Hallo Community, ich habe ein MAX10-FPGA-Board gekauft. Auf diesem Board befindet sich auch ein Tiefpass, um Aliasing bei der A/D-Wandlung zu vermeiden. Die Schaltung besteht aus einem Tiefpass 1. Ordnung, einem LM2902 Opamp und einem weiteren Tiefpass. Die Schaltung habe ich in Spice simuliert und dort liefert sie auch "normale" Ergebnisse. Wenn ich allerdings an der realen Schaltung nachmesse bekomme ich ab einer Frequenz von 10 kHz starke Verzerrungen. Diese Verzerrungen verwundern mich sehr weil die Grenzfreuenzen der Tiefpässe deutlich höher liegen und das Signal nicht nur gedämpft sondern richtig verzerrt wird. Bilder der Schaltung, Simulation und der Messergebnisse habe ich Angehangen. Vielleicht hat jemand von euch eine Idee woran das liegen kann? MfG M4PP3T
Vielleicht betreibst Du Deinen Operationsverstärker mal mit 12V und nicht mit 3,3V? Dann reicht der Ausganssignalbereich auch von 1..10V, und nicht nur von 1..1,3V. Wenn möglich solltest Du das Signal auch ac-gekoppelt in den Verstärker einspeisen und den Eingang auf die halbe Betriebsspannung legen. Oder den Verstärker mit +/-6V versorgen. Oder Du nimmst einen LMV324. Der hat Rail-to-Rail - Ausgänge, d.h. er kann Deine 3,3V weitgehend ausnutzen.
Ich speise das Signal schon mit einem Offset von 1V ein. Damit sollte der Op laut Datenblatt auch auskommen. Auch die Versorgung von 3.3V ist laut Datenblatt ok. Es handelt sich bei diesem Board um ein Evaluationkit von Altera, weshalb ich eigentlich den Op nicht tauschen möchte.
Wie sieht das reale Signal am nichtinvertierenden Eingang und direkt am Ausgang des Opamp aus?
Hier die Signale am Ausgang/invertierendem Eingang und am nichtinvertierenden Eingang. Es sieht so aus als ob die Verzerrungen durch den Op zustande kommen.
Ich haette jetzt geraten, dass der OpAmp zu langsam, resp die Frequenz zu hoch ist. Was sagt das Datenblatt?
Laut Datenblatt ist die Unity-Gain-Bandwidth 1.2 MHz bei einer 1 MegOhm Last und 20 pF Last. Das könnte durchaus sein. Allerdings erschließt es mir dann nicht warum Altera diesen Op ausgewählt hat um das Signal für einen ADC mit 1 MSPS zu filtern. Das macht für mich absolut keinen Sinn.
der OPV kann so nahe an der negativen Versorgung kaum noch Strom sinken (Fig. 10 Datenblatt) http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000533.pdf Mit 100µA kannst du an einer 1nF Last noch 0,1V/µs erreichen - das kommt so ungefähr mit deinen Messungen hin. Die steigende Flanke ist wesentlich schneller, weil er da viel mehr Abstand zur Versorgung hat. Du solltest mit der Aussteuerung des Ausgangs nicht wesentlich unter 1V gehen - und da bleibt bei einer 3,3V Versorgung natürlich nicht viel übrig.
Der LM2902 ist eine Version des LM324, die nicht für ganz so hohe Spannungen ist. Das gute an dem Typ ist vor allem der Preis. Vom LM324 / LM358 kennt man die Verzerrungen beim Nulldurchgang - außerdem ist die Spannung Grenzwertig klein. Der OP ist wirklich eine schlechte Wahl - ein Austausch wäre vermutlich die einzig passende Lösung. Ersatzkandidaten wären etwa der LMV324, TS914 oder ein MCP6004. Halt einfache Rail to Rail OPs, die auch mit 3,3 V noch laufen. Je nach Anforderungen an die Geschwindigkeit auch ein etwas schnellerer Typ bis etwa 10 MHz GBW.
Die Dimensionierung der Schaltung ist ohnehin etwas seltsam: Die beiden RC-Glieder haben eine Grenzfrequenz von 1,0 bzw. 1,6 MHz, der Opamp dazwischen eine von ebenfalls 1,0 MHz. D.h. die endliche Geschwindigkeit des Opamp wird hier als Feature in einem Tiefpass 3. Ordnung genutzt, was nicht unbedingt eine übliche Vorgehensweise ist.
Hat sich erledigt habe die kapazitive Last hinterm Op entfernt. Jetzt geht es einwandfrei. Ist eine eher undurchdachte Schaltung die die Leute bei Altera da entworfen haben.
Bitte 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.