Hallo,
ich versuche mir gerade einen einfachen Funktionsgenerator selbst zu
bauen. Der Frequenzbereich sollte möglichst bis 300kHz gehen.
Derzeit beschäftigt mich die Erzeugung des Dreiecksignals. Dazu verwende
ich einen OPV als Integrierer. Ursprünglich wollte ich die Schaltung mit
einem TL072 realisieren. die 3MHz Bandbreite erscheinen mir jetzt aber
doch etwas gering. Deshalb wollte ich auf den NE5532 ausweichen (10MHz
Bandbreite) da das der einzige OPV ist den ich ohne großen Aufwand
beschaffen kann.
Ich habe jetzt mal die Datenblätter der beiden OPV's verglichen und bin
mir jetzt nicht mehr so sicher ob der NE5532 ein guter Ersatz ist.
TL072:
Input bias current = 65 - 200 pA
Equivalent input noise current = 0.01 pA/sqrt(Hz)
NE5532:
Input bias current = 200 - 800pA
Equivalent input noise current = 2.7 pA/sqrt(Hz)
Die Daten unterscheiden sich deutlich. Der NE5532 hat halt keinen
JFET-Eingang. Gerade beim Integrierer sollte doch nach möglichkeit der
gesamte Eingangsstrom in den Kondensator fließen oder?
Nun fehlt mir die Erfahrung um beurteilen zu können wie stark sich diese
Unterschiede auswirken. Reicht es wenn man den Widerstand des
Integrierers ausreichend niederohmig macht damit der Eingangsstrom >
Input bias current? Um welchen Faktor sollte er dann größer sein? Kann
man bzgl. des Rauschens eine Berechnung anstellen um die Amplitude des
Rauschens am Ausgang abschätzen zu können?
Der TL072 ist für einen Integrierer geeigneter.
Die slew rate ist höher, also der Umschaltvorgang schneller,
und der Eingangsstrom, also Fehler geringer.
Allerdings ist die Offsetspannung deutlich höher,
man sollte die präziseren Varianten TL072C nehmen.
Beide ICs sind 40 Jahre alt.
Man muss nicht nur aus ausgeschlachteten Fernsehern vom Sperrmüll leben.
Kauf mal was Neues.
Michael B. schrieb:> Der TL072 ist für einen Integrierer geeigneter.> Die slew rate ist höher, also der Umschaltvorgang schneller,> und der Eingangsstrom, also Fehler geringer.> Allerdings ist die Offsetspannung deutlich höher,> man sollte die präziseren Varianten TL072C nehmen.
Wenn ich dich richtig verstehe sollte ich doch den TL072 dem NE5532
vorziehen. Reicht es bei einer Frequenz von 300kHz aus wenn die
Bandbreite des OPV's bei 3MHz liegt. Ich hab da wie gesagt wenig
Erfahrung.
Michael B. schrieb:> Beide ICs sind 40 Jahre alt.> Man muss nicht nur aus ausgeschlachteten Fernsehern vom Sperrmüll leben.> Kauf mal was Neues.
Das ist mir bewusst. Ich bin schon seit einiger Zeit auf der suche nach
einem moderneren Standard-OPV. Das Problem ist halt immer die einfache
Beschaffbarkeit. Und vom Verhältnis Preis/Leistung hab ich bisher noch
nichts besseres gefunden.
e1128631 schrieb:> Ich bin schon seit einiger Zeit auf der suche nach> einem moderneren Standard-OPV.
Die ursprüngliche Idee des OPV war zwar "ein Verstärker für alle
Anwendungen". Man hat aber schnell gemerkt, das es auch auf diesem
Gebiet nützlich ist, sich den OPV passend zur Anwendung auszusuchen.
Der immer noch gern genommene 741 ist z.B. nur insofern universell,
das er für praktisch alle Anwendungen universell schlecht geeignet ist.
:-) Der NE5532 ist z.B. ein typischer NF-Verstärker, weil er geringe
Verzerrungen hat. Der TL07x wird typisch für Anwendungen genommen,bei
denen man hohe Eingangswiderstände braucht. Heutzutage werden auch
mehr und mehr R2R-OPVs für niedrige Betriebsspannungen benötigt.
e1128631 schrieb:> TL072:> Input bias current = 65 - 200 pA> Equivalent input noise current = 0.01 pA/sqrt(Hz)>> NE5532:> Input bias current = 200 - 800pA> Equivalent input noise current = 2.7 pA/sqrt(Hz)>> Die Daten unterscheiden sich deutlich. Der NE5532 hat halt keinen> JFET-Eingang. Gerade beim Integrierer sollte doch nach möglichkeit der> gesamte Eingangsstrom in den Kondensator fließen oder?
Wie gering willst du denn den Strom machen? Selbst bei nur 1µA ist der
Bias-Strom weniger als 0.1% davon und der Rauschstrom ist vollkommen
jenseits von Gut und Böse. Die Eingangs-Rauschspannung ist hingegen
relevant und bei JFET-OPV auch viel größer.
e1128631 schrieb:> Reicht es bei einer Frequenz von 300kHz aus wenn die> Bandbreite des OPV's bei 3MHz liegt
Nein.
Schon bei 30kHz gibt es deutliche Defizite - bei beiden OpAmps.
Michael B. schrieb:> Nein.>> Schon bei 30kHz gibt es deutliche Defizite - bei beiden OpAmps.
Kannst du evtl. kurz erläutern nach welchem Kriterium man dies
beurteilt? Mein Ansatz ist eher stümperhaft.
Wenn man sich die Bilder auf
http://www.wpavel.de/bilderbuch/themen/fourier.php anschaut, dann sieht
das Dreieck-Signal bei der 10. Harmonischen schon recht akzeptabel aus.
Ich sollte also versuchen, dass die 10. Harmonische noch nicht
wesentlich unterhalb der 0dB Linie liegt oder?
e1128631 schrieb:> Kannst du evtl. kurz erläutern nach welchem Kriterium man dies> beurteilt?
Meine Beurteilung ist ein Oszilloskop.
30kHz mit NE5532/TL072 als Dreieck führt schon zu deutlich erkennbaren
Verzerrungen, 3kHz sieht noch gut aus, 300kHz hat keine Ähnlichkeit mehr
mit dem gewünschten Signal sondern ist eher ein Sinus.
Eine qualitative Bewertung (Klirrfaktor) des Signal habe ich nicht
gemacht.
Beim üblichen einfachen Dreieck / Rechteck Oszillator ist es eher der OP
für das Rechteck der an die Grenzen kommt. Der Integrierer ist der
weniger kritische. Das Rauschen ist in der Anwendung als Oszillator auch
eher unkritisch, weil man das Signal ja bei eher hohem Pegel (z.B. 1 V)
erzeugt.
So ganz hoch darf man wegen der begrenzten Slew rate aber mit der
Amplitude auch nicht gehen.
Die Bias Strom ist auch nicht so dramatisch: das gibt halt einen
weitgehend konstanten Offset (gibt ein nicht ideales 50:50
Tastverhältnis), den man abgleichen kann bzw. muss: beim TL072 die
relativ hohe Offsetspannung und beim NE5532 dann halt noch ein bisschen
vom Bias Strom dazu und dafür weniger Offsetspannung.
Wie weit das noch geht, hängt aber auch von der Beschaltung ab.
Michael B. schrieb:> Meine Beurteilung ist ein Oszilloskop.>> 30kHz mit NE5532/TL072 als Dreieck führt schon zu deutlich erkennbaren> Verzerrungen, 3kHz sieht noch gut aus, 300kHz hat keine Ähnlichkeit mehr> mit dem gewünschten Signal sondern ist eher ein Sinus.>> Eine qualitative Bewertung (Klirrfaktor) des Signal habe ich nicht> gemacht.
Okey, hatte gedacht, dass es hierfür irgendwelche Kriterien gibt, die
ich z.B. aus den Datenblättern entnehmen kann. Wenn ich schon einen OPV
bestellen muss, dann möchte ich möglichst schon im Voraus (aus dem
Datenblatt) feststellen können ob er passt.
e1128631 schrieb:> Okey, hatte gedacht, dass es hierfür irgendwelche Kriterien gibt, die> ich z.B. aus den Datenblättern entnehmen kann. Wenn ich schon einen OPV> bestellen muss, dann möchte ich möglichst schon im Voraus (aus dem> Datenblatt) feststellen können ob er passt.
Da niemand deine Kriterien kennt, du verschweigst ja alles von
benötigtem Spannungshub über die Frequenz bis hin zur Linearität und
Klirrfaktor, kann dir niemand eine OpAmp vorschlagen.
Aber die üblichen OpAmps taugen nur bis Tonfrequenz, bei 300kHz sollte
der OpAmp schon 30MHz schaffen um der Kurvenform ausreichend folge zu
können, daß man auf dem Scope die Abweichung nicht sieht.
Deine Rechnung - wie gut der OpAmp laut GBW die Frequenz der einzelnen
Oberwellen verstärkt, und wie das Signal dann nach Zusammensetzung
aussieht, ist schon ok.
Wenn allerdings die GBW 10MHz ist, bei 1Mhz die Verstärkung 10-fach und
das Ausgangssignal 10Vpp hat, dann muss man beachten, daß die Eingänge
nicht mehr gleiche Spannung haben, sondern um 1V differieren müssen. Man
braucht also mehr überschüssige GBW, damit man vom Ideal "beide Eingänge
haben dieselbe Spannung der OpAmp regelt also eine Differez von 0" nahe
kommt, bei 100 eben auf 1%.
Da es anscheinend der Beste Weg ist die Schaltungen zum Test aufzubauen
habe ich das jetzt mal gemacht. Bin ehrlich gesagt positiv überrascht
worden. Zumindest das Ergebnis mit dem NE5532 sieht besser aus als ich
mir das erwartet habe.
Michael B. schrieb:> Beim TL072 ist was faul. Schlecht abgeblockt ?
Das Thema wurde hier schon mal diskutiert, wenn auch in Bezug auf den
Invertierenden Verstärker. Ich nehme mal an, der Effekt wird hier so
ziemlich der gleiche sein. Die Spitzen treten auf wenn Rückkopplung und
Eingang auf den selben Eingang des OPV's gehen. Das Eingangssignal
scheint dann wohl über den Rückkoppelzweig am Ausgang sichtbar zu sein,
weil der OPV zu langsam ist die Differenz am Eingang auszugleichen.
Tritt also beim invertierenden Verstärker auf, beim nicht invertierenden
eben nicht. (Der Peak tritt auch in LTspice auf)
