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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik opamp: spannungsfolger


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von Martin (Gast)


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Hallo,

welchen Sinn hat ein Widerstand im Rückkopplungspfad eines
als Spannungsfolgers beschalteten Opamps?

Gruß + Danke

von Thomas S. (thom45)


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Martin schrieb:
> Hallo,
>
> welchen Sinn hat ein Widerstand im Rückkopplungspfad eines
> als Spannungsfolgers beschalteten Opamps?
>
> Gruß + Danke

Hallo Martin,

Im Prinzip hat es keinen Sinn. Beim Betrachten des elektronischen 
Umfeldes um diesen Spannungsfolger, könnte es einen Sinn ergeben. Auch 
wichtig ist der Opamp-Typ.

Ich denke mit wesentlich mehr Infos, kommen wir eher ein Stück der 
Lösung näher.

Gute Nacht und Gruss bis morgen
im Laufe des Tages wieder...
Thomas

von Martin B. (statler)


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Der wirkt zusammen mit der parasitären Kapazität an den Eingängen als 
Tiefpass und unterdrückt die Schwingneigung.

von Salewski, Stefan (Gast)


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Eventuell geht es um den Offset-(Drift) durch die Eingangsruheströme des 
OP.

von Kai K. (klaas)


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>Der wirkt zusammen mit der parasitären Kapazität an den Eingängen als
>Tiefpass und unterdrückt die Schwingneigung.

Genau das Gegenteil ist richtig: Er erzeugt mit der Eingangskapazität 
eine gefährliche Phasendrehung, die die "phase margin" aufzehrt und die 
Schaltung instabiler macht. Deswegen darf dieser Widerstand gewöhnlich 
nur recht klein sein.

In Figure 6 ist erklärt, warum man manchmal einen Widerstand einfügt:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa27.pdf

Manchmal findet man auch einen größeren Widerstand, um den Einfluß der 
"input bias currents" auf die Offsetspannung zu minimieren. Aber dann 
muß gewöhnlich mit einem zusätzlichen Cap eine "phase lead" Kompensation 
durchgeführt werden, um den "phase lag" durch den Widerstand wieder 
rückgängig zu machen.

von Salewski, Stefan (Gast)


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Kai Klaas schrieb:
> Genau das Gegenteil ist richtig: Er erzeugt mit der Eingangskapazität
> eine gefährliche Phasendrehung, die die "phase margin" aufzehrt und die
> Schaltung instabiler macht. Deswegen darf dieser Widerstand gewöhnlich
> nur recht klein sein.

Danke für den Hinweis -- mir war das auch eher so rum in Erinnerung, 
aber einige Leute können mit ihren Behauptungen einen echt verwirren.

von Thomas S. (thom45)


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Kai Klaas schrieb:
> In Figure 6 ist erklärt, warum man manchmal einen Widerstand einfügt:
>
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa27.pdf

Hab's grad gelesen. Das ist ein gutes Argument dafür, wenn es am Eingang 
diese antiparallel geschalteten Schutzdioden drin hat.

Bei Opamps ohne diese Schutzdioden, weil nämlich die differenzielle 
Spannung bis zu den Grenzen von +Ub und -Ub (symmetrische Speisung) 
zulässig sind, ist dieses Argument hinfällig.

Genau so etwas war mein Grund zur Bitte, etwas mehr von der Schaltung zu 
zeigen, weil dann wäre es einem vielleicht eher aufgefallen, wo der Hase 
im Pfeffer liegt.

Gruss
Thomas

von Achim S. (Gast)


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Wnn es sich um einen Opamps mit Stromrückkopplung handelt, dann wird 
über diesen Widerstand die Bandbreite festgelegt (siehe z.B. S. 12 des 
folgenden Datenblatts
http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD811.pdf

Wie Thomas schon schreibt kann dieser Widerstand also je nach Schaltung 
und Opamp verschiedene Funktionen haben (oder überflüssig sein)

von Thomas S. (thom45)


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Achim S. schrieb:
> Wie Thomas schon schreibt kann dieser Widerstand also je nach Schaltung
> und Opamp verschiedene Funktionen haben (oder überflüssig sein)

Darum habe ich Martin darum gebeten etwas mehr von der Schaltung 
preiszugeben, weil dann käme man mit weniger Folluw-Ups-To schneller zum 
Ziel.

Allerdings hat zu wenig Information manchmal auch Vorteile, dass alle 
Teilnehmenden von einer Frage, weil differenzierter beantwortet, mehr 
davon lernen. Bei mir war es jedenfalls so.

Gruss
Thomas

von Martin (Gast)


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Danke erstmal für die Beiträge.
Ich konnte nicht früher sie mir durchlesen.

Die Schaltung habe ich flüchtig auf der Arbeit gesehen und mich
darüber gewundert. Ich kann sie daher nicht hier wiedergeben.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa27.pdf
An sich, ist die Schaltung wie in Figure6.
Ob da 2 Antiparallele Diode drin sind, weiß ich nicht.

Eine richtige Erklärung bitte das Datenblatt jedoch nicht.
Transient conditions can cause feedthrough due to the amplifier’s
finite slew rate. When using the OPA27 as a unity-gain buffer
(follower)  a  feedback  resistor  of  1kΩ  is  recommended,  as
shown in Figure 6.

Was hat endliche Slew-Rate mit Feedthrough zu tun?
Ich verstehe nur, dass die Intension diesen Widerstand da einzubauen,
mit Wunsch zu tun hat, dieses "Feedthrough" Effekt zu begrenzen.
Wenn ich die Beiträge richtig interpretiere, meint ihr, dass R zusammen
mit C an den Eingängen einen Tiefpass bildet, diese Transienten nicht
an den Ausgang weiterzureichen(?) Korrekt?

Gruß,
Martin

von Ulrich (Gast)


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Durch die begrenzte Bandbreite bzw. Slew rate (oder ggf. auch zu viel 
Last) kann das Ausgangssignal von Eingangssignal abweichen. Wird die 
Differenz zu groß ist das direkte Feedthrough durch die Schutzdioden 
möglich - je nach Anwendung ist das unerwünscht weil dadurch z.B. der 
Eingang stärker als sonst belastet wird. Dies kann z.B. bei einer 
Kapazitiver Kopplung an Eingang den DC Pegel verschieben.

von Salewski (Gast)


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Martin schrieb:
> Korrekt?

Na das Problem bei dem OP ist doch wohl, dass die Potentialdifferenz an 
den beiden Eingängen nur maximal einige hundert Millivolt betragen darf 
-- sonst werden die Eingangsdioden beschädigt. Und wenn man jetzt einen 
Puls direkt an den  + Eingang legt und eine direkte Verbindung vom 
Ausgang zum - Eingang hat? Na der Ausgang kann natürlich nicht ohne 
Verzögerung reagieren wegen endlicher Slewrate und hat zunächst noch das 
ursprüngliche Potential, das so ebenfalls noch am - Eingang anliegt. Der 
Rückkoppelwiderstand begrenzt den maximal fliessenden Strom und 
verhindert die Beschädigung.

von Thomas S. (thom45)


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Hallo Martin,

Martin schrieb:

> Die Schaltung habe ich flüchtig auf der Arbeit gesehen und mich
> darüber gewundert. Ich kann sie daher nicht hier wiedergeben.
>
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa27.pdf
> An sich, ist die Schaltung wie in Figure6.
> Ob da 2 Antiparallele Diode drin sind, weiß ich nicht.

Aber natürlich gibt es diese beiden Dioden. Betrachte dazu die 
Grundschaltung auf Seite 1.

> Eine richtige Erklärung bitte das Datenblatt jedoch nicht.

Das ist aber überhaupt nicht untypisch für ein Datenblatt...

>
> Transient conditions can cause feedthrough due to the amplifier’s
> finite slew rate. When using the OPA27 as a unity-gain buffer
> (follower)  a  feedback  resistor  of  1kΩ  is  recommended,  as
> shown in Figure 6.
> 

Figure 6 ist eigentlich selbsterklärend. Es geht also darum zu 
verhindern, dass während des Einschwingvorganges bei einer 
steilflankigen Änderung der Eingangsspannung, kein temporär zu hoher 
Strom vom Ausgang in das Diodennetzwerk hineinfliessen kann.

Das würde dann passieren, wenn die Flankensteilheit der Eingangsspannung 
diejenige der Slewrate übersteigt.

> Was hat endliche Slew-Rate mit Feedthrough zu tun?

Mir ist nicht so ganz klar, was hier mit dem Begriff gemeint ist. Jedoch 
von der Logik her, finde ich, es hat mit dem zu tun, das ich grad eben 
beschrieben habe.

Mit Feedthrough wird wohl die Auswirkung am Ausgang von der 
Zustandänderung am Eingang gemeint sein. Ich kenne diesen Begriff vor 
allem von den SC-Filtern als Clock-Feedtrough. Hier ist gemeint die 
Auswirkung der Clockspannung auf den Filterausgang.

> Ich verstehe nur, dass die Intension diesen Widerstand da einzubauen,
> mit Wunsch zu tun hat, dieses "Feedthrough" Effekt zu begrenzen.

Wenn es mit dem zu tun, was ich beschrieben habe, dann stimmt das so 
auch.

> Wenn ich die Beiträge richtig interpretiere, meint ihr, dass R zusammen
> mit C an den Eingängen einen Tiefpass bildet, diese Transienten nicht
> an den Ausgang weiterzureichen(?) Korrekt?

Nein, diese Logik stimmt nicht. Jemand hat richtig erklärt, dass die 
Phasenverschiebung, die dabei auftritt, erst recht zur Oszillation 
führen würde.

Nutzbares Beispiel: Ein RC-Glied zwischen Aus- und invertierenden 
Eingang. Dazu eine kleine Hysterese, erzeugt durch ein 
Mitkopplungs-Netzwerk vom Aus- zum nichtinvertierenden Eingang erzeugt 
einen Rechteckgenerator. Eine solche Schaltung kann man hier sehen:
Beitrag "was macht diese OP Schaltung?"

von Ulrich (Gast)


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Die endliche Slew rate ist einer der Gründe wieso die Schutzdioden 
zwischen den Eingängen ansprechen können. Der Spannungsfolger kann halt 
einer sehr steilen Flanke nicht folgen sonder gibt maximal die 
Anstiegsgeschwindigkeit der Slew rate.

Es gibt allerdings noch andere mögliche Ursachen die den Spannungsfolger 
Überfordern können.

von Thomas S. (thom45)


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Ulrich schrieb:
> Die endliche Slew rate ist einer der Gründe wieso die Schutzdioden
> zwischen den Eingängen ansprechen können. Der Spannungsfolger kann halt
> einer sehr steilen Flanke nicht folgen sonder gibt maximal die
> Anstiegsgeschwindigkeit der Slew rate.

Danke für diese knappe Zusammenfassung. Ich habe dieses Verhalten auch 
beschrieben, aber etwas umständlich...

> Es gibt allerdings noch andere mögliche Ursachen die den Spannungsfolger
> Überfordern können.

Wenn man will, gelingt es einem leicht den Opamp die ewigen 
Elektronenjagdgründe zu befördern. :-)

Gruss
Thomas

von martin (Gast)


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Danke für die anschaulichen Erklärungen :-)

Gruß

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