OpAmp: slew rate abhängig von Eingangsspannung?

[hey (Gast)]

Hallo Forum,

Beim Messen eines dreieckigen Signals stelle ich fest, dass der Ausgang 
des Operationsverstärkers eine umso größere Verzögerung hat, je kleiner 
das zu messende Eingangssignal ist. (s. Anhang)
Hier wird der Strom (Grün) über einen Shunt mit einen 
Differenzverstärker verstärkt (Gain ca. 25) und gemessen (lila).

Ist es möglich, dass mit einem kleineren Signal die slew rate ebenso 
geringer wird?

Im Datenblatt und im Internet habe ich dazu allerdings nichts finden 
können.

Was könnte sonst die Ursache für die Verzögerung sein?
Phasendrehung?

Ich habe einen TSX9291 Rail-to-Rail OpAmp.
Datenblatt: 
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/65/a3/96/a6/0e/97/46/80/DM00082871.pdf/files/DM00082871.pdf/jcr:content/translations/en.DM00082871.pdf

Vielen Dank schonmal!

[Klaus R. (klara)]

hey schrieb:
> Was könnte sonst die Ursache für die Verzögerung sein?
> Phasendrehung?

Die Steilheit wird anders gemessen. Der hier gezeigte Effekt ist eine 
Signalverzögerung. Eine Phasenänderung spielt hier sicher eine Rolle. 
Siehe Allpässe als extrem, die speziell für Laufzeitverzögerungen 
eingesetzt werden.
mfg klaus

[Possetitjel (Gast)]

hey schrieb:

> Beim Messen eines dreieckigen Signals stelle ich fest, dass
> der Ausgang des Operationsverstärkers eine umso größere
> Verzögerung hat, je kleiner das zu messende Eingangssignal
> ist. (s. Anhang)

Nee, so wird das nix.

Du solltest schon...
- mehr als zwei Messpunkte betrachten,
- brauchbare Zahlenwerte liefern (wie im ersten Bild) und
- nicht die Zeitbasis zwischendrin ändern.

Ein OPV ist oberhalb der Eckfrequenz ein Integrator; ich
würde eine (in guter Näherung) von der Amplitude unabhängige
Verzögerung erwarten --> größeres Eingangssignal bewirkt
schnelleren Anstieg.

[Michael B. (laberkopp)]

hey schrieb:
> Ist es möglich, dass mit einem kleineren Signal die slew rate ebenso
> geringer wird?

JA, übliches Verhalten alle OpAmps, die slew rate aus dem Datenblatt 
gilt nur bei massiver Eingangsübersteuerung, also wenn + und - Eingang 
schon gar nicht mehr gleich sind sondern um 90 Grad der Phase 
hinterhinken.

[Achim S. (Gast)]

Mit dem größeren Strom betreibst du den OPV-Ausgang weiter weg von der 
negativen rail. Der OPV hat zwar rail-2-rail input, aber der Ausgang 
kommt deswegen nicht automatisch genau so gut mit Spannung nahe der 
unteren rail klar.

Vielleicht hast du bei der ersten Messung schon Sättigungseffekte in den 
Ausgangstransistoren, die würden die beobachtete Verzögerung gut 
erklären. Wie sieht denn konkret deine Schaltung aus?

[hey (Gast)]

Danke für eure Antworten!

Achim S. schrieb:
> Vielleicht hast du bei der ersten Messung schon Sättigungseffekte in den
> Ausgangstransistoren

Hm, die Ausgangstransistoren werden über einen Treiberbaustein 
angesteuert und haben somit immer eine konstante Gate-Source- und 
Drain-Source Spannung.

So richtig weiß ich jetzt aber auch nicht weiter - von 
Signalverzögerung, Phasenänderung, slew rate, Differenz zur Rail war bis 
jetzt alles dabei. Wahrscheinlich eine Kombination aus allem? Nur welche 
Ursache dominiert?

Im Anhang übrigens nochmal eine bessere Aufnahme der kleineren 
Verzögerung.

Grüße!

[Christian K. (Gast)]

Gain 25. GBW des opamps ca. 15Mhz. Ergibt eine Bandbreite deutlich unter 
1Mhz. Genau das, was Du auf dem Scope siehst. Verwende einen Opamp mit 
deutlich größerem GBW Produkt wenn das was werden soll. In käuflichen 
current mode Reglern liegt die Bandbreite für solche Anwendungen bei gut 
100MHz.

[Achim S. (Gast)]

hey schrieb:
> Hm, die Ausgangstransistoren werden über einen Treiberbaustein
> angesteuert und haben somit immer eine konstante Gate-Source- und
> Drain-Source Spannung.

Sorry, da haben wir wahrscheinlich aneinander vorbeigeredet. Ich meine 
die internen Transistoren des OPV.

Schau dir Fig. 26 im Datenblatt des TX9291 an:
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/65/a3/96/a6/0e/97/46/80/DM00082871.pdf/files/DM00082871.pdf/jcr:content/translations/en.DM00082871.pdf

Wenn der OPV-Ausgang an die Rails "anschlägt" klebt er hinterher ~1µs 
dort fest (bis die Sättigung eines OPV-internen Transistors abgebaut 
ist).

Das passt ihmo gut zu deiner Messung: die obere Spitze der 
Dreiecksspannung wird nur etwas rundgebogen (Auswirkung der endlichen 
Bandbreite). Aber bei der unteren Spitze, wo der Ausgang nahe an die 
negative Rail muss, gibt es eine Verzögerung von ~1µs, ehe der OPV 
wieder der Eingangsspannung folgt.