Hallo! Ich habe eine Schaltung vor mir liegen, in der eine Versorgungsspannung aus einem DAC über einen Op Amp (AD8397 als Impedanzwandler) auf den Eingang eines ICs geht. Ist die Spannung einmal eingestellt, bleibt diese konstant. Das IC zieht alle paar ms für die Dauer von einigen 100ns einen Strom von ca. 100mA. Dafür befindet sich am Pin des ICs ein Kondensator mit einer Kapazität von 4,7µF, der die nötige Energie liefert. Mich wundert nun etwas, dass, bedingt durch die hohe kapazitive Last, der Op Amp nicht anfängt zu schwingen. Kann mich jemand aufklären? Exemplarische Schaltung ist angehängt.
Angehängte Dateien:
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AD8397.png
63 KB
Mich wundert, warum Du eine Schwingung erwartest. Da ist doch nichts drin, was Schwingen soll.
M. D. schrieb: > Mich wundert nun etwas, dass, bedingt durch die hohe kapazitive Last, > der Op Amp nicht anfängt zu schwingen. Bist du dir da sicher das er nicht schwingt? Schon mal Stromaufnahme gemessen?
Stefan Frings schrieb: > Mich wundert, warum Du eine Schwingung erwartest. Da ist doch nichts > drin, was Schwingen soll. In vielen Datenblättern ist aber durchaus eine maximale kapazitive Last angegeben bzw. das Einschwingverhalten beschrieben für verschiedene Werte. Es gibt aber auch OpAmps, welche dafür ausgelegt sind kapazitive Lasten zu treiben. Insgesamt hat das mit dem OpAmp selbst zu tun bzw. mit seiner internen Regelung. Jenachdem wie die Aufgebaut ist, wird sie schneller oder langsamer instabil. => Regelungstechnik ansehen ;-) Hast du die Schaltung mal simuliert? Tritt da auch kein Schwingen auf?
Was hast du dir genau angeschaut, den Einschaltvorgang oder irgend wann später im statischen Zustand gemessen? Schwingen bedeutet nicht, dass der OP-Amp instabil sein muss. Bei dem großen Filter am Eingang kann es sein, dass der nichtmal beim Einschalten schwingt.
OpAmps KOENNEN schwingen, MUESSEN aber nicht. Es gibt jede Menge Schaltungen, bei denen der interne Frequenzgang des standard-Opamp zu Schwingungen führt. Offensichtlich ist der AD8397 von seinem Innenaufbau so konzipiert, dass er bei diesem Anwendungsfall nicht schwingt (siehe Datenblatt). Man findet in Datenblättern von Opams oft den Hinweis, dass sie für Verstärkungsfaktoren von z.B. kleiner als Vier nicht verwendbar sind. Ein Mittel, die Schwingsicherheit zu erhöhen ist z.B. intern ein Widerstand, so 100 Ohm, in reihe zum Ausgang des Opamp. Anscheinend hat der AD... solch eine Schaltung bereits intern. Oder die Grenzfrequenzen der internen Stufen des Opamp sind so gestaffelt, dass immer genügend Abstand zum Schwingeinsatz gegeben ist.
Ob ein OP mit kapazitiver Last schwingt, hängt von vielen Faktoren ab. Das ist zum einen der OP selber (Ausgangs-Widerstand, Frequenzgang, ...), zum anderen die Kapazität des Kondensators und der ESR und auch die ohmsche Last, die zusätzlich zum Kondensator anliegt. Sehr oft ist es so, dass die Schwingung nur in einem bestimmten Kapazitäts-Bereich auftritt, bei sehr kleinen und sehr großen Kapazitäten ist die Schaltung stabil. Dein Kondensator mit 4,7 uF ist schon ziemlich groß, der kritische Bereich liegt meistens so in der Größenordnung von 100 nF.
Johannes E. schrieb: > bei sehr kleinen und sehr großen > Kapazitäten ist die Schaltung stabil. Kann ich bestätigen. Wenn man die Schaltung brutal immer langsamer macht, hört sie irgendwann auch wieder auf zu schwingen, nur ist die Regelung dann entsprechend langsam. Solange das die Funktion nicht beeinträchtigt, ist das durchaus eine mögliche Lösung und einfacher zu realisieren als andere Kompensationsmassnahmen. Gruss Reinhard
Standardmaessig setzt man einen Widerstand vor den Kondenser. Der ist damit etwas entkoppelt. Man braucht die Bandbreite ja eh nicht..
meckerziege schrieb: > Es gibt aber auch OpAmps, welche dafür ausgelegt sind kapazitive Lasten > zu treiben. Man kann diesen Zustand auch mit einem ganz normalen Opamp selbst realisieren. Mehr dazu hier, wenn sich jemand dafür interessiert: "Operationsverstärker II: Die Gain- und DC-Offsetabstimmung und die kapazitive Belastung (Lead-Kompensation)" http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa2.htm Siehe Bilder 9 und 10 mit den zugehörigen Kapitel.
Johannes E. schrieb: > Sehr oft ist es so, dass die Schwingung nur in einem bestimmten > Kapazitäts-Bereich auftritt, bei sehr kleinen und sehr großen > Kapazitäten ist die Schaltung stabil. Dein Kondensator mit 4,7 uF ist > schon ziemlich groß, der kritische Bereich liegt meistens so in der > Größenordnung von 100 nF. Das hat damit zu tun, dass jeder Verstärker auch die Eigenschaft einer Induktivität besitzt, weil die Ausgangsimpedanz nimmt zu, je höher die Frequenz ist. Kondensatoren parallel zum Ausgang können daher kritisch sein, weil Resonanz entsteht und dies zum Schwingen führen kann. Bevor es soweit ist, macht sich bei steilflankiger Eingangsspannungsänderung am Ausgang ein aperiodisches Einschwingen mit typisch höheren Amplituden bemerkbar. Ich habe zu diesem Thema vor einigen Jahren einen speziellen Elektronik-Minikurs geschrieben den ich empfehle: "Ein DC-Spannungsregler ist auch eine Induktivität!" http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/uregindu.htm Es geht hier zwar um Spannungsregler. Auch der hat schliesslich ebenso einen Verstärker mit den selben induktiven Eingenschaften, wie eben erwähnt. Erklärt wie die ganze Angelegenheit mit einem Opamp ab Kapitel "Experiment mit einem Operationsverstärker". Gruss Thomas
Vielen Dank schon mal für die vielen Antworten. Gemessen habe ich das Verhalten im eingeschalteten, statischen Zustand. Mir geht es darum, dass ich den AD8397 durch einen anderen OP Amp mit geringer Temperaturdrift ersetzen möchte. (Für den AD8397 gibt es im Datenblatt überhaupt keine Angabe zur Temperaturdrift) Dabei möchte ich natürlich nicht Gefahr laufen, dass die gesamte Schaltung durch einen anderen OP Amp anfängt zu schwingen.
Hallo, in der letzten TI Newsletter wurde etwas zum Problem mit kapazitiven Lasten aufgezeigt. Bypass Capacitors… yes, but why? http://e2e.ti.com/blogs_/b/thesignal/archive/2013/04/23/bypass-capacitors-yes-but-why.aspx?HQS=hpa_thesignal_130427&DCMP=mytinwsltr_05_11_2013&sp_rid_pod3=LTIxOTUzNzg2NzQS1&sp_mid_pod3=4968551 Hier wird es anschaulicher. Taming Oscillations—the capacitive load problem: http://e2e.ti.com/blogs_/b/thesignal/archive/2012/06/05/taming-oscillations-the-capacitive-load-problem.aspx Gruss Klaus.
M. D. schrieb: > Mir geht es darum, dass ich den AD8397 durch einen anderen OP Amp mit > geringer Temperaturdrift ersetzen möchte. (Für den AD8397 gibt es im > Datenblatt überhaupt keine Angabe zur Temperaturdrift) Meinst Du die Offsetspannungsdrift? Da gibts beim AD8397 die Angabe von 2,5mV über den vollen Temperaturbereich. Gruss Harald
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