Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Operationsverstärker schwingt ohne Kapazität


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von Otto L. (otto3333)


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Guten Abend,
Ich versuche schon länger meine Operationsverstärker für ein aktives 
Filter in Betrieb zu nehmen. Das Filter soll für hohe Frequenzen 
ausgelegt werden. Daher die OPVs (LMH6643 und LMH6628) mit hoher 
Bandbreite.
Zum Testen desr OVs wird eine nichtinvertierende Verstärkerschaltung mit 
dem Operationsverstärker LMH6643(siehe Schaltskizze).
Nun zum Problem. Ohne der Kapazität zwischen den Eingängen des OPVs 
rauscht/schwingt die Ausgangsspannung, sowie Eingangsspannung. (Problem 
tritt bei beiden OPVs auf)
Mit der Kapazität von 100p zwischen den Eingängen ist das Signal bei 
beiden OPVs okay.(siehe Bilder)
Trifft es zu, dass durch den Kondenstator die Selbsterregung unterbunden 
wird? Und warum wird es im Datenblatt nicht erwähnt, dass der OPV 
stabilisiert werden muss? Oder bin ich zu dumm dies zu fnden. Zumal wird 
bei der LTspise Simulation mit dem Model des LMH6643 kein Schwingen 
angezeigt. Ich muss sagen, dass ich sehr verwundert bin über dieses 
Verhalten.

Hoffe auf Hilfe
LG

von MM (Gast)


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Was ist mit den Kondensatörchen an den Betriebsspannungsanschlüssen?

Sascha E. schrieb:
> Operationsverstärker schwingt ohne Kapazität

Wäre jetzt meine Interpretation des Titels...

von Helmut S. (helmuts)


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Seit wann gibt es Generatoren mit 0Ohm Innenwiderstand? Gib der 
Signalquelle einen realistischen Serienwiderstand.

von Otto L. (otto3333)


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Der Titel ist in der Tat etwas zweiseutig. Kondenstaoren zur 
stabilisierung der Betriebsspannung sind natürlich vorhanden.

Helmut S. schrieb:
> Seit wann gibt es Generatoren mit 0Ohm Innenwiderstand? Gib der
> Signalquelle einen realistischen Serienwiderstand.

Serieninnenwiderstand von 50Ohm wurde hinzugefügt. Problem bleibt das 
selbe.

von Helmut S. (helmuts)


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Warum machst du überhaupt einen C zwischen Plus- und Minuseingang?

Oh, sehe gerade, dass es ohne C schwingt.
Ist das ein Opamp der nur x5 stabil ist?

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


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Otto L. schrieb:

> Hoffe auf Hilfe

Keinesfalls Layout bzw. Fotos vom Aufbau zeigen! Du
koenntest Antworten erhalten, die Dir weiterhelfen!

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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Possetitjel schrieb:
> Keinesfalls Layout bzw. Fotos vom Aufbau zeigen! Du koenntest Antworten
> erhalten, die Dir weiterhelfen!

Es schwingt schon in der Simulation.

von Possetitjel (Gast)


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Magnus M. schrieb:
> Possetitjel schrieb:
>> Keinesfalls Layout bzw. Fotos vom Aufbau zeigen! Du koenntest
>> Antworten erhalten, die Dir weiterhelfen!
>
> Es schwingt schon in der Simulation.

Okay, dann habe ich den TO grob falsch verstanden. Er schrieb
naemlich:

Otto L. schrieb:
> Zumal wird bei der LTspise Simulation mit dem Model des
> LMH6643 kein Schwingen angezeigt.

Ich habe das so interpretiert, dass die Simulation keine
Schwingung zeigt, der offensichtlich existierenden reale
Aufbau aber schon.

von Helmut S. (helmuts)


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Hänge mal bitte deine Dateien für die Simulation mit LTspice an deine 
nächste Antwort - .asc .mod, (.asy?).

von Otto L. (otto3333)


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Das hast du schon richtig interpretiert. Ich meinte, dass das 
Rauschen(schwingen) bei der Simulation nicht auftritt. Bei dem realen 
Aufbau hingegen schon.
Anbei die .mod Datei. Kann mit dem Symbol opamp2 verwendet werden :)
LG

von Michael B. (laberkopp)


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Otto L. schrieb:
> Trifft es zu, dass durch den Kondenstator die Selbsterregung unterbunden
> wird?

Nein, im Gegenteil, es wird schlimmer. Der C gehört parallel zu R2.

> Und warum wird es im Datenblatt nicht erwähnt, dass der OPV
> stabilisiert werden muss

Der LMH6643 ist ein schneller OpAmp, der LMH6628 ein sauschneller OpAmp 
der natürlich schwer stabil zu bekommen ist. Er benötigt super 
entkoppelte Versorgungsspannungen, ein völlige Unabhängigkeit der 
Eingangssignale auf Störungen die er selbst durch den von ihm erzeugten 
Ausgangsstrom auf die Versorgung bringt, und super Masseverbindung.

Aber in der Simulation sollte das alles kein Problem sein, "Acl, min 
spec gain (V/V)" ist 1 und du hast 2.

Possetitjel schrieb:
> Okay, dann habe ich den TO grob falsch verstanden.

Ich befürchte, er hat mit dem LMH6628 ein Schwingen in der Simulation, 
mit dem LMH6643 keines (oder umgekehrt), oder aus welchem Grund sollte 
er sonst beide erwähnen und für einen ein Schwingen verneinen ?

Klar ist, daß selbst eine nicht-schwingende Simulation noch lange kein 
Grund ist, warum die reale Leiterplatte nicht super oszillieren sollte, 
gar noch als Filter. Verstärker schwingen immer, Oszillatoren nie....

Insbesondere die LMH6628 ist absolut kein Teil für Anfänger.

von Helmut S. (helmuts)


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In der Simulation schwingt bei mir gar nichts. Da ist alles OK.

Hast du in deinem realen Aufbau auch die 0,1uF Abblock-Cs ganz nah am 
Opamp?

Ist das ein Aufbau auf einem Steckbrett?

von Michael B. (laberkopp)


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Helmut S. schrieb:
> In der Simulation schwingt bei mir gar nichts.

Was hast du simuliert, mit oder ohne C1, LMH6643 oder LMH6628 ?

von Helmut S. (helmuts)


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Michael B. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> In der Simulation schwingt bei mir gar nichts.
>
> Was hast du simuliert, mit oder ohne C1, LMH6643 oder LMH6628 ?

Mit LMH6643, mit und ohne C.
Häng deine Schaltungsdateien an.

von Michael B. (laberkopp)


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Helmut S. schrieb:
> Häng deine Schaltungsdateien an.

Sind nicht meine :-)

Ich habe halt den Verdacht, er hat Probleme mit dem LMH6628, nicht 
LMH6643.

Diese schnellen OpAmp haben einen massiven Eingangsstrom, bis 2.8mA, das 
belastet den Fedback-Spannungsteiler stark.

Ich würde ihm das Dokument nahe legen
http://www.ti.com/lit/an/snoa367c/snoa367c.pdf

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Otto L. schrieb:
> Das hast du schon richtig interpretiert. Ich meinte, dass das
> Rauschen(schwingen) bei der Simulation nicht auftritt. Bei dem realen
> Aufbau hingegen schon.
Dann hast du im realen Aufbau noch Bauelemente,  die in der Simulation 
nicht drin sind.
Parasitäre Induktivitäten, Widerstände und Kapazitäten beispielsweise...

Zeig doch mal ein Bild von deinem Aufbau.

von Otto L. (otto3333)


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Also ich wollte mich in diesem Thread vorrangig auf den LMH6643 
beziehen. Jedoch habe ich den LMH6628 ebenfalls genannt, da ich das 
selbe Problem habe. Bei der Simulation der beiden OPvs habe ich bei 
beiden OPVs das gewünschte Ergebnis mit doppelter Verstärkung und 
sauberen Sinus.
Auf Steckbrett aufgebaut oszillieren beide OPVs. Auf Lochrasterplatine 
ebenfalls
Mit C1 erhalte ich bei beiden Kondensatoren auf dem Steckbrett eine 
vernünftige Sinus am Ausgang auf dem Oszi(siehe Bild).

von Helmut S. (helmuts)


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Diese Frage wurde noch nicht beantwortet.
Hast du in deinem realen Aufbau auch die 0,1uF Abblock-Cs ganz nah am
Opamp?

von m.n. (Gast)


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Otto L. schrieb:
> Auf Steckbrett aufgebaut oszillieren beide OPVs. Auf Lochrasterplatine
> ebenfalls

Dann ist alles in Ordnung, das muß so sein.

Sieh Dir mal den Musteraufbau im Datenblatt an. Kleiner, kompakter 
Aufbau und Massefläche von unten. Anders wird das nichts!

von Otto L. (otto3333)


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Helmut S. schrieb:
> In der Simulation schwingt bei mir gar nichts. Da ist alles OK.
>
> Hast du in deinem realen Aufbau auch die 0,1uF Abblock-Cs ganz nah am
> Opamp?
>
> Ist das ein Aufbau auf einem Steckbrett?

Die Abblock Cs sind auf einem Steckbrett in der oberen 
''Versorgungsspannungsleiste''.

Michael B. schrieb:
> Ich würde ihm das Dokument nahe legen
> http://www.ti.com/lit/an/snoa367c/snoa367c.pdf

Werde ich mal unter die Lupe nehmen.

Das in der Realität viele parasitäre Effekte hinzukommen ist mir 
bewusst. Jedoch ist es komisch, dass wenn die Kapazität zwischen den 
Eingängen geschaltet wird, das Oszillieren des OPVs nicht mehr vorhanden 
ist und das Signal wie erwünscht verstärkt wird.

von Helmut S. (helmuts)


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> Die Abblock Cs sind auf einem Steckbrett in der oberen
''Versorgungsspannungsleiste''.

Oh weh, das geht so wohl eher nicht. Die Steckbrettaufbauten sind eher 
für Schaltungen mit LM324 gedacht.

Nimm einfach eine Platine mit durchgehender Kupferfläche. Diese Fläche 
wird die Masse. Auf die lötest du dann die Schaltung drauf.

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


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Otto L. schrieb:

> Also ich wollte mich in diesem Thread vorrangig auf den
> LMH6643 beziehen. Jedoch habe ich den LMH6628 ebenfalls
> genannt, da ich das selbe Problem habe. Bei der Simulation
> der beiden OPvs habe ich bei beiden OPVs das gewünschte
> Ergebnis mit doppelter Verstärkung und sauberen Sinus.

Okay, verstanden.

> Auf Steckbrett aufgebaut oszillieren beide OPVs.

Erstens: Vergiss Steckbrett bei den Frequenzen.

Zweitens: Steckbrett?! Wie geht das mit LMH6628? Der hat
doch ein SMD-Gehaeuse? Hast Du da Draehte angeloetet?

> Auf Lochrasterplatine ebenfalls

Ich verrate Dir einen Trick, den erfahrungsgemaesz niemand
hoeren will: Es gibt Lochrasterplatinen mit Masselage, die
sind gut. Relativ teuer, aber gut. - Loetaugen nach oben,
Masselage nach unten. Verdrahtung SO KURZ WIE MOEGLICH .

Ansonsten: Vergiss Lochrasterplatinen ohne Masselage.
Bei einem 300MHz-OPV hat das einfach keinen Sinn.

> Mit C1 erhalte ich bei beiden Kondensatoren auf dem
> Steckbrett eine vernünftige Sinus am Ausgang auf dem
> Oszi(siehe Bild).

Vergiss C1.
Das ist wie ein Porsche mit Schild zum Schneeschieben.

Mach Dich mit den Grundregeln eines vernuenftigen Layouts
vertraut. Die wichtigsten sind: GUTE Masse, gut abgeblockte
Betriebsspannungen, kurze Verbindungen.

von Possetitjel (Gast)


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Otto L. schrieb:

> Die Abblock Cs sind auf einem Steckbrett in der oberen
> ''Versorgungsspannungsleiste''.

Um Gottes Willen. Das ist VIEL zu weit weg.

Faustregel: Verbindungen ab spaetestens 1cm Laenge sind
gefaehrlich.
Schlimm sind Versorgungsleitungen, die so lang sind, und
ganz schlimm sind lange Masseleitungen.

> Jedoch ist es komisch, dass wenn die Kapazität zwischen
> den Eingängen geschaltet wird, das Oszillieren des OPVs
> nicht mehr vorhanden ist und das Signal wie erwünscht
> verstärkt wird.

Nein, das ist ueberhaupt nicht komisch.

Dein C1 bombt die OPVs schaetzungsweise auf das Niveau
eines TL084 zurueck.

Ach so: Fuer welche "hohen Frequenzen" soll denn das
Filter sein, wenn es mal fertig ist?

von Michael B. (laberkopp)


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Otto L. schrieb:
> Bei der Simulation der beiden OPvs habe ich bei
> beiden OPVs das gewünschte Ergebnis mit doppelter Verstärkung und
> sauberen Sinus.

Na also.

> Auf Steckbrett aufgebaut oszillieren beide OPVs. Auf Lochrasterplatine
> ebenfalls

Völlig ok.

Steckbrett und Lochraster sind nix für so schnelle OpAmps.

> Mit C1 erhalte ich bei beiden Kondensatoren auf dem Steckbrett eine
> vernünftige Sinus am Ausgang auf dem Oszi(siehe Bild).

Völlig falscher Ansatz.

: Bearbeitet durch User
von Thomas E. (picalic)


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Possetitjel schrieb:
> Faustregel: Verbindungen ab spaetestens 1cm Laenge sind
> gefaehrlich.

Naja, "gefährlich" sind sie nicht - weder beissen sie, noch erzeugen sie 
lebensgefährliche Spannungen oder dünsten giftige Chemikalien in 
kritischer Menge aus. Explodieren sollten sie in der Regel auch nicht, 
wenn sich der Betriebsstrom im Rahmen hält.

Aber es sind halt schlicht keine Verbindungen mehr, sondern im 
Ersatzschaltbild ein wildes Sammelsurium von Kapazitäten, Induktivitäten 
und Widerständen.
Als praktisch relevant sollte man davon hier im Wesentlichen die 
Induktivitäten betrachten, ich glaub', mit 1nH pro mm als Faustregel 
liegt man nicht allzu weit weg.

von Otto L. (otto3333)


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Okay. Danke für die schanelle Hilfe. Bleibt festzuhalten, dass die 
Schaltung grundsätzlich richtig ist und funktionieren würde. Jedoch nur, 
wenn die Grundregeln eines guten Layouts eingehalten werden. Korrekt?

Possetitjel schrieb:
> Mach Dich mit den Grundregeln eines vernuenftigen Layouts
> vertraut. Die wichtigsten sind: GUTE Masse, gut abgeblockte
> Betriebsspannungen, kurze Verbindungen.

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