Hallo,
ich habe für mein neues Projekt einen Salley-Key Hochpass 4. Ordnung
aufgebaut, mit einer Grenzfrequenz von 10Hz. Plan und Teilewerte wie in
Tietze Schenk gemacht.
Die zwei Opamps eines TL082 werden verwendet.
Das Filter funktioniert soweit wie es soll, d.h. wenn man den
Amplitudenverlauf plottet, dann sieht es aus wie es soll.
Aufbau auf gefertigter doppelseitiger Platine mit Bypass
100n-Kondensatoren direkt am Opamp. Bisschen weiter weg sind je 10u
Tantal für die beiden 15V Rails.
Allerdings hat das Filter immer mal wieder solche kurzen Schwingungszüge
wie im Bild zu sehen. Die Frequenz ist rd. 1MHz.
Was kann man dagegen tun? Wie findet man insbesondere erstmal raus, was
die Ursache ist.
Wenn man mit nem Synthesizer die Frequenz von 1MHz einspeist, dann hat
man vom Eingang bis zum Ausgang ca 80° Phasenverschiebung.
TIA
OK.
1. Was stellt der Graph da? Welche Einheiten hat der?
2. Welche Schaltung hast du benutzt?
Manche Operationsverstärker neigen dazu zu schwingen, wenn Du sie zu
stark kapazitiv belastest, aber ohne genaue Schaltung kann man da jetzt
auch nichts sagen.
> Allerdings hat das Filter immer mal wieder solche kurzen Schwingungszüge> wie im Bild zu sehen. Die Frequenz ist rd. 1MHz.
Kommen diese Schwingungen regelmäßig, also mit einem festen Zeitlichen
Abstand, oder eher sporadisch bzw. zufällig verteilt?
Evtl. ist in der Nähe ein Schaltnetzteil, das diese Störungen erzeugt?
Hi,
horizontale Achse: Zeit in Sekunden, Hochwertachse: Spannung am Ausgang
in Volt.
Die Schwingungen kommen eher unregelmäßig, also kurze Schwingungszyklen
wie oben abgebildet. Meistens ist aber mehr (im Extremfall Millisek.)
Abstand dazwischen.
Die Signalfrequenzen die sauber übertragen werden sollen sind von
einigen Kilo-Hertz bis zu ca. 200kHz. Die Grundwelle ist dabei
Sinusförmig und hat max. 50kHz, die höheren Komponenten sollen natürlich
auch noch durch :)
Der Frequenzgang des Filters ist im Bereich von 1kHz bis >200kHz eben,
wenn ich auf meinen Rechner zugreifen kann, dann poste ich den
gemessenen Frequenzgang.
Zum Schaltplan: die 2 Tantal Kondensatoren sind nicht eingezeichnet, die
Widerstandswerte konnten auf leicht beschaffbare E24 Werte gerundet
werden. Der Plan funktioniert in Spice mit dem Modell des TL082
einwandfrei. Realitaet und Simulation stimmen gut ueberein, bis auf
diese kleinen Schwingungen.
Momentan ist der Verstärker ungeschirmt, das werde ich hoffentlich
morgen ändern.
Bevor es zum Oszi geht ist noch ein Sallen-Key Tiefpass 2. Ordnung
eingebaut, die Messung erfolgte vor diesem. Eventuell werde ich dessen
-3dB Frequenz zu tieferen Frequenzen verschieben müssen, aber das ist
wirklich nur die Notlösung.
- christoph
> Die Schwingungen kommen eher unregelmäßig, also kurze Schwingungszyklen> wie oben abgebildet. Meistens ist aber mehr (im Extremfall Millisek.)> Abstand dazwischen.
Da kann ich mir eigentlich nicht vorstellen, dass diese Schwingungen von
der Schaltung verursacht werden. Häng mal den Tastkopf direkt an die +/-
15V und auch an die Masseleitung, ob diese Störungen dort auch sichtbar
sind.
Evtl. ist es auch Problem des Osziloskops selber. Was ist denn das für
ein Gerät?
Kann da eine Kopplung zwischen Ausgang der 2. Stufe und Eingang der 1.
Stufe sein?
Da hast gesagt bei ca. 1MHz hättest du ca. 80° Phasenverschiebung. Wenn
das auf eine Stufe bezogen war, dann wären das ca. 160° bei 2 Stufen und
damit recht nah an der Schwingungsbedingung. Die Schwingung hat ja auch
etwa 1Mhz wenn ich richtig gesehen habe.
Christian Berger schrieb:> Manche Operationsverstärker neigen dazu zu schwingen, wenn Du sie zu> stark kapazitiv belastest,
Das machen alle V-V-Opamps. Wenn du den Opamp auf Unity-Gain
runterbremst, bekommst du eine verschobene Erste und die unbeeinflusste
Zweite Eckfrequenz der Differenzverstärkung des OP direkt zu spüren. Die
machen beim OPamp selbst Open-Loop jeweils 180°. Wie groß ist denn das
GBW des TL082?
U.R. Schmitt schrieb:> Da hast gesagt bei ca. 1MHz hättest du ca. 80° Phasenverschiebung. Wenn> das auf eine Stufe bezogen war, dann wären das ca. 160° bei 2 Stufen und> damit recht nah an der Schwingungsbedingung.
Das mit den 180° gilt für die offene Schleife. Er hat aber bei
geschlossener Schleife vorn eingespeist.
mfg mf
PS: GBW = 4MHz, du betreibst ihn mit Gain = 1 und Sallen-Key hat eine
Mitkopplung(siehe Schaltbild). Mit dem Ausgangswiderstand des ersten und
den Kondensatoren und dem Hochpass zum +Eingang des Zweiten kann da
schon was schwingen.
In Spice schwingt von selbst übrigens nicht so viel, da es kein Rauschen
gibt.
@Johannes:
Oszi ist ein Tektronix TDS540A, das Oszi hängt am SMA Stecker X203 --
also ohne Tastkopf.
@U.R.Schmitt:
Kopplung zwischen erster und zweiter Stufe könnte natürlich über
Platinenkapazitäten sein. Die Schaltung ist aufgebaut auf Doppelseitiger
Platine, die 2 Regionen rund um die Kondensatoren sind mit Massefläche
überzogen. Das könnte evtl. die Kopplung sein ....
Die 80° sind von Eingang bis Ausgang also schon für beide Stufen
zusammen.
Meint ihr, das könnte von irgendwelchen Einstrahlungen kommen?
> Meint ihr, das könnte von irgendwelchen Einstrahlungen kommen?
Eine Schwingung, die durch eine Rückkopplung entsteht bzw. verstärkt
wird, sieht nach meiner Erfahrung nicht so aus; eher sinus-artig, evtl.
verzerrt. Von daher tippe ich sehr stark auf eine Störung, die irgendwie
von außen eingekoppelt wird.
Bei Signalen im mV-Bereich kann das viele Ursachen haben, sehr oft
kommen solche Probleme über die Spannungsversorgung.
> Oszi ist ein Tektronix TDS540A, das Oszi hängt am SMA Stecker X203 --> also ohne Tastkopf.
Es ist auch gut möglich, dass eine Störung aus dem Stromnetz übers
Oszi-Gehäuse auf die Masse einkoppelt und von dort irgendwie auf das
Signal. Oder die Störung entsteht im Oszi selber...
Deswegen solltest du erst mal die Versorugungsspanungen prüfen und auch
mal das Oszi direkt an Masse anschließen, z.B. einen weiteren
SMA-Stecker irgendwo an die Platinenmasse anlöten und den Innenleiter
auch direkt mit Masse verbinden.
Wenn damit die Störung immer noch sichtbar ist, dann ist es definitiv
eine Störung von außen bzw. aus dem Messgerät selber.
christoph schrieb:> Oszi ist ein Tektronix TDS540A, das Oszi hängt am SMA Stecker X203 --> also ohne Tastkopf.
Ein OP-Ausgang darf nie direkt auf ein Koax-Kabel gehen.
So ein Koax-Kabel hat 80pF pro Meter und mehr!
Immer einen Widerstand, z.B. 50 bis 150 Ohm vorschalten!
Jetzt habe ich die ganze Schaltung mal in einen Schnellkochtopf gepackt
:)
Kochtopf ist mit der Oszi-Erde verbunden. Der Eingang des Hochpasses
(auch SMA Stecker auf der Platine) ist geerdet.
Da ist alles sauber bis die den Peak bei 250kHz. Bisher habe ich an der
Stromversorgung noch nichts geändert, die Peaks unter 250kHz könnten
natürlich davon kommen, denn ich habe hier gleich neben den
Laborschnüren 2 LCD Monitore, dann noch PC, Oszi und was man sonst noch
so hat.
@The Riddler:
Das Koax Kabel in den Bildern hatte <0.5m...
Die Schaltung hat für den Produktiveinsatz mit einem Linedriver mit
Current Feedback Opamp (und Tiefpass 2. Ordnung) ausgestattet, der
treibt ein 50Ohm abgeschlossenes Oszi.
Meinr Vermutung:
Ein aktiver Hochpass ist nur durch die interne Frequenzkompensation
bandbegrenzt. Da ist dann wenig Phasenreserve vorhanden.
Die zweite Stufe hat eine größere Güte und das neigt bei kleinen
Anregungen zum schwingen.
Versuch 1
Wie schon erwähnt - Spannungversorgung
Versuch 2
Nur eune Stufe messen
Versuch 3
Schnelleren OPV
(z.B. OP2604)
> Jetzt miss doch endlich mal mit 10:1 Tastkopf.> 1:1 misst man im Frequenzbereich bis 100MHz nur in Ausnahmefällen und> dann direkt in 50Ohm.
Bei 1..2 mV Signalamplitude wird man mit 10:1 nicht mehr viel sehen...
Sowas hatte ich mal bei einer Schaltung, die mit einem HAMEG Netzteil
versorgt wurde.
Dieses hat im Millisekundentakt ein Schwingungspaket mit 1 MHz
generiert.
Also: Spannungsversorgung und Masse prüfen!
christoph schrieb:> @The Riddler:> Das Koax Kabel in den Bildern hatte <0.5m...
trotzdem, du must jede Möglichkeit abchecken wo deine Störung
herkommt...
also probier
1. einfach mal einen 100 Ohm zwischen OP-Verstärker-Ausgang und
SMA-Buchse.
2. Schau dir mal die Stromversorgung an, mit 1µF vor dem Oszi oder Oszi
auf AC stellen.
schwingung.png
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