Verständnisfrage zum Verstärker/Spannungsfolger

[GS (chromosoma)]

Abend.

Für meine Masterarbeit soll ich die 
Ladungsträgerbeweglichkeit/Konzentration in org. Solarzellen 
untersuchen.

Ein Teil des Versuchsaufbaus is der Spannungsfolger, der die generierte 
Ladungen aus der sol.Zelle schnell genug extrahieren kann.
Diese Schaltung habe ich von der Uni fertig bekommen.

Als wir (Ich und meine Betreuerin) den ersten Test gemacht haben, habe 
wir festgestellt, das der OP  nicht richtig funktioniert.
Nach der Öffnung der Box sehen (s. Bild) ist klar, was los ist. Zwei 
Widerstände (R2=50 und R5=10 Ohm) sind tot. Es ist nicht klar, ob es an 
uns liegt, oder ob es uns  so geliefert wurde.

Hier ist die Kurze Beschreibung zur Schaltung, die ich bekommen habe

"
Der Eingang des OP wird für die o.g. Experimente mit einem 
Frequenzgenerator beschaltet, der
üblicherweise einen Ausgangswiderstand von 50 Ω hat (siehe Abb. 1). 
Durch den Widerstand
R1 wird die Impedanz am nicht-invertierten Eingang des OP angepasst. 
Dieser Widerstand ist
als BNC Stecker an der Außenseite des gesamten Bauteils auswechselbar. 
Intern wird die Masse
des Frequenzgenerators ebenfalls über R2 = 50 Ω verbunden. Dieser 
Widerstand macht die
Schaltung im Kurzzeitbereich spannungsstabil. Das Ausgangssignal des OP 
wird in bekannter
Verschaltung als Spannungsfolger dem invertierten Eingang des OP wieder 
zugeführt. Über die
Justage von R3 ≥ 600 Ω kann die Bandbreite und das Überschwingen nach 
Schaltvorgängen
des OP angepasst werden. Um ein Schwingen der Schaltung zu verhindern, 
ist der eigentliche
(Leistungs-) Ausgang des OP stets zu belasten. Dies geschieht über R4 
und R5. Während
R4 = 100 Ω die Impedanz des Ausgangs anpasst, limitiert R5 = 10 Ω den 
maximalen Strom.
R4 kann zur nachträglichen Justage der Impedanz beliebig in BNC-Stecker 
Konfiguration gewechselt
werden.
"
 Was könnte nun denn dazu führen, dass diese Widerstände kaputt gehen.

Der Signalgenerator gibt in unserem Fall kurze  (ca. 100 ms) Pulse mit 
Amplitude von max. +/- 8 V aus.
Es ist mir nicht ganz klar,  wie der Strom  in der Schaltung fließt. 
Geht  der Strom aus SG überhaupt durch R2?  Was sit denn mit R2 
passiert?


Jetzt die andere Seite des Verstärkers: Durch 10 Ohm geht natürlich 
einiges durch. Nehmen wir an, an den Ausgang is nichts angeschlossen, so 
fallen zB.  8V über 110 Ohm ab, das macht etwa 0.8 W. Das war 
offensichtlich zu viel für einen standard 0.25 R.

Eine Andere Frage: der Mensch,der diese Schaltung gefertigt hat, spricht 
von  100 Ohm Impendanz des Verstärkers. Im Datenblatt habe ich dazu 
nichts gefunden.

Meine Vermutung ist, dass die verwendete Widerstände für den Zweck 
ungeeignet sind, und ich muss mir sowas hier besorgen:

https://www.conrad.de/de/hochlast-widerstand-50-radial-bedrahtet-to-220-30-w-bourns-pwr221t-30-50r0f-1-st-1055855.html

[Klaus R. (klara)]

Böser K. schrieb:

> Als wir (Ich und meine Betreuerin) den ersten Test gemacht haben, habe
> wir festgestellt, das der OP  nicht richtig funktioniert.
> Nach der Öffnung der Box sehen (s. Bild) ist klar, was los ist. Zwei
> Widerstände (R2=50 und R5=10 Ohm) sind tot.

Was heisst hier tot? Durchgebrannt?


> Der Eingang des OP wird für die o.g. Experimente mit einem
> Frequenzgenerator beschaltet, der
> üblicherweise einen Ausgangswiderstand von 50 Ω hat (siehe Abb. 1).
> Durch den Widerstand
> R1 wird die Impedanz am nicht-invertierten Eingang des OP angepasst.
> Dieser Widerstand ist
> als BNC Stecker an der Außenseite des gesamten Bauteils auswechselbar.
> Intern wird die Masse
> des Frequenzgenerators ebenfalls über R2 = 50 Ω verbunden. Dieser
> Widerstand macht die
> Schaltung im Kurzzeitbereich spannungsstabil.

Wirklich? Ich würde sagen, ohne R2 gibt es keine Spannung die der OPV 
verstärken könnte. Ich gehe mal davon aus das die Masse der 
OPV-Schaltung der untere Strich ist, der nicht bezeichnet ist.

> Das Ausgangssignal des OP
> wird in bekannter
> Verschaltung als Spannungsfolger dem invertierten Eingang des OP wieder
> zugeführt. Über die
> Justage von R3 ≥ 600 Ω kann die Bandbreite und das Überschwingen nach
> Schaltvorgängen
> des OP angepasst werden.

Ich dachte R3 wäre Humbug, aber im Datenblatt Seite 14, Buffer AV=1, ist 
so etwas auch zu finden. Klar, der LT1210 hat eine Bandbreite von 34 MHz 
bei AV=2. Da gibt es schon mal Besonderheiten.

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1210fb.pdf

> Um ein Schwingen der Schaltung zu verhindern,
> ist der eigentliche
> (Leistungs-) Ausgang des OP stets zu belasten. Dies geschieht über R4
> und R5. Während
> R4 = 100 Ω die Impedanz des Ausgangs anpasst, limitiert R5 = 10 Ω den
> maximalen Strom.

Der LT1210 ist für 10 Ohm Last spezifiziert.

> R4 kann zur nachträglichen Justage der Impedanz beliebig in BNC-Stecker
> Konfiguration gewechselt
> werden.
> "
>  Was könnte nun denn dazu führen, dass diese Widerstände kaputt gehen.
>
> Der Signalgenerator gibt in unserem Fall kurze  (ca. 100 ms) Pulse mit
> Amplitude von max. +/- 8 V aus.
> Es ist mir nicht ganz klar,  wie der Strom  in der Schaltung fließt.
> Geht  der Strom aus SG überhaupt durch R2?  Was sit denn mit R2
> passiert?
>
> Jetzt die andere Seite des Verstärkers: Durch 10 Ohm geht natürlich
> einiges durch. Nehmen wir an, an den Ausgang is nichts angeschlossen, so
> fallen zB.  8V über 110 Ohm ab, das macht etwa 0.8 W. Das war
> offensichtlich zu viel für einen standard 0.25 R.
>
> Eine Andere Frage: der Mensch,der diese Schaltung gefertigt hat, spricht
> von  100 Ohm Impendanz des Verstärkers. Im Datenblatt habe ich dazu
> nichts gefunden.

Output Impedance vs Frequency, Seite 8. Das ist aber die Impedanz ohne 
Gegenkopplung. Die Impedanz wird wohl gegen 0 Ohm gehen. Wir hatten hier 
schon mal einen ähnlichen Fall. Leistungsanpassungen sind in der Regel 
nur dann nötigt wenn Wellenphänomene auftreten können. Z.B., das 
Messgerät ist >= 1,4m entfernt und es treten Frequenzen von > 20 Mhz 
auf. Bei einer Fehlanpassung wird das Messergebis deutlich verändert.

Vielleicht finde ich den interessanten Beitrag von Helmut S. wieder.

>
> Meine Vermutung ist, dass die verwendete Widerstände für den Zweck
> ungeeignet sind,

Etwas mehr Leistung und HF-Arm.

> und ich muss mir sowas hier besorgen:>
> https://www.conrad.de/de/hochlast-widerstand-50-ra...

Wäre bestimmt besser als verbaut wurde.
Hat max. 100 nH. Mit welchen Frequenzen wird denn da gearbeitet?

Noch ein Tipp: Es gibt LTspice. LinearTech hat auch den LT1210 als 
Modell bereitgestellt. Einfach mal simulieren.

Gefunden, Fehlanpassungen von Helmut S.:
Beitrag "Re: Leistungsverstärker für Funktionsgenerator mit LT1210"

mfg Klaus

[GS (chromosoma)]

Klaus R. schrieb:
> Wirklich? Ich würde sagen, ohne R2 gibt es keine Spannung die der OPV
> verstärken könnte. Ich gehe mal davon aus das die Masse der
> OPV-Schaltung der untere Strich ist, der nicht bezeichnet ist.

Das wäre auch meine Gedanke. Der SG hat ja einen differentiellen 
Ausgang, deswegen soll man die Mass des SG mit der Masse des OP 
verbinden, damit diese einen gemeinsamen Bezugspunkt haben.

>Wäre bestimmt besser als verbaut wurde.
>Hat max. 100 nH. Mit welchen Frequenzen wird denn da gearbeitet?
Also, die Frequenz spielt bei uns keine Rolle. Die Solarzelle wird ca. 
100ms lang auf Vbias (im Bereich 0-2 V) gehalten und  schnell auf Vcoll 
(-2-4V) geschaltet.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jz200155b

Diese Spannung wird mit SG geregelt. ich weiss, dass eine steile (2.5 
ns) fallende Flanke eine hochfrequente Natur hat, aber ich denke hier 
spielt sie auch keine Rolle.

[Klaus R. (klara)]

Hallo,

ich habe zur Zeit Probleme Bilder hochzuladen
.............................................

ich habe mal unter LTspiceXVII eine Simulation erstellt und die 
Leistungen der Widerstände ausgewiesen.

Böser K. schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>> Wirklich? Ich würde sagen, ohne R2 gibt es keine Spannung die der OPV
>> verstärken könnte. Ich gehe mal davon aus das die Masse der
>> OPV-Schaltung der untere Strich ist, der nicht bezeichnet ist.
>
> Das wäre auch meine Gedanke. Der SG hat ja einen differentiellen
> Ausgang, deswegen soll man die Mass des SG mit der Masse des OP
> verbinden, damit diese einen gemeinsamen Bezugspunkt haben.

Dann ist die untere Linie die Masse des OPV und verbunden mit der Masse 
des Signalgenerators?

> Der SG hat ja einen differentiellen Ausgang

Ich kenne asymmetrische (Koax-Leitungen) und symmetrische Leitungen, 
welche dann Erdsymmetrisch sind, also gegen Masse.

In der Schaltung habe ich eine asymmetrische Versorgung verwendet. 
Hierbei fliesst über R2 nur ein sehr geringer Strom. In diesem Fall wäre 
nur R1 gefährdet.

Böser K. schrieb:
> Also, die Frequenz spielt bei uns keine Rolle.

Ich denke schon.

Böser K. schrieb:
> Die Solarzelle wird ca.
> 100ms lang auf Vbias (im Bereich 0-2 V) gehalten und  schnell auf Vcoll
> (-2-4V) geschaltet.
...
> ich weiss, dass eine steile (2.5
> ns) fallende Flanke eine hochfrequente Natur hat,

Deswegen wohl die enorme Bandbreite des OPV. Soll der OPV den Impuls 
verstärken oder geht er zumindest dadurch zur Zelle?

Aber 2,5 ns Flanke mach der LT1210 sicher nicht mit.
mfg klaus

[Klaus R. (klara)]

Hallo,
jetzt eine Datei.

[Klaus R. (klara)]

Hallo,
ich hätte da noch eine Hardcopy. Aber weder JPG oder PNG lässt sich zur 
Zeit hochladen.

[Klaus R. (klara)]

Hallo,
vielleicht funktionierst.

Na endlich.

[GS (chromosoma)]

Hi,
Ich habe eben auch LTspice installiert und damit rumgespielt.

Die Simulation, die ich von Dir runtergeladen habe, ist leider nicht 
vollständig.Da fehlt Sig. Generator und sol.Zelle.Kannst du bitte die 
aktuelle version hochladen?

Sieht aber so aus, als ob R1 recht viel Leistung abnimmt. Aber warum is 
bei uns R5  und R2 auch durchgebrannt?

[Klaus R. (klara)]

Böser K. schrieb:
> Die Simulation, die ich von Dir runtergeladen habe, ist leider nicht
> vollständig.Da fehlt Sig. Generator und sol.Zelle.Kannst du bitte die
> aktuelle version hochladen?

Klar. Ich hatte etwas Stress beim Hochladen.

Böser K. schrieb:
> Sieht aber so aus, als ob R1 recht viel Leistung abnimmt. Aber warum is
> bei uns R5  und R2 auch durchgebrannt?

Wenn der Signalgenerator symmetrisch einspeisen sollte, dann sieht es 
etwas anders aus. Dann wären R1 und R2 auch falsch beschaltet.

Ich habe auch mal mit einem Puls gespielt.
mfg klaus

[GS (chromosoma)]

Dankeschön. Die Simulation sieht ok aus..

Vlt. hat jemand vor uns diesen OP falsch verschaltet und kaputtgemacht.
hm

[Achim S. (Gast)]

Böser K. schrieb:
> Aber warum is
> bei uns R5  und R2 auch durchgebrannt?

R2 bekommt man kaputt, wenn man einen Signalgenerator mit falschem 
Massebezug anschließt.

R5 bekommt man in der gezeigten Anordnung nicht kaputt, ohne zuerst R4 
oder R6 zu verheizen. Wenn allerdings "extern" etwas anderes 
angeschlossen sein sollte als die gezeigte Kombination von Solarzelle 
und 50Ohm Widerstand (z.B. ein Kurzschluss), dann kann man natürlich 
auch R5 verheizen.

[Klaus R. (klara)]

Böser K. schrieb:
> Dankeschön. Die Simulation sieht ok aus..
>
> Vlt. hat jemand vor uns diesen OP falsch verschaltet und kaputtgemacht.
> hm

Das OUT-Signal geht über ein Koaxkabel weg. Da ist sogar ein T-Stück mit 
Abschluss zu sehen. Gewöhnlich haben diese Kabel 50 Ohm. Der Verstärker 
ist aber eher mit 0 Ohm angeschlossen.

Kläre aber mal wie das Signal des Frequenzgenerators eingespeist wird. 
Links ist ja wohl das IN-Signal. Das dürfte auch ein Koaxanschluss sein. 
Ein "differentiellen Ausgang" ist wohl doch nichts anderes als eine 
symmetrische Übertragung.

http://kompendium.infotip.de/differentielle-signaluebertragung.html

Entweder der Frequenzgenerators hat einen symmetrischen Ausgang und kann 
trotzdem zusätzlich asymmetrisch übertragen oder man hat irgendwie 
getrixt, so dass von in1 gegen Masse und in2 gegen Masse das volle 
Signal anliegt. Dabei wären in1 und in2 gegenphasig. Ich habe die 
Bezeichnungen (in1, in2) aus der Simu entnommen. Dabei müsste aber eine 
Masseverbindung zwischen Frequenzgenerator und OPV (oder dessen 
Netzteil) vorliegen. In diesem Fall wäre auch R2 überlastet. Das erklärt 
aber nicht den Ausfall von R5. Hier könnte ein Kurzschluss zum Messgerät 
eine Ursache sein.

Short-circuit protection  and  thermal  shutdown  ensure  the  device’s
ruggedness.

Den LT1210 wirst Du auch nicht so schnell zerstören können.
mfg klaus

[GS (chromosoma)]

Achim S. schrieb:
> Böser K. schrieb:
>> Aber warum is
>> bei uns R5  und R2 auch durchgebrannt?
>
> R2 bekommt man kaputt, wenn man einen Signalgenerator mit falschem
> Massebezug anschließt.
>
> R5 bekommt man in der gezeigten Anordnung nicht kaputt, ohne zuerst R4
> oder R6 zu verheizen. Wenn allerdings "extern" etwas anderes
> angeschlossen sein sollte als die gezeigte Kombination von Solarzelle
> und 50Ohm Widerstand (z.B. ein Kurzschluss), dann kann man natürlich
> auch R5 verheizen.

Also; der SG  ist dieser hier:
http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5989-6433EN.pdf

SG=>Diff Output.

OP hat aber GND as Masse.

Die Beiden Massen sind mit 50 ohm (R2) verbunden? Kann da was schief 
gehen? Sollte eigentlich nicht.

[GS (chromosoma)]

Klaus R. schrieb:
> ein T-Stück mit
> Abschluss zu sehen.

An den T-Stück  am OUT werden die 100 Ohm (R4) angeschlossen. Auf IN 
gibt es auch ein T-Stück mit 50 Ohm (R1)
PS
Auf dem SG gibt es OUT1 und  Inv. OUT1. Wir verwenden aber nur OUT1.
D.h, wenn ich alles richtig verstehe, gibt der SG ein Signal gegen GND 
aus.

[Achim S. (Gast)]

Böser K. schrieb:
> Also; der SG  ist dieser hier:
> http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5989-6433EN.pdf

welcher von den beiden? 81150 oder 81160? Den 81150 kann man auf 5Ohm 
(statt 50Ohm) Ausgangsimpedanz stellen, was die Sache für deine 
Widerstände etwas gefährlicher macht. Aber solange du ihn tatsächlich 
differentiell betreibst wäre R1 stärker gefährdet, nicht R2.

Wobei: um das Signal differntiell aus dem Generator zu bekommen, 
brauchst du zwei Koax-Leitungen. Links habe ich den Eindruck, dass nur 
eine Koaxleitung ankommt.

OK, hat sich grade in deinem Nachtrag geklärt:
Böser K. schrieb:
> Auf dem SG gibt es OUT1 und  Inv. OUT1. Wir verwenden aber nur OUT1.
Also nicht differentiell sondern single ended.

Ist die Isolation des Kühltabs des LT1210 gegenüber dem Blechgehäuse 
eigentlich sauber? Das Tab liegt auf +15V, wenn da mal was berührt (auch 
bei den Beinchen des LT1210) können sich die Bezugsmassen schnell 
verschieben.

[GS (chromosoma)]

Stimmt, daran habe ich nicht gedacht.
Falls der Kühltab mit +15V irgendwie durch die Schaube mit der Masse 
kurzgeschlossen wird, fließt verdammt viel strom durch R2 und R5.

Warum haben die Menschen, die das gefertigt haben, überhaupt die Masse 
von IN und OUT and den Kühltab zusammengeschraubt? Scheink für mich 
keine gute Idee zu sein, vor allen weil die Schraube ja praktisch einen 
Kurzschluss macht.

PS
Wir benutzten 88150, aber ich bin mir sicher, der Ausgangsimpendanz war 
immer bei 50 Ohm

[Achim S. (Gast)]

Böser K. schrieb:
> Warum haben die Menschen, die das gefertigt haben, überhaupt die Masse
> von IN und OUT and den Kühltab zusammengeschraubt?

Na ja, der gesamte Aufbau sieht nicht sonderlich professionell aus. Es 
gibt keine Abblockkondensatoren, in der Rückkoppelschleife stecken 
größenordnungsäßig 100nH parasitäre Induktivität, der invertierende 
Eingang hat eine ordentliche Koppelkapazität gegen GND, an vielen 
Stellen kommen sich unterschiedliche Potential gefährlich nahe...

Das sind viele Faktoren, die die Funktion der Schaltung stören können. 
Wenn sie trotzdem funktioniert hat, würde ich das eher als einen 
glücklichen Zufall werten.

[Klaus R. (klara)]

Böser K. schrieb:
> Also; der SG  ist dieser hier:
> http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5989-6433EN.pdf
>
> SG=>Diff Output.

Alles klar. Der Signalgenerator liefert ein symmetrisches Signal über 
zwei Koaxausgänge. Das eine positiv, das andere invertiert. Von Dir wird 
aber nur ein Kanal genutzt, also asymmetrisch über Koax 50 Ohm.

Warum der Ausgang des OPV etwas mit 100 Ohm zu tun haben soll ist mir 
schleierhaft. Das Messgerät ist über eine 50 Ohm - Koaxleitung 
angebunden. Am Verstärker / Buffer ist ein T-Stück mit 50 Ohm Abschluss 
auf dem Bild zu sehen.

Die Schaltung sollte deshalb wie beigefügt aussehen.
mfg Klaus

[GS (chromosoma)]

Danke für die Antworten.
@Klaus
Hast du R2 (50 Ohm) und R5 (10 Ohm) extra weggelassen? Die machten für 
mich auch wenig Sinn


Ich werde morgen sehen, ob dort irgendein Kurzschluss vorliegt.

[Klaus R. (klara)]

Böser K. schrieb:
> @Klaus
> Hast du R2 (50 Ohm) und R5 (10 Ohm) extra weggelassen? Die machten für
> mich auch wenig Sinn

Ja, R2 war sogar falsch platziert. Masse sollte man schon an Masse 
anschliessen. Einen triftigen Grund für R2 sehe ich nicht.

Den Output des OPV musste ich noch berichtigen. Wir brauchen dort 
natürlich auch einen 50 Ohm Widerstand für den Abschluss der 
Koaxleitung. Dabei gehe ich wegen der Gegenkopplung des OPV von einem 
sehr kleinen eigenen Innenwiderstand aus. R4 mit 100 Ohm stört da soweit 
nicht, da der LT1210 für 10 Ohm Last konzipiert wurde. Ist das Koaxkabel 
nicht angeschlossen, so kann sich R4 mit 100 Ohm eher positiv auswirken.

Was eigentlich noch überflüssig ist, ist das T-Stück mit dem 
Abschlusswiderstand, zumindest nach der jetzigen Schaltung. Allerdings 
wird der Koaxanschluss nur mit im Betrieb befindlichen OPV mit 50 Ohm 
abgeschlossen.

mfg klaus

[Achim S. (Gast)]

Klaus R. schrieb:
> Wir brauchen dort
> natürlich auch einen 50 Ohm Widerstand für den Abschluss der
> Koaxleitung.

wenn der TO eine ein 50Ohm-Quelle bräuchte, dann könnte er sich den 
ganzen Kram mit Leistungs-OPV als Spannungsfolger sparen und stattdessen 
direkt seinen Signalgenerator an die Last anschließen. Ich gehe mal 
davon aus, dass keine Anpassung an die 50Ohm Impedanz der Leitung 
gefordert ist, sondern stattdessen der niederohmige Ausgang des LT1210, 
um genügend Strom für die Last liefern zu können. Gedanken wegen 
Fehlanpassung (oder wegen größeren Problemen durch die Kabelkapazität) 
würde ich mich hier ab Kabellängen im Bereich von Metern machen.

Ob das T-Stück mit 50Ohm Kappe am Ausgang tatsächlich eine 50Ohm 
Impedanz bewirken soll, bezweifle ich ebenfalls.

Böser K. schrieb:
> R4 = 100 Ω die Impedanz des Ausgangs anpasst, limitiert R5 = 10 Ω den
> maximalen Strom.
> R4 kann zur nachträglichen Justage der Impedanz beliebig in BNC-Stecker
> Konfiguration gewechselt

Das war auch im ersten Beitrag schon nicht so ganz richtig: der Ausgang 
dieser Schaltung ist niederohmig. Die Belastung mit 100Ohm legt zwar den 
Arbeitspunkt des Ausgangstransistors im OPV fest und hat damit schon 
einen Einfluss auf die open loop Ausgangsimpedanz. Aber die ist weit 
geringer als 100Ohm.

[Klaus R. (klara)]

Achim S. schrieb:
> Ich gehe mal
> davon aus, dass keine Anpassung an die 50Ohm Impedanz der Leitung
> gefordert ist, sondern stattdessen der niederohmige Ausgang des LT1210,
> um genügend Strom für die Last liefern zu können. Gedanken wegen
> Fehlanpassung (oder wegen größeren Problemen durch die Kabelkapazität)
> würde ich mich hier ab Kabellängen im Bereich von Metern machen.

Klaus R. schrieb:
> Gefunden, Fehlanpassungen von Helmut S.:
> Beitrag "Re: Leistungsverstärker für Funktionsgenerator mit LT1210"

Dann schau Dir mal den Beitrag von Helmut S. genau an.

So wie ich das verstanden habe ist ein Impuls mit einer Flanke von 2,5 
ns im Spiel. Wenn da die Koaxkabel nicht richtig abgeschlossen sind, 
wirst Du den Impuls nicht wiedererkennen.

Aber Du kannst ja mal selber simulieren.
mfg klaus

[Achim S. (Gast)]

Klaus R. schrieb:
> Dann schau Dir mal den Beitrag von Helmut S. genau an.

Danke. Ich schätze die Beträge von Helmut, aber ich bin auf dem Gebiet 
auch nicht ganz unerfahren. (Sowohl was die Simulation angeht, als auch 
die Charakterisierung am realen Objekt.)

Und nochmal: wenn eine Quellimpedanz von 50Ohm in dieser Anwendung 
akzeptabel wäre, dann könnte man die ganze OPV-Schaltung einfach 
weglassen und hätte schon im Signalgenerator die perfekte Quelle. Wenn 
das geht wäre es natürlich eine elegante Lösung für das Problem des TO.

Klaus R. schrieb:
> So wie ich das verstanden habe ist ein Impuls mit einer Flanke von 2,5
> ns im Spiel.

Vor dem Verstärker: ja. Welche Flanke er nach dem Verstärker hat, hängt 
von dessen Bandbreite ab. Ich weiß nicht, auf welchen Wert das Trimpoti 
R3 im Feedbackpfad eingestellt ist (das bestimmt bei bei current 
feedback amplifiern wesentlich die Bandbreite), aber schnellere Flanken 
als 10ns wirds mit dem LT1210 nicht geben. Und schon gar nicht mit der 
nicht vorhandenen Pufferung der Versorgungsspannung in diesem Aufbau. 
(Und der Anschluss des Koaxkabels über lange Strippen an den OPV-Ausgang 
ist ebenfalls weit von einer durchgehenden 50Ohm Impedanz entfernt.)

Klaus R. schrieb:
> Wenn da die Koaxkabel nicht richtig abgeschlossen sind,
> wirst Du den Impuls nicht wiedererkennen.

Das wird man wahrscheinlich auch nicht. Hier geht es auch nicht um eine 
Signalling-Anwendung, bei der ein Puls möglichst unverzerrt am Empfänger 
ankommen soll. Hier geht es darum, genügend Strom zum Leerräumen der 
rumgammelnden Ladungsträger eine Solarzelle zu liefern.

Böser K. schrieb:
> http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jz200155b

Auch mit 50-Ohm Impedanz am Leitungsanfang würde hier am Ende einer 
langen Leitung der Spannungspuls an der Solarzelle völlig anders 
aussehen, als der Puls vom Signalgenerator.

[GS (chromosoma)]

Also, jetzt mal wieder zum Verständnis:)

Im Bild hat das T-Stück 100 Ohm Kappe am Ausgang.

Ich kann, leider,  den Ausgang des SG nicht direkt für die sol. Zelle 
verwenden, dafür ist diese Quelle zu "langsam", sprich ich kann die 
Ladungen nicht schnell genug sammeln, d.h die 50Ohm Impendanzanpassung 
am Ausgang ist nicht nötig

So wie ich es versanden habe, brauche ich R2 und R5 (bezogen auf 
Originalskitze) nicht.

R4 (100 Ohm) kann ich im Prinzip so lassen.

Richtig?

[Achim S. (Gast)]

Böser K. schrieb:
> dafür ist diese Quelle zu "langsam",

ich würde sagen: der Signalgenerator ist als Quelle nicht zu langsam 
(denn er hat bei geringer Belastung steilere Flanken als der OPV), aber 
er ist zu schwach (denn er treibt über 50Ohm und ist damit höherohmig 
als der OPV).

Böser K. schrieb:
> So wie ich es versanden habe, brauche ich R2 und R5 (bezogen auf
> Originalskitze) nicht.

Ich sehe auch nicht, dass R2 eine sinnvolle Funktion erfüllt (da der 
Generator sein Ausgangssignal mit Bezug auf die Masse des OPV ausgibt).

R5 dient als Strombegrenzung und als "Schmelzsicherung" im Fehlerfall. 
Im normalen Betriebsfall brauchst du ihn wahrscheinlich nicht wirklich. 
Wenn man die elektrischen Daten deines Moduls kennen würde (Kapazität, 
Ladungsmenge in euren gepulsten Experimenten) oder wenn man mal eine 
echte Messung mit beschrifteten Achsen sehen würde, könnte man 
vielleicht noch mehr dazu sagen.

[Klaus R. (klara)]

Böser K. schrieb:
> Also, jetzt mal wieder zum Verständnis:)
>
> Im Bild hat das T-Stück 100 Ohm Kappe am Ausgang.
>
Hat sich einer gedacht 100 Ohm // 100 Ohm = 50 Ohm? Ausgehend von der 
originalen, ersten Schaltung. Nur, der LT1210 würde die 
Leitungsimpendanz des Abschlusses kurzschliessen.

> Ich kann, leider,  den Ausgang des SG nicht direkt für die sol. Zelle
> verwenden, dafür ist diese Quelle zu "langsam", sprich ich kann die
> Ladungen nicht schnell genug sammeln, d.h die 50Ohm Impendanzanpassung
> am Ausgang ist nicht nötig

Die 50 Ohm Impendanzanpassung, Rout (Schaltung LT1210_plus-6.asc), würde 
ich so hineinnehmen, das T-Stück entfernen und die Koaxleitung direkt am 
BNC - Ausgang der Verstärkerstufe / Buffer anschliessen. Verzichtet man 
auf den Abschluss Rout, so werden Echos bedingt durch Fehlanpassungen 
nicht vermindert.

>
> So wie ich es versanden habe, brauche ich R2 und R5 (bezogen auf
> Originalskitze) nicht.

OK.
>
> R4 (100 Ohm) kann ich im Prinzip so lassen.
>
Tut nicht weh.

Ich würde die HF-Widerstände (50 Ohm, 100 Ohm) mal beschaffen und dann 
Testen. Du wirst sicher einen passenden Oszi zur Verfügung haben um das 
Signal prüfen zu können. Der jetzige Aufbau ist, wie ja auch schon Achim 
bemerkte, nicht gerade professionell und HF-konform. Ein sauberer Aufbau 
mit kurzen Drähten ohne Schnörkel ist ja jetzt auch nicht mehr so 
schwierig, da ein paar Bauteile wegfallen.

mfg klaus

[Klaus R. (klara)]

Hallo,
ich wollte doch noch einmal den Einfluss von Stosstellen testen. Um ein 
Koaxkabel zu simulieren gibt es die Transmission Line. Als Parameter 
gibt man bei der idealen verlustfreien Transmission Line

TD = Laufzeit
Z0 = Wellenwiderstand

ein. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit im 50 Ohm Koaxkabel entspricht 
0,2m/ns. Bei 1 m Kabellänge kommt man auf 5 ns Laufzeit.

Im Bild LT1210_puls-9-Rout-0Ohm.png sehen wir in Farbe Rot die Spannung 
des Signalgenerators, in Grün den Spannungsverlauf mit Rout = 0 Ohm am 
externen Meßgerät.

Im Bild LT1210_puls-9-Rout-50Ohm.png sehen wir den Spannungsverlauf mit 
Rout = 50 Ohm. Ich habe hier die Spannung am Signalgenerators erhöht um 
auf ähnliche Spitzenspannungen bei out3 zu kommen.

Wie ich schon einmal sagte gefällt mir das T-Stück hier nicht. Dazu ist 
es noch mit 100 Ohm abgeschlossen was auch nicht in Ordnung ist. Die 
saubere Schaltung ist in LT1210_puls-10-Rout-50Ohm-ohneT.png 
wiedergegeben.

Der Feinabgleich des LT1210 mittels R3 ist natürlich auch vom Aufbau 
abhängig. Der Wert in den Simulationen kann nur ein Richtwert sein.

mfg klaus

[Achim S. (Gast)]

Na, um es richtig aussagekräftig zu machen, solltest du in der Simu noch 
die Last des TO einbauen. Er will ja keine idealen Dioden ohne Kapazität 
betreiben, ihm geht es um das Leerräumen der Sperrschichtkapazität einer 
Solarzelle. (sonst bräuchte er ja tatsächlich keinen Leistungs-OPV)

Keine Ahnung wie groß seine Zelle ist, aber du kannst als Hausnummer ja 
mal 10nF parallel zu idealen Diode hängen. (Das ist meines Wissens die 
Größenordnung bei einer Dünnschichtzelle von ~1 cm^2)

Dann solltest du noch den Spannungssprung anpassen. Nicht wie bisher vom 
Durchlassbereich auf 0V. Sondern wie beim TO von einem leichten 
Vorwärts-Bias auf eine Sperrspannung. Bei deiner idealen Diode könntest 
du z.B. von 400mV auf -2V springen.

Wenn du beides angepasst hast, dann lass die Simu noch mal laufen und 
schau, was dir die steilere Flanke liefert (niederohmiger Ausgang oder 
50Ohm Ausgang). Stoppe die Simu aber nicht bei 250ns, sondern lass sie 
über mehrere µs laufen - sonst erkennst du die relevante Flanke beim 
50Ohm Treiber nicht.

[Klaus R. (klara)]

Hallo Achim,
ja das wäre sicher der nächste Schritt. Vielleicht kann der TO noch 
etwas zum Ersatzschaltbild der Zelle sagen.
mfg klaus

[GS (chromosoma)]

Also, ich habe die Schaltung auf Kurzschlusse überprüft. Alles scheint 
i.O. zu sein. Wahrscheinlich wurde die OP-Schaltung so ausgeliefert. 
Sonst kann die durchgebrannte Widerstände nicht erklären.

Die Ladungsextraktion ähnelt tatsächlich die Umladung eines 
Kondensators. Unsere Zellen haben in der Regel eine Kapazität so um 2-5 
nF.

Anbei meine Simulation:
Grün ist der Extraktionspuls am SG
Blau ist die Spannung am Kondensator mit OP.
Rot wäre die Spannung am Kondensator ohne Verstärker.

[Achim S. (Gast)]

Für das Anliegen von Klaus (impedanzrichtige Ansteuerung des Koaxkabels) 
hab ich mal die Transmissionline ergänzt und mit verschiedenen 
Serienwiderständen simuliert.

[Klaus R. (klara)]

Hab ich auch so ermittelt. Der Abschluss Rout verflacht die Flanken.

Blau 0 Ohm
Rot 25 Ohm
Türkis 50 Ohm

(Step muss wohl mindestens 3 Verläufe haben und 0 Ohm mag LTspice dabei 
auch nicht.)

Echos treten auch nicht mehr auf wenn die Diode sperrt ist auch die 
Energie der Echos abgebaut. Prima Vorgehensweise.
mfg klaus

[Achim S. (Gast)]

Klaus R. schrieb:
> Hab ich auch so ermittelt. Der Abschluss Rout verflacht die Flanken.

Wobei die wichtige Abflachung nicht das ist, was du zwischen 60ns und 
80ns betrachtest(die unterschiedlichen Steigungen im linearen Bereich 
ergeben sich sozusagen nur aus unterschiedlichen 
"Spannungsteilerverhältnissen" zwischen Rout und dem Strommesswiderstand 
R6, während der Kondensator noch als Kurzschluss wirkt). Der eigentliche 
Zeitunterschied wird deutlich, wenn du die Pulse mehrere µs lang machst 
und das exponentielle Annähern an den Endwert nach Ablauf der linearen 
Flanke betrachtest.

Klaus R. schrieb:
> (Step muss wohl mindestens 3 Verläufe haben und 0 Ohm mag LTspice dabei
> auch nicht.)

du kannst auch einfach die zwei gewünschten Werte auflisten (siehe in 
meiner Simu). 0 für einen Widerstand geht aber tatsächlich nicht.

[Klaus R. (klara)]

Achim S. schrieb:
> Der eigentliche
> Zeitunterschied wird deutlich, wenn du die Pulse mehrere µs lang machst
> und das exponentielle Annähern an den Endwert nach Ablauf der linearen
> Flanke betrachtest.
>
In der Tat. Bei mir ist der Endwert schon nach 1µs erreicht. Ich lasse 
durch die Diode in Flussrichtung 10 mA fliessen. R4 mit 100 Ohm bewirkt 
auch etwas.

Das Messergebnis sollte der Strom durch bzw. die Spannung an R6 sein, 
bei Dir R1 sein. Die Ladungsträger dürften sich wie eine zusätzliche 
geladene Kapazität verhalten. Mit einem passenden Oszi werden das 
interessante Versuche.

> du kannst auch einfach die zwei gewünschten Werte auflisten (siehe in
> meiner Simu). 0 für einen Widerstand geht aber tatsächlich nicht.

Den List beim Step habe ich wohl länger nicht mehr verwendet.
mfg klaus