAmp-Ausgang und
(-)-Eingang.
chrud schrieb:> Natürlich schwingt die Schaltung (in der Simulation und im realen> Aufbau).
Richtig. Deine nachgeschalteten Transistoren bewirken ja auch zusätzlich
Verstärkung. Die Schaltung ist inhärent instabil. Siehe
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.1 für eine
Erklärung.
> Hat jemand einen Tipp was ich versuchen könnte, um das> Schwingen in den Griff zu bekommen.
Zumindest ein Kondensator zwischen VF1 und invertierendem OpAmp Eingang.
chrud schrieb:> Den OpAmp direkt mit +12V zu betreiben möchte ich möglichst vermeiden.
Klare Fehlentscheidung. Dein OpSml kann ja sogar R2R. Vergiss deine
Schaltung, die ist schwer schnell und stabil zu bekommen, und reagiert
sauer auf kleinste kapazitive Lasten, laden mit 100mA, Entladen über
10k, das wird nichts.
Ach Du grüne Neune schrieb:> Versuche es mal testweise mit einem 100R Widerstand> in der Emitterleitung von T1.
Richtige Richtung -- aber konsequenter sein:
- Widerstand auf 1k erhöhen
- Emitter von T1 gegen -3.3V schalten (--> Open-
Collector-Ausgang für U1)
- für T2 NPN-Typ verwenden (--> Spannungsfolger)
- Emitterwiderstand von T2 als Spannungsteiler
ausbilden; dort OPV-Rückkopplung anschließen
Danke für die weiteren Tipps.
Hab mal noch das mit dem Emitterwiderstand und dem Kondensator versucht.
Leider ohne Erfolg.
Egon D. Vorschlag konnte ich noch nicht probieren. Das ist etwas
komplizierter zum umsetzen, da die Widerstände und Kondensatoren auf dem
Board eine Grösse von 0402 haben. Der Transistor ist ein BC847BPN -> NPN
und PNP in einem SOT363 Gehäuse
(https://www.nexperia.com/products/bipolar-transistors/general-purpose-bipolar-transistors/transistors-double/BC847BPN.html).
Alles nicht so bastler-/experimentierfreundlich...
Aber wie mir scheint, sollte ich mich eher darauf konzentrieren die +12V
schaltbar zu machen anstelle zu versuchen die Entstufe zu
stabilisieren...
Bei solchen oder ähnlichen Schaltungen benutze ich die folgende,
einfache Herangehensweise.
Ich stelle fest, wie schnell das Teil sein soll und mache sie dann auch
nur so schnell wie unbedingt nötig.
Das erspart dann auch so Fehler wie: Normalerweise geht es ja, aber
manchmal...
Hier noch eine Lösung ohne OPV. R5 kann auch durch einen 2k5
Spindeltrimmer ersetzt werden, damit die Verstärkung exakt eingestellt
werden kann. Der Ausgang kann evtl. sogar bis zu 5A belastet werden.
Vielen Dank an alle. Manchmal brauchts noch ein wenig Input von aussen
um sich alles nochmals durchzudenken.
Ich habe am OpAmp die Spannung auf +12V erhöht. Das funktioniert nun
ohne Probleme. Die +12V werde ich in diesem Bereich vom PCB zusammen mit
den -3.3V ausschaltbar machen. Das ist eigentlich die bessere und
saubere Lösung für den Rest der noch dranhängt.
Der OpAmp will ja keine Spannungsdifferenz an seinen Eingängen. Wenn wir
nun am Plus-Eingang eine Spannung von 1V anlegen und der Minus-Eingang
noch 0V ist, haben wir eine Spannung am Ausgang. Da diese Spannung an
der Basis von T1 zu seinem Emitter positiv ist, fliesst ein Strom und T1
beginnt zu leiten. Dadurch entsteht eine negative Spannungsdifferenz
zwischen Basis und Emitter von T2. Die hat zur Folge, dass dieser leitet
und die Spannung an VF2 von 0V her ansteigt.
Nehmen wir an, diese Spannung an VF2 ist jetzt 2V. Durch den
Spannungsteiler R2+R1 liegt nun am Minus-Eingang vom OpAmp eine Spannung
von 0,5V an.
Dies reicht jetzt aber dem OpAmp noch nicht, da er ja an beiden
Eingängen die gleiche Spannung haben will. Somit wird die Spannung am
Ausgang noch grösser, die Transistoren leiten noch mehr und die Spannung
an VF2 steigt schlussendlich auf 4V. Dann liegen an beiden Eingängen 1V
an und der OpAmp ist zufrieden und lässt die notwendige Spannung am
Ausgang.
In der Praxis ist es dann nicht mehr so einfach...
chrud schrieb:> Der OpAmp will ja keine Spannungsdifferenz an seinen Eingängen.> von 0,5V an.> Dies reicht jetzt aber dem OpAmp noch nicht, da er ja an beiden> Eingängen die gleiche Spannung haben will. Somit wird die Spannung am> Ausgang noch grösser, die Transistoren leiten noch mehr und die Spannung> an VF2 steigt schlussendlich auf 4V. Dann liegen an beiden Eingängen 1V> an und der OpAmp ist zufrieden und lässt die notwendige Spannung am> Ausgang.>> In der Praxis ist es dann nicht mehr so einfach...
Vielen herzlichen Dank für die Erklärung
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