Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik OP schwingt bei falscher Ausgangsgelastung


von Ralph T. (programinator)


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Moin,

und wieder einmal muss ich das Wissen der Profis anzapfen.
Ich habe folgende Schaltung, die aus einem Tiefpass und einem 
invertierenden Verstärker besteht. Der Inverter wird nur genutzt um 
einem folgenden ADC ein symmetrisches Signal (Signal_n und Signal_p) 
bereitzustellen. Der Tiefpass hat eine Grenzfrequenz von ca. 230kHz und 
eine Dämpfung von ca. 55dB/Dekade. Das zu filternde analoge Signal wird 
in R1202 eingespeist. Da der ADC noch einen DC-Offset benötigt werden 
die OPs mit VCOML' auf 2,5V gezogen.
Bei einem Testaufbau zeigen die Ausgänge der OPs eine Oszillation mit 
maximaler Aussteuerung und einer Frequenz von ungefähr 1,5MHz.
Wenn ich den Weg in den zweiten OP auftrenne (R1204 entfernen) und am 
Punkt Signal_n messe, funktioniert der TP wie erwartet und ohne 
unerwünschte Oszillationen. Verringere ich die Werte von R1201 und R1204 
auf 1k, erhalte ich auch am Ausgang Signal_p ein sauberes Signal. Eine 
Oszillation baut sich nicht auf.
Nun meine Frage: wo ist der Unterschied zwischen dem 1k und dem 10k 
Widerstand in Bezug auf das Ausgangssignal des TP? Wieso belastet ein 
10k das Signal stärker als ein 1k?
Noch bin ich ratlos, aber vielleicht hilft mir jemand auf die Sprünge...

Vielen Dank für jede ernst gemeinte Hilfe

von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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Ein 10k belastet ihn schwaecher, 10 mal so schwach. Der OP braucht eine 
Mindestlast um richtig arbeiten zu koennen.

von Ralph T. (programinator)


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Hatte ich auch gedacht. Nur wenn ich keine Last dran habe, also den 
R1204 entferne, arbeitet der TP auch korrekt.

von Stefan M. (derwisch)


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Für welche max. Frequenz soll das Ganze sein?
Evtl. hast Du einen zu schnellen OP verwendet.
Zusammen mit einem ungeeigneten Layout ( Steckbrett? ) kann´s dann 
schonmal im MHz Bereich schwingen.

von blub (Gast)


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Hast du mal die VCOML' im Fehlerfall nachgemessen?

von Alexxx (Gast)


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Das Problem dürfte wegen C1200 und C1207 entstehen, ergibt kapazitive 
Last am Ausgang des OPA IC1201A.
Was soll das für eine Filterschaltung sein? Habe ich so noch nie 
gesehen.
Schätze die Schaltung ist falsch. Schaue dir die Standardschaltungen mal 
an - die funktionieren ohne Schwingneigung.

von Ralph T. (programinator)


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Stefan M. schrieb:
> Für welche max. Frequenz soll das Ganze sein?
60kHz, der Amplitudengang ist hier entscheiden, d.h. <0,05dB

Stefan M. schrieb:
> Zusammen mit einem ungeeigneten Layout ( Steckbrett? )
Ist schon auf einer LP drauf (siehe Anhang)

blub schrieb:
> Hast du mal die VCOML' im Fehlerfall nachgemessen?
ja, ist stabil und entspricht den Anforderungen

Alexxx schrieb:
> Das Problem dürfte wegen C1200 und C1207 entstehen, ergibt kapazitive
> Last am Ausgang des OPA IC1201A.
Will ich gar nicht abstreiten, aber warum funktioniert die Schaltung 
unbelastet, d.h. R1204 entfernt bzw. mit R1201 u. R1204 als 1k?

von Martin (Gast)


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Der OPAMP kann  35mA  nach Datenblatt liefern,
da ist  eine Belastung  von   40 Ohm (R1203)  ein bisschen zuviel.

Wahrscheinlich  war der R1204  das Teil dass das Fass zum Überlaufen 
brachte.

von TiKay (Gast)


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Alexxx schrieb:
> Was soll das für eine Filterschaltung sein? Habe ich so noch nie
> gesehen.
> Schätze die Schaltung ist falsch. Schaue dir die Standardschaltungen mal
> an - die funktionieren ohne Schwingneigung.

Die Schaltung ist korrekt! es handelt sich hierbei um eine "MFB-Multiple 
Feedback Complex Pole-Pair" Schaltung.
Siehe z.B Application Note AB-034 von BurrBrown.

Grüße

von Helmut L. (helmi1)


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TiKay schrieb:
> Die Schaltung ist korrekt! es handelt sich hierbei um eine "MFB-Multiple
> Feedback Complex Pole-Pair" Schaltung.
> Siehe z.B Application Note AB-034 von BurrBrown.

Nicht ganz, ist ein kleiner Zeichnungsfehler drin.

von TiKay (Gast)


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Helmut Lenzen schrieb:
> Nicht ganz, ist ein kleiner Zeichnungsfehler drin.

dann eben AB-088... AB034 war ein Beispiel.

http://www.ti.com/lit/an/sbva010/sbva010.pdf

von Helmut L. (helmi1)


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TiKay schrieb:
> dann eben AB-088... AB034 war ein Beispiel.

Auch nach putzen einer Brille habe ich die oberige Schaltung da auch 
nicht gefunden in deinem Link.

von TiKay (Gast)


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Helmut Lenzen schrieb:
> TiKay schrieb:
>> dann eben AB-088... AB034 war ein Beispiel.
>
> Auch nach putzen einer Brille habe ich die oberige Schaltung da auch
> nicht gefunden in deinem Link

auch wenn das zur klärung der frage nichts beiträgt, aber...
Abbildung 2!?
Die Dimensionierung ist hier klar eine andere.was genau findest du 
nicht?

von Achim S. (Gast)


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TiKay schrieb:
> auch wenn das zur klärung der frage nichts beiträgt, aber...
> Abbildung 2!?
> Die Dimensionierung ist hier klar eine andere.was genau findest du
> nicht?

die Entsprechung von R1202 und C1207 aus der Schaltung von Ralph...

von Helmut L. (helmi1)


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TiKay schrieb:
> auch wenn das zur klärung der frage nichts beiträgt, aber...
> Abbildung 2!?

Abbildung 2 ist nicht identisch mit der oben geposteten Schaltung.
zB. fehlt C1207 von negativen Eingang nach GND in der Schaltung von BB.

Bei BB ist der Eingang am positiven Anschluss. Man kann bei 
Filterschaltungen nicht einfach die Schaltung etwas veraendern und 
meinen das es funktioniert. Die Uebertragungsfunktion wird dann eine 
komplett andere und es faengt an zu schwingen an.


*BB = Burr Brown

von Ulrich (Gast)


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Die Schaltung ist mit C1207 schon zumindest grenzwertig. An sich hat am 
inv Eingang eine Kapazität nach GND nichts zu suchen, außer bei einem 
Oszillator. Da ist es eher ein Wunder das die nicht auch ohne Last 
schwingt. Das hängt ggf. auch vom Layout und den Ausführungen von C1207 
und C1200 ab. Auch R1203 ist schon grenzwertig klein für den OP, als 
Isolation für eine kapazitive Last.

Wenn die kleine Last einen Unterschied macht, ist noch zu befürchten das 
da noch Probleme mit der VCOML, der Versorgung oder der Last am 2. OP 
bestehen.

von Ralph T. (programinator)


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Guten Morgen,

allen Beteiligten vielen Dank für die Kommentare.
Ich werde das Filter wohl noch einmal überdenken müssen und ggf. noch 
eine weitere Filterstufe spendieren, um den invertierenden Eingang nicht 
kapazitiv zu belasten.
Des Weiteren werde ich den Simulator noch mal bemühen und den R1203 
überprüfen.

von Helmut L. (helmi1)


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Ralph T. schrieb:
> Ich werde das Filter wohl noch einmal überdenken müssen und ggf. noch
> eine weitere Filterstufe spendieren, um den invertierenden Eingang nicht
> kapazitiv zu belasten.

Warum baust du die Stufe nicht so auf wie hier steht.

Beitrag "Re: OP schwingt bei falscher Ausgangsgelastung"

Dann sollte es funktionieren.

von TiKay (Gast)


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Helmut Lenzen schrieb:
> TiKay schrieb:
>> auch wenn das zur klärung der frage nichts beiträgt, aber...
>> Abbildung 2!?
>
> Abbildung 2 ist nicht identisch mit der oben geposteten Schaltung.
> zB. fehlt C1207 von negativen Eingang nach GND in der Schaltung von BB.
>
> Bei BB ist der Eingang am positiven Anschluss. Man kann bei
> Filterschaltungen nicht einfach die Schaltung etwas veraendern und
> meinen das es funktioniert. Die Uebertragungsfunktion wird dann eine
> komplett andere und es faengt an zu schwingen an.
>
> *BB = Burr Brown

Hey,
jetz weiß ich was du meinst! hab die anschlüsse + - nicht erkannt! in 
dem fall ist die schaltung nicht das was sie wohl sein sollte.
der R und C direkt am eingang stellt für mich auch nur einen einfachen 
tiefpass da. mir ging/geht es um die aktive filterschaltung. wenn hier + 
und - richtig angeschlossen sind, ist das eine funktionierende mfb 
filterschaltung. dann kann auch die dimensionierung in den AN`s von BB 
herangezogen werden.

von Helmut L. (helmi1)


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TiKay schrieb:
> wenn hier +
> und - richtig angeschlossen sind, ist das eine funktionierende mfb
> filterschaltung. dann kann auch die dimensionierung in den AN`s von BB
> herangezogen werden.

Richtig, dann schwingt die Schaltung auch nicht mehr. Zur 
dimensionierung kann man Filter Pro von TI nehmen. BB ist ja jetzt TI.

von Ulrich (Gast)


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Der Kondensator am inv. Eingang wirkt nicht nur als passiver Filter vor 
dem Aktiven Filter, sondern wirkt halt auch auf den OP zurück. Der 
Widerstand am Eingang ist halt schon ein wesentlicher Teil der aktiven 
Filterschaltung.

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