Signalverstärker entwickeln

[Tim G. (timmey02)]

Hallo zusammen!

Ich benötige einen Signalverstärker mit folgenden Eigenschaften:

- Verstärkungen (jeweils ca.): 1,10,100,1000
- auch für hohe Frequenzen (=20kHz) geeignet
- möglichst präzise
- geringe Phasenverschiebung

Ich habe mir dazu folgenden Aufbau überlegt:

1. nichtinvertierenden Verstärker mit v=1001
2. davor schaltbare Pi-Abschwächglieder

Für den Verstärker und die Abschwächeglieder sind die Schaltungen im 
Anhang angefügt.

Als Operationsverstärker habe ich den THS3001 ausgewählt. (Datenblatt: 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ths3001.pdf) und zwar aus folgenden 
Gründen:
- hohe slew Rate (6500-V/μs)
- hohe GBW (420 MHz)
- geringe Phasenverschiebung

folgendes Problem tritt auf:
Das Ausgangssignal ist bei geringem Eingangssignal unsymmetrisch (siehe 
Anhang, dort sind die Verläufe der Plots angefügt)

Könnt ihr mir hier weiterhelfen bzw. gibt es noch allgemeine Tipps zur 
Schaltung?

Viele Grüße, Tim

PS: Das ist mein erster Beitrag, also entschuldigt, wenn ich nicht alles 
perfekt beschreibe

[Harald W. (wilhelms)]

Tim G. schrieb:

> Das Ausgangssignal ist bei geringem Eingangssignal unsymmetrisch

Hast Du die Offsetspannung des OPV kompensiert?

[ArnoR (Gast)]

Tim G. schrieb:
> Ich benötige einen Signalverstärker mit folgenden Eigenschaften:
>
> - Verstärkungen (jeweils ca.): 1,10,100,1000
> - auch für hohe Frequenzen (=20kHz) geeignet
> - möglichst präzise
> - geringe Phasenverschiebung
>
> Ich habe mir dazu folgenden Aufbau überlegt:
>
> 1. nichtinvertierenden Verstärker mit v=1001
> 2. davor schaltbare Pi-Abschwächglieder

Nicht sehr sinnvoll, weil du auch die Offset-Werte und das Rauschen um 
diesen Faktor verstärkst und das sogar in der Simulation schon zu 
Problemen führt:

> folgendes Problem tritt auf:
> Das Ausgangssignal ist bei geringem Eingangssignal unsymmetrisch

Außerdem wirst du mit diesem OPV beim realen Aufbau Schwierigkeiten 
bekommen, weil der nur dann stabil arbeiten wird, wenn Versorgung, 
Aufbau und Ansteuerung auch so ideal wie in der Simulation sind. Auch 
ist der Eingangswiderstand des THS3001 ziemlich niedrig.

Besser man nimmt mehrere Stufen und schaltet zwischen denen um. Dann 
kommt man auch mit gutmütigeren und rauschärmeren OPVs aus.

[stef (Gast)]

so schnelle Videoverstärker, 400 MHz! und so hohe Slewrates benötigst du 
nicht wirklich mit deinen angestrebten 20 kHz.

Die schnellen OpAmps, so wie ich bisher gelesen habe, sollten auch 
besser nur für High End anwendungen benutzt werden, da sie schwer real 
aufzubauen sind, nimm lieber einen stabilen älteren langsameren, den 
kannst du aufbauen wie du willst und der sollte gutmütig sein.

Ich würde versuchen mit deinem Aufbau und umschaltbren Widerständen 
zunächst mal die Verstärkungen zu testen.


und noch kurz zur Eingangsimpedanz der OpAmps, die sollte eigentlich 
beim nicht invertierenden Verstärker immer hoch genug sein, bei FET 
OpAmps immer höher als bei Bipolar Typen.

[ArnoR (Gast)]

stef schrieb:
> und noch kurz zur Eingangsimpedanz der OpAmps, die sollte eigentlich
> beim nicht invertierenden Verstärker immer hoch genug sein, bei FET
> OpAmps immer höher als bei Bipolar Typen.

Der THS3001 ist ein Current-Feedback-Amp mit bis zu 15µA Biasstrom.

An Tim G.:

Schau dir mal diese Threads an, da geht es genau um dein Thema:

Beitrag "Re: Meßverstärker für 1/f-Rauschen 0.1 - 10 Hz"
Beitrag "Einfacher Messverstärker 10 Hz - 100 KHz"

[Uwe (Gast)]

LT1679

[ArnoR (Gast)]

Uwe schrieb:
> LT1679

Ja und? Die Gurke erfüllt die Anforderungen des TO bei weitem nicht. 
Selbst wenn der 20MHz GBP haben sollte, was er laut DB nur ganz knapp 
und unter unpraktischen Bedingungen (Vcc=+-15V, VCM=0, CL=10pF) schafft, 
reicht das nicht. Bei Vu=1000 hat er dann eine Bandbreite von knapp 
20kHz mit einer Phasendrehung von mindestens 45°. Ein OPV mit einer 
Bandbreite von 200kHz hätte etwa 6°.