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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ausgang OPAMP - wieso keinen Kondensator als Stabilisierung?


Autor: Daniel Düsentrieb (Gast)
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Ich habe heute festgestellt, dass mein Operationsverstärker verdammt 
viel Strom zieht, wenn ich an seinem Ausgang Kondensatoren dran habe.

Schaltung:

DMS -> Verstärker (diskret aufgebaut wie ein Instrumentverstärker, aber 
eben nur die zwei OPs, welche positiv und negativ gegeinander verstärken 
und nicht noch den Differenzverstärker dahinter) -> Kondensatoren zum 
Puffern -> ADC.

Wenn ich jeweils einen 100nF Kondensator am negativen und positiven 
Ausgang anbringe, dann verbaucht mein OP 1,5mA!!!!!!!!!!!!

Nehme ich einen weg, so sinkt sein Verbrauch auf 200uA. Schalte ich den 
einen C an den anderen Ausgang, so sind es ebenso 200uA und nehme ich 
beide weg ebenfalls - nur wenn ich zwei gleichzeitig dran habe, dann 
läuft das nicht!

Woran liegt das? Wieso kann ein OP keinen C am Ausgang haben (das Signal 
ist konstant und schwankt nicht).


Kann mich einer aufklären? Ist es OK mit dem OP direkt auf den ADC zu 
gehen?

: Verschoben durch Moderator
Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Manche Opamps reagieren allergisch auf kapazitive Ausgangslast und 
fangen fröhlich an zu schwingen. Papp' mal ein Oszi dran und seh' nach.
Gegen ein Tiefpass nach dem Opamp spricht allerdings nichts.

Autor: Daniel Düsentrieb (Gast)
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Luk4s K. schrieb:
> Gegen ein Tiefpass nach dem Opamp spricht allerdings nichts.

Aber das verlangsamt mir natürlich meine Reaktion aufs Eingangssignal, 
richtig?

Autor: mhh (Gast)
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Zu kapazitiven Lasten steht eigentlich was im Datenblatt. Und viele sind 
es nicht, die das können. Der OPV wird schwingen und das erhöht die 
Stromaufnahme. Wenn Du einen Widerstand zwischen Ausgang und C legst, 
wird alle wieder gut.

Autor: Daniel Düsentrieb (Gast)
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mhh schrieb:
> Wenn Du einen Widerstand zwischen Ausgang und C legst,
> wird alle wieder gut.

Bietet es sich denn an, einen Kondensator zum Puffern der Spannung 
anzubringen, oder ist das übertrieben?

Mein Signal ändert sich nicht seh schnell, schwankt in der Sekunde evtl. 
ein paar mal.

Autor: mhh (Gast)
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Daniel Düsentrieb schrieb:
> Aber das verlangsamt mir natürlich meine Reaktion aufs Eingangssignal,
> richtig?

Ja, allerdings können 20 bis 100 Ohm vertretbar sein, wenn Du die 
Gegenkopplung nach dem Widerstand am C anschließt.

Autor: mhh (Gast)
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Daniel Düsentrieb schrieb:
> Bietet es sich denn an, einen Kondensator zum Puffern der Spannung
> anzubringen, oder ist das übertrieben?
>
> Mein Signal ändert sich nicht seh schnell, schwankt in der Sekunde evtl.
> ein paar mal.

Ein paar nF würde ich nehmen.

OPV-A ----- 47 Ohm ----------  A
                       |
                       |
---- Gegenkopplung-----|
                       |
                      15 nF
                       |
                       |
                      GND

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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mhh schrieb:
> Daniel Düsentrieb schrieb:
>> Aber das verlangsamt mir natürlich meine Reaktion aufs Eingangssignal,
>> richtig?
>
> Ja, allerdings können 20 bis 100 Ohm vertretbar sein, wenn Du die
> Gegenkopplung nach dem Widerstand am C anschließt.

Du meinst das doch hoffentlich nicht so wie im Anhang gezeigt, das neigt 
auch zu schwingen. Sinnvoller ist es daher die Rückkopplung direkt am 
Ausgang abzugreifen.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Nachtrag: Hier noch der Frequenzgang der obigen Schaltung
Weil die Y-Skalierung abgeschnitten ist: Bei DC bis ca. 3kHz liegt die 
Verstärkung bei 0dB. Danach steigt sie stark an und erreicht bei ca. 
400kHz ihr Maximum bei 42dB.

Autor: Daniel Düsentrieb (Gast)
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Luk4s K. schrieb:
> Danach steigt sie stark an und erreicht bei ca.
> 400kHz ihr Maximum bei 42dB.

Ohje, vielen Dank! Aber so sehr bin ich in der Materie nicht drin. Was 
heisst das nun unterm Strich? Kondensator ja oder nein?

Sorry!

Autor: mhh (Gast)
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Luk4s K. schrieb:
> Du meinst das doch hoffentlich nicht so wie im Anhang gezeigt, das neigt
> auch zu schwingen.

Doch, ich meinte es so. Der OPV muss natürlich geeignet sein für eine 
Verstärkung von 1. Damit hatte ich noch nie Probleme bzgl. schwingen. 
Dadurch, daß die Gegenkopplung nach dem Widerstand dran ist, stimmt der 
Spannungswert am C schneller. Es sollte außerdem ein "gemütlicher" OPV 
gewählt werden, kein "ach ich bin so schnell"-Typ.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Daniel Düsentrieb schrieb:
> Luk4s K. schrieb:
>> Danach steigt sie stark an und erreicht bei ca.
>> 400kHz ihr Maximum bei 42dB.
>
> Ohje, vielen Dank! Aber so sehr bin ich in der Materie nicht drin. Was
> heisst das nun unterm Strich? Kondensator ja oder nein?
>
> Sorry!

Im Rückkopplungskreis keinesfalls. Bestenfalls ein RC-Filter nach dem 
Opamp um Spikes wegzufiltern. Das kommt aber auf dein Eingangssignal an.

mhh schrieb:
> Luk4s K. schrieb:
>> Du meinst das doch hoffentlich nicht so wie im Anhang gezeigt, das neigt
>> auch zu schwingen.
>
> Doch, ich meinte es so. Der OPV muss natürlich geeignet sein für eine
> Verstärkung von 1. Damit hatte ich noch nie Probleme bzgl. schwingen.
> Dadurch, daß die Gegenkopplung nach dem Widerstand dran ist, stimmt der
> Spannungswert am C schneller. Es sollte außerdem ein "gemütlicher" OPV
> gewählt werden, kein "ach ich bin so schnell"-Typ.
Der Opamp kann nichts dafür. Bei hohen Frequenzen kann die Impedanz von 
C1 vernachlässigt werden. Dann ist es mit der Gegenkopplung vorrüber und 
die Verstärkung steigt ins unermessliche. Das ist ein prizipielles 
Problem.
Zur stabilität vieler Opamp-Schaltungen: 
http://amplifier.cd/Tutorial/Uebertragungsfunktion...

Autor: mhh (Gast)
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@  Luk4s K.

Ich glaube Du wertest das falsch aus. Der Ausgang bei meiner 
Schaltskizze ist am C. Du scheinst am OPV Ausgang zu messen. Deshalb der 
Verstärkungsanstieg bei dem Plot. Da kann das natürlich nichts mit 
Deiner Messung werden.

Autor: ulrich (Gast)
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Die Gegenkopplung erst am Kondensator abzunehmen geht nicht gut. Dann 
kan man den Widerstand am OP Ausgang auch gleich weglassen und hat fast 
den gleichen Effekt.  Wenn schon ein Kondensator, dann die Rückkopplung 
vor dem Widerstand abnehmen.

Für eine DMS Brücke ist aber ein Kondensator am Ausgang eher nicht 
nötig. Wenn man Probleme mit HF-einkopplungen hat, dann sollte man die 
schon vor dem Verstärker beseitgen, z.B. mit Kondensatoren an den 
Eingnängen. Wenn man den Extra Tiefpaß will (z.B. als Anti-aliasing), 
dann ggf. auch Parallel zu den Rückkopplungswiderständen an den OPs. Ein 
extra RC Filter am Ausgang wäre dann erst die 3. Wahl.

Je nach AD wandler sollte man nochmal nachlesen wie der auf einen 
Widerstand oder Kondensator am Einagng reagiert. Einige Sigma delta 
Wandler sind da etwas wählerisch, auch wenn der Eingang nominell realtiv 
hochohmig ist.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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mhh schrieb:
> @  Luk4s K.
>
> Ich glaube Du wertest das falsch aus. Der Ausgang bei meiner
> Schaltskizze ist am C. Du scheinst am OPV Ausgang zu messen. Deshalb der
> Verstärkungsanstieg bei dem Plot. Da kann das natürlich nichts mit
> Deiner Messung werden.

Trotzdem schwingt der Opamp und verbraucht viel Strom. Schön ist das 
nicht.
Ich hab die Schaltung grad' nochmal simuliert: Auch am inv. Eingang ist 
der Verstärkungsanstieg sichtbar.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Daniel Düsentrieb (Gast)

>Ich habe heute festgestellt, dass mein Operationsverstärker verdammt
>viel Strom zieht, wenn ich an seinem Ausgang Kondensatoren dran habe.

Und solche "Fachkräfte" lässt Down Under ins Land? How Come? Denen muss 
es wirklich dreckig gehen . . . ;-)

Autor: mhh (Gast)
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Luk4s K. schrieb:
> Trotzdem schwingt der Opamp und verbraucht viel Strom.

TL08x Reihe, TLC27x Reihe, und noch paar andere - nie geschwungen mit 
der Beschaltung.

Luk4s K. schrieb:
> Ich hab die Schaltung grad' nochmal simuliert:

Vllt. doch mal aufbauen, statt zu simulieren?

Luk4s K. schrieb:
> Auch am inv. Eingang ist
> der Verstärkungsanstieg sichtbar.

Welcher OPV als Modell? R- & C-Werte aus meiner Schaltskizze mal 
verwendet?
Und nicht vergessen - DMS ist Kleinsignalbetrieb mit keiner hohen 
Frequenz.

Autor: MaWin (Gast)
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> Ich habe heute festgestellt, dass mein Operationsverstärker verdammt
> viel Strom zieht, wenn ich an seinem Ausgang Kondensatoren dran habe.

Dein Auto liegt auch nicht viel besser auf der Strasse, wenn du den 
Innenraum mit Beton auffüllst, es kommt dann eher kaum in die Pötte und 
nicht um Kurven und braucht mehr Benzin.

Es ist der vollkommen falsche Ansatz. Im Gegnetil, man muss schon eine 
kleine Änderung des Ausgangs sofort auf den Eingang rückführen, wenn man 
schwingfreudige Schaltungen stabilisieren will.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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mhh schrieb:
> Vllt. doch mal aufbauen, statt zu simulieren?

Nein, es handelt sich in ein PRIZIPIELLES Problem. In der Simulation 
sieht man es schön. Wenn es in der Praxis nicht auftritt, so ist es mehr 
Zufall als alles andere. Nach der Opamp-Schaltungssammlung auf 
Amplifier.cd ist deine Schaltung nicht stabil. Weshalb ist da ebenfalls 
beschrieben: Bei hohen Frequenzen wird die Impedanz von dem Kondensator 
immer kleiner, geht gegen 0, und die Verstärkung geht gegen unendlich. 
Da Ändert auch ein Lahmer Opamp nix PUNKT.

Autor: Egal (Gast)
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Luk4s K. schrieb:
> Bei hohen Frequenzen wird die Impedanz von dem Kondensator
> immer kleiner, geht gegen 0, und die Verstärkung geht gegen unendlich.
> Da Ändert auch ein Lahmer Opamp nix PUNKT.

Wo nimmst Du die her? Jedenfalls nicht aus der Anwendung hier.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Egal schrieb:
> Luk4s K. schrieb:
>> Bei hohen Frequenzen wird die Impedanz von dem Kondensator
>> immer kleiner, geht gegen 0, und die Verstärkung geht gegen unendlich.
>> Da Ändert auch ein Lahmer Opamp nix PUNKT.
>
> Wo nimmst Du die her? Jedenfalls nicht aus der Anwendung hier.
Der Blindwiderstand eines Kondensators ist :
Da f im Nenner steht, wird der Blindwiderstand Xc kleiner, wenn f größer 
wird.

Autor: mhh (Gast)
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Luk4s K. schrieb:
> Weshalb ist da ebenfalls
> beschrieben: Bei hohen Frequenzen wird die Impedanz von dem Kondensator
> immer kleiner, geht gegen 0, und die Verstärkung geht gegen unendlich.
> Da Ändert auch ein Lahmer Opamp nix PUNKT.

Hier geht es nicht um hohe Frequenzen bei DMS. Erfolgt mal ein 
Spannungssprung, erfolgt die Spannungsänderung am Kondensator schneller 
durch meine Anordnung in der Schaltung. Die RC-Zeitkonstante wird also 
verkürzt. Du verwechselst das irgendwie mit einem HiFi Vorverstärker. :)

Luk4s K. schrieb:
> Der Blindwiderstand eines Kondensators ist ...

Das ist auch bekannt. Aber das hier wird KEIN HiFi Vorverstärker. Hier 
geht es nicht um Verstärkung von Frequenzen.


Luk4s K. schrieb:
> Wenn es in der Praxis nicht auftritt, so

...hat das auch manchmal mit der Art der Anwendung zu tun.

Ähhh... Punkt.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Anders gefragt: Was bringt deine Schaltung mit Tiefpass im 
Rückkopplungszweig für Vorteile gegenüber einem einfachen Tiefpass 
danach?
Klar mag es in diesem Fall funktionieren, dennoch ist es IMHO ein 
schlechter Stil, denn potentiell schwingfähige /schwingungsbebünstigende 
Gebilde sind zu vermeiden.

Autor: mhh (Gast)
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Luk4s K. schrieb:
> Anders gefragt: Was bringt deine Schaltung mit Tiefpass im
> Rückkopplungszweig für Vorteile gegenüber einem einfachen Tiefpass
> danach?

Reagiert schneller auf Spannungssprünge. Ob das hier ein entscheidender 
Vorteil ist - keine Ahnung. Ich widerspreche nur Deiner Meinung, "geht 
nicht, instabil, schwingt". Bis Du das hier vertreten hast, war die 
Sache für mich eigentlich schon abgehakt.

Also letztendlich: Meine ist nur eine mögliche Lösung (welche auch in 
Aplikationen zu finden ist, frag aber jetzt nicht in welcher. Ist schon 
jahrelang her und ich suche die nicht raus).

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Ein Tiefpass im Gegenkopplungszweig erhöht praktisch immer die Schwing-
neigung.

> TL08x Reihe, TLC27x Reihe, und noch paar andere - nie geschwungen mit
> der Beschaltung.

Anhang 1 zeigt die Simulation mit dem TL081. Die Schwingung ist zwar
gedämpft, sollte aber trotzdem vermieden werden.

> Vllt. doch mal aufbauen, statt zu simulieren?

Bitte sehr (Anhang 2).

Ich hatte keinen 15nF-Kondensator parat, deswegen habe ich sowohl im
Aufbau als auch in der Simulation den nächst kleineren (10nF) genommen,
was aber keinen großen Unterschied machen sollte.

Das 1kHz-Rechtecksignal aus dem Oszi hat dabei noch nicht einmal eine
besonders hohe Flankensteilheit.

Autor: Sven (Gast)
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Mach mal R1 größer.

Autor: Mike Strangelove (drseltsam)
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Wenn Du irgendwas puffern willst, mach den Kondensator zwischen 
Versorgung und Ground nah am Opamp. Irgendwelche Kapazitäten am Ausgang 
sind vollkommen sinnlos und bringen rein gar nix außer Schwingneigung.

Autor: Henning M. (henning_m)
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Ich grabe den alten Thread mal wieder aus, da ich etwas ähnlich machen 
möchte.

Ich verstehe nicht was der Kondensator C1-4 vom Ausgang auf den postiven 
Eingang bewirken soll. Har der eine Filterfunktion? Sollte er dann nicht 
zwischen Eingang und Masse liegen?

Wäre nett, wenn mir da jemand kurz auf die Sprünge helfen könnte.

Gruß Henning

Autor: Ute (Gast)
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Von welcher Schaltung sprichst du??

Autor: Henning M. (henning_m)
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Mh,

eigentlich wollte ich auf einen anderen Thread von 2006 antworten, aber 
meine Anwort ist hier gelandet wo sie nichts zu suchen hat ;)

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