Hallo an alle!
Neu in dem Thema Operationsverstärker, beschäftigt mich folgende Frage:
Ich konnte in Spice für einen Nicht invertierenden Verstärker folgendes
feststellen:
Verstärkung zbsp 4 (Rf/Rg +1). Widerstände aus 3k und 1k, so wird in
einem bestimmten Frequenzbereich die Verstärkung auf einmal deutlich
höher.
Widerstände aus 1k und 333 Ohm, so ist die Verstärkung bis zur
Bandbreite sehr konstant.
Wie und welche Methode wird benutzt, um für einen spezifischen OPV die
passenden Widerstände in der Rückkopplung zu bestimmen, damit die
Verstärkung ohne starke Peaks in der Bandbreite konstant bleibt? Welche
Parameter muss ich mir dafür anschauen und welche Formel wird
angewendet?
Vielen Dank!!
Markus schrieb:> Verstärkung zbsp 4 (Rf/Rg +1). Widerstände aus 3k und 1k, so wird in> einem bestimmten Frequenzbereich die Verstärkung auf einmal deutlich> höher.
Mancher Operationsverstärker braucht eine gewisse Mindestverstärkung,
wegen seiner internen Kompensation.
>stell doch mal Deine LTspice Datei ein ... :-)>https://wiki.analog.com/university/courses/electronics
Und vor allem, was für einen OPV hast Du Dir da ausgewählt?
Dieses Peaking mit solch niedrigen Widerständen hat man üblicherweise
nicht bei 0815-OPV, sondern bei CFA (CurrentFeedbackAmplifier), bzw. bei
OPV mit hoher GBW, bzw. wenn da rel. viel C am -Eingang dranhängt.
Vor allem CFA wollen für einen glatten Frequenzverlauf
wohldimensionierte R haben.
Markus schrieb:> Verstärkung zbsp 4 (Rf/Rg +1). Widerstände aus 3k und 1k, so wird in> einem bestimmten Frequenzbereich die Verstärkung auf einmal deutlich> höher.
Das kann schon gelegentlich mal passieren. Solch eine Überhöhung der
Amplitude zum Ende der Bandbreite ist bedingt durch zunehmende
Instabilität. Aber um das zu untersuchen gibt es ja LTspice. Entweder
man verändert den Phasengang oder verringert die Bandbreite. In der
Regel ist es etwas von beiden. Phasenreserve wäre auch ein guter Begriff
für dieses Thema.
Man kann aber auch einen höherwertigen OPV einsetzen. Das ist ja
heutzutage kein Problem mehr.
Generell sollte man bei solch einer Anfrage gleich die Simulationsdatei
hier mit einstellen(, wenn es LTspice ist).
mfg Klaus
Im Anhang zwei Screenshots aus der Simulation. Beide mit der Verstärkung
G=4.
Erstes Bild, niedriges R in der Rückführung, Verstärkung bleibt
konstant.
Zweites Bild, höheres R in der Rückführung, Verstärkung peakt.
Ich habe bewusst den OPV Typen "versteckt", da ich mich nicht darauf
fokussieren möchte, sondern eher die Methode bzw das Vorgehen verstehen
möchte, auf was ich achten muss. Man kann doch nicht für jeden OPV auf
gut Glück Widerstände durchprobieren. Klar, es gibt Applikationen da
will man niedrigere Widerstände, zbsp für weniger Rauschen, und
Applikationen da möchte man höher sein.
Es ist kein CFA, sondern ein Präzisions OPV mit einer unity Bandbreite
von ca 40 MHz.
Vielen Dank!
Markus schrieb:> Es ist kein CFA, sondern ein Präzisions OPV mit einer unity Bandbreite> von ca 40 MHz.
Schau Dir mal die Ausgangsimpedanz Deiner Schaltung an.
Helmut Sennewald zeigt wie es geht.
Beitrag "Re: OP Ausgangs Impedanz"
mfg klaus
Ah!
Zwischen den Eingängen 3 pF (common), und an den Eingängen selber 6 pF
(differential).
Das würde ja darauf hindeuten dass meine Phase, wegen der Impedanz aus C
und R verschlechtert wird, aber das ist in den Plots gar nicht zu
beobachten?
Bei f=5 MHz, der erste Plot ca 22 Grad, der zweite 25 Grad
Nicht -10 und -20°? Mein Punkt war viel eher, dass die zusätzliche
Impedanz parallel zu Rg kommt und damit direkt das entsprechende
Amplitudenverhalten erklärt. Mach mal einen Feedback-C von einigen pF
hin, dann ist der Buckel wieder weg.
Da hast du natürlich Recht, hab falsch gekuckt.
-20 beim niedrigeren Impedanz Feedback und -16 Grad bei der höheren
Impedanz.
Ok ja, ein zusätzliches C macht den Buckel platt. Aber das sorgt auch
dafür dass die Bandbreite nicht mehr konstant runter geht.
Also die Impedanz aus Eingangs Kapazität und Rückkopplung verursacht ne
zusätzliche Polstelle im System.
Gut, 4 Grad Differenz sind jetzt nicht viel, aber dennoch ist der
unterschied in der Verstärkung doch sehr hoch. Ich dachte dass die
Phasen reserve damit zusammenhängt, also weniger Phasenreserve (mehr
instabilität, => Peaks.)
Bei f=10 MHz:
Niederige, stabile Impedanz: -40 Grad
Höhere Impedanz, Peaks: -25 Grad
Warum habe ich bei der "stabilen" Version weniger Phasenreserve als bei
der instabilen ?
Markus schrieb:> Bei f=10 MHz:> Niederige, stabile Impedanz: -40 Grad> Höhere Impedanz, Peaks: -25 Grad>> Warum habe ich bei der "stabilen" Version weniger Phasenreserve als bei> der instabilen ?
Bei welcher Schaltungsvariante? Diejenige, deren Plot du gestern um
21.11 Uhr gezeigt hast? Dann hast du leider schon wieder "falsch
gekuckt".
Findest du es nicht auch selbst ein weng lächerlich, dass du die OPVs
deiner Schaltung "geheim hältst" so dass niemand deine Simu
nachvollziehen kann, dann aber selbst wiederholt falsche Werte aus
deinen Simus abliest?
Markus schrieb:> Bei f=10 MHz:> Niederige, stabile Impedanz: -40 Grad> Höhere Impedanz, Peaks: -25 Grad
Hast du falsch abgelesen und klassischerweise schaut man die
Phasenreserve bei 0dB an.
Zusätzlich hat die "instabile" Variante weniger Phasenreserve. Der Peak
im Bodeplot sieht aber schlimmer aus, als er sich im Zeitbereich
auswirken könnte. Wenn du, wie schon richtig gefordert wurde, mal den
OpAmp nennen könntest, dann könnten wir dir das auch mal zeigen.
Oder du schaust es selber an: Im Zeitbereich ein Rechteck als
Eingangssignal mit beiden Varianten. Und wie gross ist der
Überschwinger? Ich nehme mal an sehr klein (wenn überhaupt). So dass man
ganz sicher noch nicht von "instabil" sprechen würde.
Für die invertierende Verstärkerschaltung und ein auf den Hauptpol
reduziertes Opamp-Modell ist die analytische Berechnung der beiden
Widerstände bei gegebener DC-Verstärkung bzw. des Kondensators parallel
zu Rf bei gegebenen Widerständen zur Vermeidung die Überhöhung des
Frequenzgangs noch relativ einfach. Ansatz: Die lokalen Extrema des
Amplitudenfrequenzgangs müssen bei ω=0 zusammenfallen.
Für die nichtinvertierende Schaltung ergeben sich Gleichungen 4. oder
noch höheren Grades, so dass dort eine numerische Lösung mittels
Simulation sinnvoller ist.
