Hallo! Zur Bestimmung des Ausgangswiderstands eines Verstärkers (Brauch man ja wenn z.B. nach dem Verstärker ein Filter was eine bestimmte Eingangsimpedanz sehen will, kommt) habe ich eine AC-Stromquelle mit deutlich kleinerem Quellenstrom als der Hauptausgangsstrom des Verstärkers parallel angehangen. Die Frequenz dieser Quelle ist die Nennfrequenz, wo mich das Verhalten des Verstärkers interessiert. Den Verstärkereingang fahre ich mit einer Rampe von der negativen Sättigung zur positiven Sättigung durch. Dazu wurde der Eingangs DC-Trennkondensator durch einen Widerstand mit equivalentem Wert des Kondis bei der Nennfrequenz des Verstärkers definiert, so daß man die Rampe durchfahren kann mit DC-Kopplung. Diese Rampe ist deutlich langsamer als das AC-Signal. Am Ausgang des Verstärkers hat man also dann ne Spannungsrampe mit einem kleinen AC-Ripple drauf. Den Ausgangswiderstand kann man nun an einer gewünschten Stelle so bestimmen: Vpp des AC-Signals teilen durch Ipp der Stromquelle. Der höchste momentane Ausgangswiderstand befindet sich dann bei der halben Betriebsspannung bzw. Nullpotential bei bipolarer Versorgung des Verstärkers. Für den Durchschnittswert nahm ich dann die Hälfte des berechneten Ausgangswiderstand. Problem: SPICE kann das nicht automatisch berechnen, denn die Rampe überlagert das Nutzsignal deutlich. Ein probehalber angeschlossenes RC-Tiefpaßfilter entfernt zwar die Rampe erfolgreich, erzeugt leider aber auch ne Phasenverschiebung, die man nur noch händisch korrigieren kann. Also einfach U durch I funzt dort programmatisch nicht mehr. An der Stromquelle ein gleiches RC-Filter ranhängen, geht auch nicht, denn dort ist die Impedanz eine andere. Gibt es ne einfachere Methode? Mir erscheint obiges Verfahren doch als sehr umständlich! Der Ausgangswiderstand als frequenzabhängige Kurve wäre mir noch lieber. Da ich mit LTspice arbeite, kann es auch eine Methode sein, die nur mit diesem Programm geht. Danke.
Warum misst du nicht einfach mal die Ausgangsspannung im Leerlauf und einmal mit einem parametrisch variiertem, AC-gekoppeltem Lastwiderstand? Der Lastwiderstand, bei dem sich die Ausgangsspannung gegenüber dem Leerlauf halbiert hat, ist der Ausgangswiderstand des Verstärkers (einfacher Spannungsteiler mit 2 gleichen Widerständen). Aber wie so oft bei dir, bin ich mir nicht sicher, ob ich dich richtig verstanden habe.
Hallo ArnoR!
Hat das einen speziellen Grund, daß zwei unterschiedliche
Lastwiderstände durchlaufen werden? Geht es nicht mit {R=unendlich, Rx}?
Weiß nicht so recht. Brechen wir die Sache erstmal runter zu der Frage,
wie man in einer AC-Analyse den Ausgangswiderstand frequenzabhängig
gezeigt bekommt. Mit deinem Ansatz geht das wohl so nicht, da ich dann
zwei unabhängige Kurven habe und die nicht mathematisch zusammenfassen
kann. Zumindet LTspice kennt dafür kein Kommando.
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NE5532_Rout.png
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Ich habe mal in der AC-Analyse am Ausgang die AC-Stromquelle auf 1 gesetzt und laufen lassen. Wenn ich nun die Ausgangsspannung ploten lasse, bekomme ich eine Kurve die nach rechts abfällt. Bei der gewünschten Nennfrequenz kommt der richtige Wert raus (Spannungsangabe entspricht Widerstand, da V=R*I). Das für meine Schaltung. Damit du es selber testen kannst, nehmen wir den NE5532 als Buffer (Minuseingang an Ausgang angeschlossen): Wenn ich das mit einem NE5532 mache und mir den Ausgangswiderstand jenseits seiner Grenzfrequenz (Das ist laut TI-Modell bei ca. 100MHz beginnend) ansehe, dann zeigt die Simulation ca. 50 Ohm dort an. Ist das richtig? Kurve 2 ist das TI-Modell. Links regelt der OpAmp vollständig aus. Rechts wirken nur noch die Serienwiderstände der Ausgangsstufe und die parasitären Kapazitäten dort. Die Transen arbeiten bei 100MHz ja nicht mehr.
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Abdul K. schrieb: > wie man in einer AC-Analyse den Ausgangswiderstand frequenzabhängig > gezeigt bekommt. Aha, oben war zunächst nur von einer Frequenz die Rede: > Die Frequenz dieser Quelle ist die > Nennfrequenz, wo mich das Verhalten des Verstärkers interessiert. OPVs haben ohne Gegenkopplung recht große Ausgangswiderstände von einigen Ohm bis in den kOhm-Bereich. Erst durch Gegenkopplung wird der auf brauchbar niedrige Werte verringert. Weil der Gegenkopplungsgrad aber mit der Frequenz abnimmt, steigt der Ausgangswiderstand von OPVs oberhalb der ersten Polfrequenz (Größenordnung 10Hz) proportional zur Frequenz. Es reicht also im Prinzip bei einer geeigneten Frequenz den Ausgangswiderstand zu messen und den dann für alle anderen Frequenzen einfach zu berechnen. Wenn du breitbandig einen bestimmten Ausgangswiderstand brauchst, musst du einen geeigneten OPV nehmen, diesen entsprechend gegenkoppeln und einen Widerstand von der gewünschten Größe zum Ausgang in Reihe schalten. Oder eine Schaltung nehmen die das "von Hause aus" liefert (z.B. Emitterschaltung). Aber vermutlich gehts wieder um irgendwelche geheimen Spezialschaltungen (CMOS-Gatter-Verstärker oder so), bei denen alles ganz anders ist.
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Endstufe_ELV_FG7002.png
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Ja, danke. Du kommst meiner Frage ziemlich nah. Nichts geheimes diesmal, schlicht Grundlagen (Aber hast ein gutes Gedächtnis, bravo!). Die Frage ist ja wie muß der Verstärker aussehen, wenn hinter ihm ein Filter steckt das gerne einen bestimmten Abschlußwiderstand sieht. Nun gibts ja viele Verstärkeranwendungen, wo dieser mit Großsignalen betrieben wird. z.B. alle Audio-Endstufen, rein wegen dem Wirkungsgrad. Dann schwankt der Rout drastisch je nach Punkt in der Periode des Eingangssignals. Das wiederum verändert die Anpassung an das Filter. Vermutlich steigen auch die Verzerrungen im Verstärker, wenn er keine konstante Last sieht! Vor kurzem bin ich über Filter gestolpert, die passiv sind und trotzdem vollständig angepaßt sind, also nicht reflektiv arbeiten. Bislang war mir hier nur der Diplexer mit dieser Eigenschaft bekannt. Wobei wir hier über Wackelstrom reden, sagen wir mal bis 1MHz. Interessant sind also die Effekte, die dann im Filter auftreten. Und prinzipiell Verstärkerschaltungen, die von sich aus einen halbwegs konstanten Ausgangswiderstand besitzen. Einfach den Ausgangswiderstand möglichst niedrig zu designen und dann einen Anpaßwiderstand in Reihe folgen zu lassen, ist zwar strukturell sehr einfach zu verstehen, aber ineffektive Energieverbratung. Da gibts auch so Trickschaltungen, wo dieser Anpaßwiderstand TEILS Teil der Rückkopplung wird. Damit steigt dann der Wirkungsgrad aufkosten der Stabilität. Hm. Wie kriegt man z.B. einen gewünschten impliziten Ausgangswiderstand eines Verstärkers designmäßig hin? Anbei die Endstufe eines Funktionsgenerators, der großsignalmäßig betrieben wird. In der eingezeichneten Stellung des Ausgangsdämpfers hängt die Endstufe direkt am Ausgang und soll da 50 Ohm repräsentieren... Meinung?
Abdul K. schrieb: > Interessant sind also ... > prinzipiell Verstärkerschaltungen, die von sich aus einen halbwegs > konstanten Ausgangswiderstand besitzen. > Wie kriegt man z.B. einen gewünschten impliziten Ausgangswiderstand > eines Verstärkers designmäßig hin? Hatte ich oben schon gesagt: entsprechende Schaltungen nehmen, wie Emitterschaltung. Da ist der Ausgangswiderstand geringfügig kleiner als der Kollektorwiderstand. Abdul K. schrieb: > In der eingezeichneten Stellung des Ausgangsdämpfers > hängt die Endstufe direkt am Ausgang und soll da 50 Ohm > repräsentieren... > > Meinung? Stimmt nicht. Der Ausgang hängt über 39R+5,6R=45R am Ausgang die fehlenden 5R ist der Versärker-Innenwiderstand und C112 kompensiert in einem gewissen Frequenzbereich den Anstieg des Innenwiderstandes mit der Frequenz.
Ah. Da hatte ich doch wirklich die 45R übersehen. Dann ist in dieser Schaltung der Innenwiderstand der beiden Ausgangstransen nahe Null. Was gibt es noch für Möglichkeiten außer der erwähnten Emitterschaltung bzw. knackeharte Rückopplung? Wars das dann schon mit den Möglichkeiten?
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