Hallo, Ich möchte eine Operationsverstärkerschaltung aufbauen, die ein differentielles Signal ca. 40 dB bis zu einer Grenzfrequenz von etwa 500 kHz verstärkt. Ausgesucht habe ich mir dafür den LT6237 von Linear Devices, der (um notfalls noch etwas Reserve zu haben) ein GBW von 215 MHz hat. Der Ausgang geht auf einen AD-Wandler, die dazu nötige Offsetspannung kopple ich am positiven Eingang des OP-Amp ein. Um die 15k Widerstand zur Einkopplung komme ich nicht drumherum, da die Referenzspannung des ADC nur knapp 100µA liefern kann. Einen ersten Ansatz habe ich mit LT-Spice simuliert (siehe Anhang Bild a). Unschön ist da der dicke "Hubbel" in der Verstärkung rund um 700 kHz. Außerdem dreht sich die Phase im verstärkenden Bereich um mehr als 180°, das würde also wohl vermutlich eher ein Oszillator werden!? Im nächsten Schritt habe ich parallel zu R2 einen Kondensator von 15p in die Rückkopplung gelegt, der Hintergedanke dazu: die Verstärkung zu höheren Frequenzen reduzieren, um den Peak bei 700 kHz auszugleichen. Das hat auch funktioniert (siehe Bild b). Am Phasengang hat sich allerdings nicht viel getan. Um bei 0dB Verstärkung eine Phasenreserve > 45° zu erreichen, habe ich die Kondensatoren C4 und C5 hinzugenommen (siehe Bild c). Zu höheren Frequenzen hin sinkt also sowohl die Rückkoppelimpedanz als auch die Eingangsimpedanz ab, dadurch steigt meine Phasenreserve auf ca. 50° - mit dem Nachteil, dass meine Tiefpassflanke nicht mehr so steil ist (ca. 20 dB statt 40 dB / Dekade). Das Finetuning der Werte steht noch aus, aber sind meine Änderungen generell gesagt sinnvoll? Oder gäbe es einen besseren Weg zu einer stabilen Schaltung, der mir nicht die Filtersteilheit so beschneidet? Danke für jede hilfreiche Antwort :)
Hier noch der momentane Stand der Simulation aus LTSpice.
Mit C1 und C2 baust du dir die Probleme selbst ein. Sieh dir einfach mal die Kombination aus R2 und C1 an. Das ist ein Tiefpass, der zu hohen Frequenzen hin das rückgekoppelte Signal in der Phase dreht und damit die Schwingneigung erhöht. Das kompensierst du durch C3 (frequenzkompensierter Spannungsteiler). Außerdem ist dein Bezug auf 0dB falsch. Die Schleifenverstärkung ist hier das Entscheidende und nicht die Schaltungsverstärkung. Der echte 0dB-Schleifenverstärkungspunkt liegt bei 1MHz, anderenfalls wäre Schaltung b auch niemals stabil mit glatten Frequenzgang, weil bei "deinen" 0dB die Phasendrehung etwa 200° wäre.
Angehängte Dateien:
Vielen Dank für die Antwort @ArnoR! ArnoR schrieb: > Mit C1 und C2 baust du dir die Probleme selbst ein. Sieh dir einfach mal > die Kombination aus R2 und C1 an. Das ist ein Tiefpass, der zu hohen > Frequenzen hin das rückgekoppelte Signal in der Phase dreht und damit > die Schwingneigung erhöht. Das Problem ist, das ich darauf nicht verzichten kann, der Tiefpass ist gewollt - die Schaltung soll im Endeffekt eine Grenzfrequenz von ca. 500 kHz haben. > Außerdem ist dein Bezug auf 0dB falsch. Die Schleifenverstärkung ist > hier das Entscheidende und nicht die Schaltungsverstärkung. Danke für den Hinweis! Das ändert natürlich einiges. > Der echte > 0dB-Schleifenverstärkungspunkt liegt bei 1MHz, anderenfalls wäre > Schaltung b auch niemals stabil mit glatten Frequenzgang, weil bei > "deinen" 0dB die Phasendrehung etwa 200° wäre. Da muss ich nochmal kurz nachhaken, da ich mir noch nicht ganz sicher bin, ob ich das richtig nachvollzogen habe. Am besten mit einem Screenshot (siehe Anhang): # Links die originale Schaltung "b" -> Die rote Kurve Vout sollte demnach meinen Closed Loop Gain darstellen # In der rechten Schaltung habe ich zusätzlich eine dicke Induktivität in die Rückkopplung gelegt, um den Rückkopplungspfad AC-mäßig zu öffnen -> Ist das die richtige Methode, um den Open Loop Gain der Schaltung in der Simulation darzustellen? Das wäre dann die blaue Kurve Vol. Der 0dB-Schleifenverstärkungspunkt liegt dort wo sich beide Kurven (Open Loop und Closed Loop) kreuzen, die Phasenreserve lese ich bei der Closed Loop Phase ab. Ergäbe folgende Ergebnisse: 0dB-Schleifenverstärkungspunkt = ca. 1MHz Phasenreserve @ 1 MHz = ca. 70° Wäre die Analyse so richtig?
Besten Dank! Ganz steige ich noch nicht dahinter, aber das hat schonmal ein paar Knoten im Hirn gelöst.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.