Hallo zusammen,
ich versuche, eine OP-Schaltung mit Gegentaktendstufen aufzubauen, die
bei einer Versorgungsspannung von +-12V der OPs eine Spannung von 0V bis
30V ausgeben kann.
Es soll eine spannungsgesteuerte Spannungsquelle werden.
bei einer Steuerspannung von 0..5V soll am Ausgang 0..30V raus kommen.
Die Schaltung soll bis zu +-50mA treiben können.
Die angehängte Schaltung würde zwar prinzipiell funktionieren, hat aber
keine Gegentaktendstufe. Alle Versuche, diese Schaltung in eine
Gegentaktendstufe zu wandeln, endeten in einem "Schwingkreis"...
Zur Verfügung stehende Versorgungspannungen:
-12V
-5V
+5V
+12V
+35V
Diese Schaltung hier funktioniert nur innerhalb von Ub des OPs:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/endstu_t.htmhttp://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/endstu_p.htm
Ist es überhaupt möglich, sowas STABIL aufzubauen?
Im besten Fall hätte ich es gerne noch Kurzschlussfest aufgebaut.
Alle Versuche, dies zu simulieren führten bisher leider ins Nirvana.
Ich habe viel gegoogled aber nichts gefunden :-(
Hat jemand eine Anregung für mich?
Viele Grüsse,
Andreas
Auf den Operationsverstärker bist du schon festgelegt? Könnte man nicht
versuchen einen Operationverstärker mit 0-35V zu Versorgen und dann zu
verwenden?
Z.b. wie im Anhang.
Hallo,
es gibt die prinzipielle Möglichkeit, den Op schwimmend zu versorgen, um
einem höheren Ausgangshub zu erzielen. Seine Betriebsspannungen laufen
dabei mit dem Hub des Ausgangssignals mit. Das stellt aber recht hohe
Anforderungen an den Gleichtakt der Op-Eingänge. Zu 709-Zeiten habe ich
so etwas gebaut, es hat auch funktioniert - aber nie stabil bei hoher
Aussteuerung (so etwa +-40 V Hub). Vielleicht wäre es mit besseren Op
gegangen, aber damals hatte ich keine.
Meine Empfehlung: baue eine diskrete Differenzstufe als Eingang auf, die
bekommt man auf fast beliebige Speisespannungen hoch. Noch ein wenig
Verstärkung und eine klassische Gegentaktendstufe, das alles stark
gegengekoppelt. Schaltbeispiele findest Du in der diskreten
Nf-Endstufentechnik reichlich. Das ist sehr stabil und hat keinerlei
Spannungsprobleme.
MfG. Andreas
Andreas N. schrieb:> Die angehängte Schaltung würde zwar prinzipiell funktionieren, hat aber> keine Gegentaktendstufe. Alle Versuche, diese Schaltung in eine> Gegentaktendstufe zu wandeln, endeten in einem "Schwingkreis"...
Das wundert mich nicht. Dein OP ist so Frequenzkompensiert das er bei
der Verstaerkung 1 stabil arbeitet. Du hast jetzt aber eine weiter
Verstaerkung in deinem Kreis eingebaut mit den beiden Transistoren.
Dadurch wird die Schaltung instabil. Du must jetzt eine weitere externe
Frequenzkompensation hinzufuegen.
Hallo Zusammen,
vielen Dank für Eure Antworten.
Die Lösung von Thomas (die ja eigentlich naheliegend ist...) ist mein
Favorit.
Spricht irgend etwas GEGEN diese Lösung (ausser dass Q2 falsch rum ist -
oder?)?
Simuliert habe ich sie schon - und gerade baue ich eine kleine
Testschaltung auf.
Sollt dies nicht gehen, dann werde ich andere OPs (wie z.B. den OPA445
von Ralph) einsetzen. Dies wollte ich (vorerst) vermeiden - das wäre
wieder ein Teil mehr in der Lagerhaltung...
Viele Grüße,
Andreas
Helmut Lenzen schrieb:> Andreas N. schrieb:>> Die angehängte Schaltung würde zwar prinzipiell funktionieren, hat aber>> keine Gegentaktendstufe. Alle Versuche, diese Schaltung in eine>> Gegentaktendstufe zu wandeln, endeten in einem "Schwingkreis"...>> Das wundert mich nicht. Dein OP ist so Frequenzkompensiert das er bei> der Verstaerkung 1 stabil arbeitet. Du hast jetzt aber eine weiter> Verstaerkung in deinem Kreis eingebaut mit den beiden Transistoren.> Dadurch wird die Schaltung instabil. Du must jetzt eine weitere externe> Frequenzkompensation hinzufuegen.
Hallo Helmut,
heißt das, dass auch die Schaltung von Thomas in dieser Form nicht
stabil sein wird?
Wie müßte die Frequenzkompensation (wahrscheinlich in Form von
Kondensatoren) dann aussehen bzw. berechnet werden?
Viele Grüße,
Andreas
Andreas N. schrieb:> Hallo Helmut,> heißt das, dass auch die Schaltung von Thomas in dieser Form nicht> stabil sein wird?
Da ist ein reiner Impedanzwandler drin. Der hat eine Verstaerkung von 1.
Deshalb ist diese Schaltung stabil mit ohmischer Last.
Andreas N. schrieb:> Wie müßte die Frequenzkompensation (wahrscheinlich in Form von> Kondensatoren) dann aussehen bzw. berechnet werden?
Im einfachsten Fall ein Kondensator parallel zu R8.
> Andreas N. schrieb:>> Wie müßte die Frequenzkompensation (wahrscheinlich in Form von>> Kondensatoren) dann aussehen bzw. berechnet werden?>> Im einfachsten Fall ein Kondensator parallel zu R8.
Das hatte ich auf einer realen Testschaltung ausprobiert - bringt
nichtst, egal wie groß der Kondensator gewählt wird.
--> liegt wahrscheinlich an den nichtinvertierenden Verstärker (der
immer eine Verstärkung von mindestens 1 hat - egal wie groß der
Kondensator ist...)
Mein nächster Versuch wird dann wohl die asymetrische
Versorgungsspannung sein.
(Der Sinn der 100 Ohm würde mich trotzdem interessieren... :-) )
Viele Grüße,
Andreas
Andreas N. schrieb:> Das hatte ich auf einer realen Testschaltung ausprobiert - bringt> nichtst, egal wie groß der Kondensator gewählt wird.
Du must versuchen die zusaetzliche Verstaerkung deiner beiden
Transistoren zu begrenzen.
Die ist grob:
R2 Ut/Ic
Vt = ----- x ---------
R1 R10
Ut = Temperaturspannung 25mV
Ic = Kollektorstrom
Das ergibt schon maechtig was an zusaetzlicher Verstaerkung. Da kann
schon was in die Begrenzung gehen ohne das dass C was ausrichten kann.
Im einfachsten Fall gibst du den 2. Transistor mal einen
Emitterwiderstand.
Hallo Andreas,
die Schaltung von Thomas bzw. was Du verlinkt hast sollte funktionieren.
Ich hab das Ding von Thomas mal in LTSpice simuliert; im Anhang der Plot
vom Loop-Gain. Als Opamp habe ich TL081 und als Transistoren BC337/BC559
genommen. Das Problem bei diesen Schaltungen: Die Kapazitäten im
Transistor bewirken zusätzliche Phasenverschiebungen. Oszillieren tut
die Schaltung, wenn die Phasenverschiebung 180° erreicht wenn die
Schaltung bei dieser Frequenz noch mehr als 0dB Verstärkung hat. In
diesem Fall wird aus der negativen Rückkopplung eine positive. Wie Du in
dem Bild siehst ist die Phasenverschiebung ca. 100° wo der loop gain
(also Verstärkung einmal durch Op-Amp, Endstufe + Rückkopplungsnetzwerk)
0dB erreicht. Die Stabilität hängt von den verwendeten Transistoren ab:
Kleinsignaltransistoren sollten problemlos sein, aber wenn Du auf die
Idee kämst da langsame integrierte Darlingtons reinzutun sieht das schon
ganz anders aus.
Kleine Widerstände (47-100R) an der Basis beider Transistoren sind in
jedem Fall eine gute Idee. Operationsverstärker mögen keine kapazitiven
Lasten. Der Widerstand gibt eine frequenzunabhängige Impedanz während
die Impedanz der (kapazitiven) Basis mit der Frequenz abnimmt und bei
einem Emitterfolger negativ werden kann, insbesondere wenn der Emitter
wiederum eine kapazitive Last sieht. In solchen Fällen kann auch ein
Emitterfolger wunderbar im MHz-Bereich schwingen!
Hallo zusammen,
ich habe die Testschaltung mit asymetrischer Versorgung des OPs (noch
ohne 100 Ohm Basis Widerstände) aufgebaut.
Es funktioniert bestens.
In der nächsten Version werde ich dann die 100 Ohm Widerstände mit rein
nehmen (und ein paar Bauteile zum ESD-Schutz...).
@rotzie: Vielen Dank für Deine ausführliche Erklärung! Das hat mir sehr
viel für das Verständnis der Schaltung gebracht!
--> Die Sache mit den Darlington habe ich tatsächlich schon mal
aufgebaut - und dabei recht seltsame Verhaltensweisen beobachtet - jetzt
weiß ich warum... :-)
Viele Grüsse und schönes Wochenende,
Andreas
Hallo Zusammen,
ich hätte noch eine kleine (Zusatz-)Frage:
Wenn man die Gegentaktendstufe kurzschlussfest machen möchte - den
Ausgangstrom also auf max. z.B. +-30mA begrenzen möchte:
Wie würdet Ihr dies machen?
Meine Idee war, dies mit einem (bzw. zwei) simplen LM317 zu machen.
Leider sind die 3,5 Volt, die am LM317 abfallen recht ungünstig.
Ausserdem habe ich keine wirklich sinnvolle Stelle gefunden, an der der
LM317 sinnvoll platziert werden könnte.
--> es fließt immer auch ein Strom über einen Emiter der Transitoren
zurück zum OP...
Wenn man NACH der Endstufen (also auch NACH der Rückkopplung des
Verstärkers) es machen würde, dann wäre der Spannungsabfall dieser
Schaltung (der ja auch Temperaturabhängig ist...) ein Problem.
Kann mir jemand mit einer guten Idee weiter helfen?
Viele Grüße,
Andreas
Bei der Gegentaktendstufe Emitterwiderstände einbauen, und mit dessen
Spannungsabfall einen Transistor ansteuern, der die Basis der
Endtransistoren gegen den Ausgang zieht. Schaue mal in übliche
Schaltbilder konventioneller NF Endstufen.
Das hat den Vorteil, dass sich der Ausgangswiderstand der Endstufe nicht
erhöht. Lediglich der Aussteuerungsbereich verringert sich um 2* 0,7V.
Das ist der Betrag, der bei maximal gewollten Strom an den
Emitterwiderständen abfallen muss. Die Strombegrenzungswiderstände
brauchen ja genau diese Spannung, ab der sie leitend werden.
Ralph Berres
Ralph Berres schrieb:> Bei der Gegentaktendstufe Emitterwiderstände einbauen, und mit dessen> Spannungsabfall einen Transistor ansteuern, der die Basis der> Endtransistoren gegen den Ausgang zieht. Schaue mal in übliche> Schaltbilder konventioneller NF Endstufen.
Hallo Ralph,
dies habe ich schon mal aufgebaut. Da gibt es aber einige Probleme (vor
allem, weil ich eine Ub von zur Zeit +35V und -5V verwende).
Im Kurzschlussfall (Ausgang auf Masse gelegt) fließt der über die
"strombegrenzer-Transistoren" eingestellte Strom PLUS der Strom, der
über die BE-Strecke und deren Vorwiderstand zum OP-Ausgang abfließt.
Ich habe ermittelt/Simuliert, dass der Vorwiderstand HÖCHSTENS 1kOhm
sein darf. Wenn es größer ist, dann schingt die Schaltung. Das heißt, es
kann hier ein Strom von bis zu 35mA zusätzlich fließen.
Dies macht aber der aktuelle OP nicht mit - und der Widerstand wird auch
heiß bzw. müßte größer (1206 oder so) ausgelegt werden.
>> Das hat den Vorteil, dass sich der Ausgangswiderstand der Endstufe nicht> erhöht. Lediglich der Aussteuerungsbereich verringert sich um 2* 0,7V.> Das ist der Betrag, der bei maximal gewollten Strom an den> Emitterwiderständen abfallen muss. Die Strombegrenzungswiderstände> brauchen ja genau diese Spannung, ab der sie leitend werden.>> Ralph Berres
Ich habe das ganze mit FETs (anstatt bibolaren Transistoren)
ausprobiert. Das würde wunderbar gehen. Hier fließt über die GS-Strecke
kein Strom ab.
ABER:
Die maximale GS-Spannung liegt (laut Datenblatt) bei +-20V --> ich nutze
aber +35V/-5V. Ich habe KEINE FETs gefunden, die eine größere
GS-Spannung als +-20V vertragen. Oder kennt jemand einen?
Ich müßte also die GS-Spannung am FET begrenzen.
Würde ich dies mit einer (bzw. zwei gegensinnig in Reihe geschalteten)
Zenerdioden machen, dann habe ich wieder das selbe Problem wie mit den
bipolaren Transistoren - es fließt ein Strom zum OP-Ausgang :-((
Langsam fällt mir nix mehr ein.
Ich bin kurz davor, richtig dicke FETs zu nehmen - und den Strom mit
einem (bzw. zwei) PTCs (oder einer elektronischen Sicherung) zu
begrenzen.
Schön wäre das aber nicht... :-(
Vielleich hat ja doch noch jemand eine Idee für mich. Ich würde mich
freuen!!!
Viele Grüße,
Andreas
Es gibt meines Wissens keine MOSFETs mehr mit hoher Vgs. Zumindest
sicher nicht im Niedrigspannungsbereich so bis 100V. Vor Äonen hatten
die ersten Siliconix PowerMOSFETs Vgs=40V.
Andreas N. schrieb:> Wenn man die Gegentaktendstufe kurzschlussfest machen möchte - den> Ausgangstrom also auf max. z.B. +-30mA begrenzen möchte:> Wie würdet Ihr dies machen?
Emitterwiderstand einbauen, der dann einem zweiten (kleinen Transistor)
eine Basisspannung gibt. Überschreitet diese Spannung die Flussspannung
der BE-Strecke, schaltet der zweite Transistor dem ersten, großen die
Basis weg.
Das ganze darf er natürlich nur über einen Basiswiderstand machen, weil
du sonst deinen Opamp kurzschließt.
Schaltung siehe: [[Konstantstromquelle#Konstantstromquelle mit bipolaren
Transistoren]].
Andreas N. schrieb:> Hallo Ralph,>> dies habe ich schon mal aufgebaut. Da gibt es aber einige Probleme (vor>> allem, weil ich eine Ub von zur Zeit +35V und -5V verwende).>> Im Kurzschlussfall (Ausgang auf Masse gelegt) fließt der über die>> "strombegrenzer-Transistoren" eingestellte Strom PLUS der Strom, der>> über die BE-Strecke und deren Vorwiderstand zum OP-Ausgang abfließt.
Hast du das so gemacht wie z.B. in
http://www.elektronikinfo.de/audio/verstaerker.htm#Ziel1
Schaue nach den grünen Transistoren im Schaltungsbeispiel.
Allerdings gehören noch Basiswiderstände von ca 1Kohm zwischen
Emitterwiderstände und Basis der grünen Transistoren.
Sollte das ganze schwingen, dann schalte man noch einen Kondensator von
ca 100pf von der Basis zu Emitter der grünen Transistoren.
Das ist eine Standartschaltung , welche weit verbreitet ist, und bei mir
immer zuverlässig funktioniert hat.
Ralph Berres
Ralph Berres schrieb:> Hast du das so gemacht wie z.B. in> http://www.elektronikinfo.de/audio/verstaerker.htm#Ziel1> Schaue nach den grünen Transistoren im Schaltungsbeispiel.
Hallo Ralph,
so hatte ich es (auch) probiert.
> Allerdings gehören noch Basiswiderstände von ca 1Kohm zwischen> Emitterwiderstände und Basis der grünen Transistoren.> Sollte das ganze schwingen, dann schalte man noch einen Kondensator von> ca 100pf von der Basis zu Emitter der grünen Transistoren.
Dieser Hinweis war super! Jetzt kann ich die Schaltung auch mit größeren
Basiswiderständen (und somit verringertem Strom zum OP-Ausgang)
verwenden.
> Das ist eine Standartschaltung , welche weit verbreitet ist, und bei mir> immer zuverlässig funktioniert hat.>> Ralph Berres
Vielen Dank nochmal für Deine Anregungen - ich wünsche Dir ein schönes
WE!
Viele Grüße,
Andreas
Andreas N. schrieb:> Vielen Dank nochmal für Deine Anregungen - ich wünsche Dir ein schönes>> WE!
Ich dir auch. Und viel Erfolg beim vermehren der gewonnene
Erkentnisse:-).
Ralph Berres
versuch1.png
(3,2 KB)
