Universalkompensation beim Operationsverstärker

Gast #4161991
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Wir haben heute in der Elektronikvorlesung das Thema 
Frequenzgangkompensation angefangen und der Professor hat etwas über 
Universalkompensation in Verbindung mit einem Einsverstärker gezeichnet. 
Ich hab aber immer noch nicht verstanden, was es heißt, wenn der 
Frequenzgang "universal kompensiert" ist. Kann mir das vllt jemand 
erklären? Was hat das mit einem Einsverstärker zu tun?
Gast #4162021
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Danke für die Antwort.

Wie meinst Du das genau? Ich will doch immer eine Verstärkung haben, die 
größer oder gleich Eins ist. Wo liegt da der Unterschied zur "anderen" 
Frequenzgangkompensation?
Gast #4162042
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Elektronikbeginner schrieb:
> universal kompensiert

Da Verstärker nur Sinn machen wenn sie verstärken, also >1, ist eine 
Kompensation für 1 ausreichend für alle Verstärkungsfaktoren, und daher 
universal.

bringt man in die Schleife aber noch eine zusätzliche Verstärkung ein, 
z.B. wenn der OpAmp einen Transistor steuert der dann erst das Signal 
beeinflusst, das an den OpAMp EIngang zur Rückkopplung geht, kann es 
sein daß die Kompensation des OpAmps nicht mehr reicht.
Moderator #4162077
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Manche etwas schnelleren Opamps laufen erst bei Verstärkungen ≥5  oder
≥10 stabil. Man sagt dann, sie sind teilkompensiert. Mit solchen Opamps
lässt sich bspw. kein Spannungsfolger aufbauen. Dafür sind sie durch die
schwächere Frequenzkompensation schneller als ein vollkompensierter
Opamp bei sonst gleichem Aufbau.
#4163212
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Ich verstehe nicht, was du meinst.
Bei einem "Einsverstärker" hast du ja in der Regel keine Bauteile in der 
Rückkoppelung, d.h. hier hast du keine Möglichkeit für externe 
Kompensation.
Das bedeutet, dass du einen Op-Amp benötigst, der intern bereits so 
kompensiert ist, dass er auch bei einem Verstärkungsverhältnis von 1, 
bei der Frequenz, bei der der Ausgang um 180° phasenverschoben ist, eine 
Verstärkung von < 1 aufweist.
Ansonsten wäre er nicht stabil.

Ein Op-Amp, der diese Eigenschaft hat, ist "universal kompensiert" oder 
auch "unity gain compensated" (-> siehe auch "Miller compensation").
Der Nachteil daran ist, dass diese interne Kompensation die Bandbreite 
limitiert.
Darum sind Op-Amps, die für sehr hohe Frequenzen geeignet sind (z.B. 
LT6230), häufig nicht, oder nur "teil kompensiert", d.h. sie sind erst 
ab einem bestimmten Verstärkungsfaktor >1 stabil.
Will man sie in einem niedrigeren Verstärkungsbereich betreiben, muss 
zusätzlich extern kompensiert werden, was natürlich wiederum die 
Bandbreite herabsetzt.

Aufpassen muss man immer, wenn vom Op-Amp Ausgang Kapazitäten getrieben 
werden. Die verschieben die Phase zusätzlich nach hinten, so dass aus 
einem stabilen Op-Amp ohne zusätzliche Kompensation ein Oszillator 
werden kann.
#4163291
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> Okay, also heißt das, dass ich bei dieser Kompensationsmethode alle
möglichen Kompensationsverfahren wie gewohnt anwenden kann, und danach
noch einen Spannungsfolger schalten muss?

Nein.

Der Verstärker ist bereits intern auf dem Chip mit einer genügend großen 
Kapazität an der richtigen Stelle kompensiert und kann damit auch mit 
Verstärkung +1 betrieben werden. Mit größerer Verstärkung (>1) natürlich 
auch. Natürlich hat das seinen Preis und zwar kostet das Bandbreite.
#4166906
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Elektronikbeginner schrieb:
> Okay, also heißt das, dass ich bei dieser Kompensationsmethode alle
> möglichen Kompensationsverfahren wie gewohnt anwenden kann, und danach
> noch einen Spannungsfolger schalten muss?

Du erscheinst mir ernsthaft verwirrt. Ein "universell kompensierter" OPV 
ist bereits kompensiert. Er hat eine Frequenzkompensation, die für 
jede mögliche Verstärkung bis herunter zu 1 funktioniert.

Allerdings hat diese universelle Kompensation den Nachteil, daß sie den 
OPV langsam macht. Insbesondere könnte man den OPV schneller machen, 
wenn man vorher bereits wüßte wie groß denn die später mal angestrebte 
Verstärkung sein wird (bzw eigentlich - was aber auf das Gleiche 
hinausläuft - wie stark die Gegenkopplung mal sein wird). Fausregel: je 
mehr Gegenkopplung (= je kleinere Verstärkung) desto mehr Kompensation.

Praktisch hat man sowieso nur die Wahl zwischen intern kompensierten OPV 
und unkompensierten OPV die man selber extern kompensieren muß. Erstere 
kann man bei beliebigen Verstärkungen betreiben (wobei es manche OPV 
gibt, die nicht universell sondern nur für eine Mindestverstärkung von 5 
oder 10 kompensiert sind). Und letztere kompensiert man exakt für die 
vorgesehene Verstärkung.

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