Announcement: there is an English version of this forum on Hallöchen, ich habe schon viel gelesen und auch persönlich das Problem, dass OPVs wenn sie kapazitiv belastet werden zum Schwingen neigen. Die selbe Erfahrung habe ich mit einem Impedanzwandler gemacht. Benutzt habe ich einen OPA335. Ich möchte eine Gleichspannung durch zwei teilen. Dazu habe ich einen Spannungsteiler gebaut und dahinter einen Impedanzwandler gehängt, dass der Spannungsteiler nicht wirklich belastet wird. Hinter dem OPV liegt eine Kapazität gegen Masse. Ich habe nun auf meinem Gleichsignal eine Schwingung von 50kHz. Kann mir jemand erklären wie es dazu kommt? Ich habe viel gelesen, dass es zum Schwingen kommt, aber die Ursache wurde nie erklärt.
Die Kapazität am Ausgang des OPs bildet zusammen mit dem (open-Loop) Ausgangswiederstand des OPs (üblicherweise so etwa 100 Ohm) ein RC-Glied und verursacht so einen zusätzliche Phasenverschiebung von bis zu 90 Grad. Das ist dann leicht zu viel für die Regelschleife und der OP kann schwingen. Es gibt einige OPs die bei Kapazitiver Last weniger zum Schwingen neigen, etwa der LF356. Aber auch hier wird die Stabilität schlechter bei Kapazitiver Last, und Schaltungen die sonst schon kritisch sind, wie etwa ein Hochpass können dann anfangen zu schwingen. Die Übliche Abhilfe ist ein Widerstand (z.B. 100 Ohm) an Ausgang, wenn nötig mit NF Gegenkopplung hinter dem Widerstand und HF mäßig vor dem Widerstand.
> Hinter dem OPV liegt eine Kapazität gegen Masse.
Hast du die Nutzungsbedingungen des Forums und
Seite 6 des Datenblattes von TI gelesen?
Was hat die Nutzungsbedingung des Forums damit zu tun? Aber warum fängt es denn an zu schwingen. Ich gebe auf den Eingang doch nur ein Gleichsignal drauf. Vielleicht habe ich es auch noch nicht richtig verstanden. Wenn ich mir den Bodeplot eines Filters beispielsweise anschaue, dann schaue ich nach AMplituden oder Phasenreserve. Sind die Bedingungen eingehalten, so sollte das System nicht schwingen. Ist die Bedingung nicht eingehalten und die Phasenreserve ist zu klein, so würde das System immer anfangen zu schwingen, auch wenn ich nur ein Gleichsignal auf den Filter geben würde? Ich habe versucht meine Problemstellung in Tina zu simulieren, aber Amplituden- und Phasenreserve sind eingehalten. Denn die Verstärkung ist für alle Frequenzen kleiner 1 und somit kann die Phase doch eigentlich springen so viel sie will oder?
Florian schrieb: > ...eine Schwingung von 50kHz Ich schmeiss mal hier was in die Runde, falls der OPA das mit der Kapazität können sollte, hast du an den Versorgungspins 0,1u Konis dran? Wird öfters nicht beachtet, da fängt so manch eine simple Transistorschaltung an zu schwingen wenn das fehlt.
@Greg: Bislang habe ich keine Kapazitäten an der Versorgungsspannung für den OPV. Es geht mir gerade auch nicht darum, das wegzubekommen, sondern lediglich um die Theorie dahinter, warum das passiert. Nehme ich die Kapazität am AUsgang des OPVs weg, so ist auch das Schwingen verschwunden. Mich interessiert hierbei einfach, wodurch das passiert und wie ich das im Bodeplot sehen kann. Der Grund liegt ja scheinbar durch den dadurch gebildeten Tiefpass am Ausgang. Nur dann müsste ich im Bodeplot doch eigentlich auch sehen, dass die Phasenreserve zu klein ist, oder?
Hallo
Schwingen ist ein "natürliches" Verhalten von Regelkreisen welche eine
Verzögerung zwischen Regelaktion und Reaktion zeigen.
Von Wirtschaft ("Schweinezyklus") bis OpAmps.
Ziel ist ja immer einen Sollwert zu erreichen, beim OpAmp ist das
Spannung an +In == -In. Dazu wird solange in die Gegenrichtung gesteuert
bis dies eintritt. D.h.:
* Der Transsistor nach +VCC wird solange weiter aufgesteuert (es fließt
immer mehr Strom aus dem OpAmp Ausgang) wie +In < -In
* Der Transsistor nach -VCC wird solange weiter aufgesteuert (es fließt
immer mehr Strom in dem OpAmp Ausgang) wie +In > -In.
Wenn da jetzt ein Kondensator dran sitzt geht die Ladung erstmal in
diesen Kondensator und die Spannung am Ausgang und damit auch am
Rückkoppeleingang ändert sich nur langsam.
Ist der Konensator endlich voll und +In == -In wird erreicht, ist der
Ausgang viel zu weit aufgesteuert und die Spannung schießt über das Ziel
hinaus. Wird dann gegengeregelt muss der Kondensator erst wieder
umgeladen werden und das Spiel beginnt erneut.
da1l6
Das kannst du auch am Bodeplot sehen. Wenn du dir das Diagramm ansiehst, das die Verstärkung in Abhängigkeit zur Frequenz zeigt (Open-Loop / Frequenz) kannst du sehen, dass ab etwa 30Hz die Phase des OPs bei -90° liegt. Das ist die Tiefpasskarakteristik des OPs. Schließt du nun einen Kondensator an, dann drehst du die Phase um weitere -90°. Deine Gesamtphase ist dann bei 180° und du hast eine Verstärkung von 1 oder größer. Das bedeutet dein System schwingt. Das gilt im Prinzip bei jedem OP. Du musst also immer aufpassen ob deine Last am Ausgang von einem OP kapazitiv ist. Gruß, jens
Super Erklärung. Jetzt habe ich es verstanden. Klingt sehr logisch. Ich danke euch vielmals:)
Hallo Florian, > Du musst also immer aufpassen ob deine Last am Ausgang von einem OP > kapazitiv ist. Ausser bei einem LM8261. http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/558279/TI/LM8261.html mfg klaus
Florian schrieb: > Aber warum fängt es denn an zu schwingen. Ich gebe auf den Eingang doch > nur ein Gleichsignal drauf. Dein OPV ist aber nicht ideal, weswegen auch immer ein Rauschen entsteht. Dieses Rauschen ist eben auch bei der Frequenz noch da, bei der der OPV instabil wird und zu schwingen beginnt. Warum schaltest du überhaupt einen Kondensator an den Ausgang? Klaus Ra. schrieb: > Ausser bei einem LM8261. Es gibt noch eine Reihe anderer OPVs, welche mit beliebigen Kapazitäten arbeiten können. z.B. der LT1360 oder der OPA350 usw.
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