Stabilitätsanalyse mit Qucs

Phili Gast #4132752
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Hi,

ich versuche mich gerade mit der Stabilität von rückgekoppelten OPV's zu 
beschäftigen. In meiner Einarbeitung würde ich gern mal die Stabilität 
von einem invertierten OPV untersuchen und dazu den Frequenzgang 
aufnehmen.

Um die Stabilität zu untersuchen müsste ich den Eingang auf Masse legen, 
die Rückkopplung auftrennen und eine AC-Spannungsquelle einfügen (siehe 
Bild1). Dann müsste der Frequenzgang (Amplitude und Phase) der 
Schleifenverstärkung (Ausgangsspannung/Spannung der AC-Quelle) 
aufgenommen werden, richtig?

Ich habe versucht diese einfache Schaltung mit Qucs zu simulieren, aber 
mir stellen sich da ein paar Fragen.

1. Ich weiß nicht genau wie ich für Simulation die Ausgangspannung 
festlegen soll? Soll ich den Ausgang direkt auf Masse legen oder ... Ich 
weiß nicht genau wie ich die Schaltung in Bild1 direkt in die Simulation 
übertragen soll. (siehe Bild2)

2. Wie genau nehme ich in Qucs den Frequenzgang auf um die Satbilität zu 
bestimmen?

Sorry falls die Fragen zu einfach sind, bin neu in der 
Schaltungstechnik.

Gruß
Phili
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Bernhard Gast #4132838
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Wenn ich das richtig sehe musst du das Verhältnis (inkl Phase) zwischen 
V1 und V2 bilden. Also V1 als Quelle und dann schauen was bei V2 
rauskommt. Deine Schaltung kommt demnach prinzipiell schon hin.

Ansonsten kannst du auch direkt den Stabilitätsfaktor bestimmen, der 
sich aus den S-Parametern bestimmen lässt wenn du vorne und hinten einen 
S-Parameter Port anschließt (bei geschlossener Rückkopplung). Qucs wird 
dazu sicher etwas passendes haben, StabFact oder sowas.
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Helmut S. #4132998
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Hallo Phillip,

Du musst die Rückkopplung dran lassen damit der Opamp in einem 
vernünftigen Arbeitspunkt steht.

Das Thema Loopgain ist kein einfaches Thema. Es gibt da eine einfache 
und eine genau Methode für die "Loopgain" Analyse.
Die genaue Methode wird hier beschrieben.
Frank Wiedmann: https://sites.google.com/site/frankwiedmann/loopgain

Im Anhang ist ein Beispiel dazu mit LTspice.
Für die Loopgain muss man dann diese Formel plotten:
((I(V3)/I(V4))*(-V(x)/V(y))-1)/((I(V3)/I(V4))+(-V(x)/V(y))+2)

Im LTspice Yahoo Forum gibt es dazu noch mehr Beispiele.
https://groups.yahoo.com/neo/groups/LTspice/files/%20Examples/Educational/LoopGain_Probe/




Die vereinfacht Methode siehst du in dem Beispiel ganz unten. Die 
funktioniert ausreichend gut, wenn die Ausgangsimpedanz niedrig ist. Das 
ist der Fall bei klassischen Opamps mit AB-Ausgang und bei Netzteilen. 
Bei Opamps mit Rail-to-Rail Ausgang macht sich dann doch bei hohen 
Frequenzen ein merklicher Unterschied bemerkbar.
Nimm erst mal die einfache Methode. Dazu muss Qucs in der Lage sein 
-V(b)/V(a) zu plotten.
Ein anderes Beispiel von mir:
Beitrag "TS912: Frequenzgangdarstellung im Datenblatt richtig verstehen"

Jetzt musst du das Ganze nur noch nach Qucs umsetzen.

Nachtrag:
Natürlich benötigt man auch ein Opampmodell das einen richtigen 
Frequenzgang hat.

Gruß
Helmut
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Phili Gast #4133894
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Hi,
ich habe mir mal die Sachen angeschaut. Um die Stabilität zu untersuchen 
brauche ich also nicht die Rückkopplung aufzubrechen, sondern kann durch 
einfügen einer AC-Stromquelle und einfügen einer AC-Spannungsquelle in 
die Rückkopplung, jeweils getrennt voneinander, die Strom- und 
Spannungsverstärkung messen und daraus die Gesamtverstärkung (open-loop) 
bestimmen. Durch den Plot dieser Verstärkung über der Frequenz kann ich 
dann zum Beispiel den Phasenrand bestimmen.

Ich habe das mal mit Qucs versucht, aber scheitere. Weiß jemand wie ich 
das genau in Qucs realisiere oder sollte ich mich lieber auf LTSpice 
umstellen?

Gruß
Phili
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Helmut S. #4134243
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> oder sollte ich mich lieber auf LTSpice umstellen?

Wenn du Unterstützung benötigst, fährst du mit LTspice sicher besser da 
das einfach tausend mal mehr Leute benutzen. Außerdem ist LTspice sehr 
kompatibel zu SPICE und dabei speziell zu PSPICE. Damit kann man dann 
fast alles simulieren was sich SPICE nennt. Das ist bei Qucs nicht der 
Fall. Qucs ist bewusst anders.
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Phili Gast #4143646
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Hi,

tut mir leid, dass ich mich erst jetzt wieder melde, aber ich war krank, 
aber egal.

Ich habe die Middlebrook’s Methode zur Loopgain-Analyse versucht mit 
Qucs zu simulieren, um die Stabilität meiner Schaltung zu untersuchen. 
Als "einfaches" Beispiel habe ich einen invertierten Verstärker 
verwendet, jedoch finde ich, dass das Simulationsergebnis nicht richtig 
ist. Vielleicht könnt Ihr sehen wo mein Fehler liegt.

Vielen Dank

Gruß
Phili
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Bernd K. #4143879
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♪Geist schrieb:
> Arbeitet eigentlich auch jemand von euch mit QucsStudio?

Eine Frage dazu: Bei Qucs (dem Orginal) störten/stören mich im 
Wesentlichen 2 Dinge:

* Die transiente Simulation ist aufgrund des nervigen "Jacobian 
Singular"-Bugs den scheinbar keiner beheben kann de facto unbenutzbar.

* 99% der Bauteile in der beigefügten Bibliothek sind broken (Syntax 
errors in den Modellen, etc).

Und irgendwie hab ich den Eindruck daß das auch nachdem ich nun Jahre 
später mal wieder reingeschaut habe immer noch in exakt demselben 
unbenutzbaren Zustand ist. Das ist eigentlich sehr schade denn Qucs war 
vielversprechend, leider scheint das Projekt aber nach 90% 
Fertigstellung überraschend verstorben und seither dauerhaft tot zu 
sein. Sehr schade.

Frage: Wurden diese 2 Showstopper-Probleme bei QucsStudio angegangen und 
gelöst, ist es also benutzbar? Die Webseite scheint ja zu suggerieren 
daß aktiv daran gearbeitet wird.
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Josef Gast #4143976
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Hi,
ich habe es jetzt auch mal simuliert.

Zuerst habe ich aus deinen Gleichungen die dB rausgemacht.
Den logarithmische Masstab habe ich in den Plots gemacht.

Bei Gv=-Vf.v/Vi.v habe ich ein Minuszeichen dazugemacht.
(Bei Helmut ist das Minuszeichen auch drin).

Die Simulation laeuft von 1Hz - 1GHz.

Die Ergebnisse sehen ganz "vernuenftig" aus.
Ich weiss nicht welches Modell qucs fuer den op27 benutzt.
Bei derselben Simulation in LTSpice sieht man das im Modell
von LTSpice wohl noch eine Nullstelle und ein oder zwei Polstellen
dabei sind.

Gruss
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Jens Gast #4294191
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Hallo,

die Threads sind ja schon etwas älter, aber ich dachte vielleicht könnt 
Ihr mir helfen. Ich würde ebenfalls gern die Stabilität einer Schaltung 
untersuchen und zwar der "Modified Howland Current Source".

Ich habe mir dazu die obenstehenden Artikel mal durchgelesen und wollte 
mit PSpice die Middlebrook-Methode mal aus probieren (siehe Anhang: 
Stabilität). Mein Ergebnis sieht ganz gut aus, ich habe eine 
Phasenreserve von 80,703°.

Meine Frage ist jedoch:

Kann ich diese Methode einfach so auf die Howland Current Source 
anwenden, da ich ja eine gemischte Rückkopplung besitze?


Viele Grüße
Jens
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