Hallo, damit sich ein Verstärker gegenkoppeln lässt es ist notwendig, dass die Schleifenverstärkung bei einer Phasenverschiebung größer als 180° kleiner 1 ist. Ist dies nicht gegeben entsteht ein Oszillator. Wenn ein Operationsverstärker betrachtet wird kann es vorkommen, dass diese Bedingung durch mehrere interne Tiefpässe nicht gegeben ist. Z.B. bei einem Tiefpass 3ter Ordnung entsteht eine Phasenverschiebung von 180° bevor die Verstärkung auf einen Wert kleiner 1 gefallen ist. Nach lesen mehrer Quellen (Internet --> Wikipedia, Skripte von Hochschulen ...) kam ich zu der Frequenzkompensation. Hierbei wird eigendlich fast immer ein Tiefpass eingesetzt, dessen Grenzfrequenz mehrer Dekaden vor der Grenzfrequenz des eigendlichen Verstärker liegt. Hiermit wird die Verstärkung um 20dB/Dek gesenkt und erreicht somit eine Verstärkung kleiner 1 bevor die Phasenverschiebung des Verstärkers einsetzt. Nun zu der Frage: Gibt es eine Möglichkeit den Frequenzgang zu kompensieren, ohne die Verstärkung über mehrere Dekaden abfallen zu lassen. Denn somit verliert der Verstärker bei hohen Frequenzen seine Verstärkung. Anbei befindet sich die Übertragungsfunktion eines Chebyshevfilters 8ter Ordnung mit vorheriger Verstärkung. Der Filter könnte ggf. nach einem Schaltregler notwendig sein um die hohen Frequenzen herrauszufiltern. Diese Schaltung hat bis 200kHz eine sehr hohe Verstärkung. Möchte man diese mit einem einfachen Tiefpass kompensieren, so wäre es notwendig eine Grenzfrequenz von ca. 2Hz zu wählen. Ist dies wirklich notwendig? Kann man ggf. eine inverse Kennlinie eines Chebyshevfilter vorschalten um den Phasenversatz zu kompensieren?
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>Der Filter könnte ggf. nach einem Schaltregler notwendig sein um die hohen
Frequenzen herrauszufiltern.
Der falsche Ansatz. Denn die zu filternenden Frequenzen sind derart
hoch, dass ein aktives Filter nicht mehr hinkommt. Ich hab mal
Nadelimpulse von 1.5ns Breite bei einem 600kHz Schaltregler gemessen.
Diese 1.6ns Inpulse korrespondieren mit einer Frequenz von 600MHz. Bei
600MHz gibt es keine OpAmp Filter mehr.
Der einfachere Ansatz ist ein Lownoise Schaltregler zu verwenden. Diese
erreichen das mit reduzierten Flankensteilheiten. Ein gutes Layout ist
natuerlich immer noch Pflicht.
>Gibt es eine Möglichkeit den Frequenzgang zu kompensieren, ohne die >Verstärkung über mehrere Dekaden abfallen zu lassen. Nein, in der Regel nicht. Die Kompensation wird ja gerade so ausgelegt, daß die Verstärkung 1 ist, BEVOR sich alle parasitären Geschichten auf dem Die austoben können. Dazu zählen nicht nur Sperrschichtkapazitäten, sondern auch Leitungsinduktivitäten. Alles in allem ziemlich unvorhersagbare komplexe Geschichten, vor allem, wenn man bedenkt, daß die äußere Beschaltung auch dazu beiträgt und die von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich ist. Also gibt es nicht so etwas, wie einen festen Phasengang, den man konkret mit einem festen Phasenschieber kompensieren könnte. Es gibt zwar dekompensierte Verstärker. Aber die müssen mit einer Mindestverstärkung laufen. Und wehe, wenn da eine Streukapazität einen Strich durch die Rechnung macht. Deshalb gehen in der Regel dort nur ganz bestimmte, sehr niederohmige Beschaltungen, was die Universalität des OPamp doch sehr einschränkt. Dekompensierte Versträker sind daher nur für Spezialanwendungen geeignet.
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Danke für die Antworten. @Hex Oschi, das mit dem Tiefpass war nur ein Beispiel. Es geht mir eher um das regelungstechnische "geschick". Ich wollte etwas "herrumspielen". Also wie schaffe ich es, eine gegebene Übertragungsfunktion zu regeln. @Elena, ich meinte das so. Wenn ich eine bekannte Übertragungsfunktion vorfinde. In diesem Fall von dem Cheby 8ter Ordnung dann lässt sich auch die Übertragungsfunktion bestimmen. In diesem Fall z.B. ergibt sich diese: G(s)=(43868351034173114156891300542798794390128416768000)/(287879040*s^8 +75053394329400*s^7+37192793000212055424*s^6+ 7291504257174765023668890*s^5+1532126329615686209609381391320*s^4+200688 295683815888120057553868877575*s^3+ 20514083516022548818088329918769672239564*s^2+13762863776219628386757874 36642676510659147415*s+ 43868348098180822630820210289161504166085508060700) Habe eine Matritze aufgestellt und diese mit einem wxMaxima lösen lasse. Also bitte nicht über die großen Zahlen wundern. Müsste es nicht möglich sein, eine aktive Schaltung aufzubauen, die den Kehrwert als Übertragungsfunktion hat? Anbei befindet sich die Übertragungsftunktion eines AD8066. http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8065_8066.pdf S.11 Mir ist auch unklar, wie die Hersteller es schaffen, trotz einer Dämpfung der Amplitude eine voreilende Phase zu realisieren.
>Müsste es nicht möglich sein, eine aktive Schaltung aufzubauen, die den >Kehrwert als Übertragungsfunktion hat? So etwas gibt es auch teilweise. Suktraktiv-Filter wäre eventuell ein Stichwort. Elektor hat mal für eine Aktiv-Box einen Hochpaß aus einem Tiefpaß abegleitet, oder umgekehrt. Ich habe mich damit nie näher beschäftigt, weil im Audiobereich die Phase unhörbar ist, solange zwischen dem linken und rechten Ohr keine zusätzliche Phase dazukommt. Du kannst auch die Phase gezielt mit Allpaßfiltern beeinflußen. >Mir ist auch unklar, wie die Hersteller es schaffen, trotz einer >Dämpfung der Amplitude eine voreilende Phase zu realisieren. Die haben ja noch die Phasendrehung drin vom invertierenden Eingang. Das ist schon eine nacheilende Phase, die sie mit der internen Dämpfung erhalten.
>Die haben ja noch die Phasendrehung drin vom invertierenden Eingang. Das >ist schon eine nacheilende Phase, die sie mit der internen Dämpfung >erhalten. OK >Du kannst auch die Phase gezielt mit Allpaßfiltern beeinflußen. Gibt es auch Allpassfilter die eine differenzierende Wirkung haben also die die Phase nach vorne schieben?
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>Gibt es auch Allpassfilter die eine differenzierende Wirkung haben also >die die Phase nach vorne schieben? Ich weiß jetzt nicht was du mit "differenzierender Wirkung" meinst, aber Allpaßfilter, die die Phase nach vorne schieben gibt es, klar!
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>Ich weiß jetzt nicht was du mit "differenzierender Wirkung" meinst, aber >Allpaßfilter, die die Phase nach vorne schieben gibt es, klar! Differenzieren meinte ich im Sinne von Ableiten. Das sind genau die Schaltungen, welche ich auch im Internet gefunden habe. http://people.fh-landshut.de/~wlf/schT/Vorlesung/ST_4.pdf S.13 unten Ich befürchte, dass ich mich bei dem Satz >"die die Phase nach vorne schieben?" etwas unklar ausgedrückt habe aber Danke für die Mühe. Ich meinte eine Übertragungsfunktion, welche die Phase bei kleinen Frequenzen gleich hält und bei stärkeren Frequenzen nach vorne schiebt. Siehe Bild G(s)= (1+s) / (1-s) Habe schon mit verschiedenen Schaltung herrumgerechnet konnte aber keine stabile Schaltung finden, welche im Nenner ein -s stehen hat. Natürlich darf die Phase bei sehr hohen Frequenzen wieder nacheilend werden.
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