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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Erklärung zur Beispielschaltung mit LT1010


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Autor: Heiner (Gast)
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Hallo,

ich würde gerne einen LT1010 einsetzen um den möglichen Ausgangsstrom 
eines OPs zu vergößern.

Im Datenblatt 
(http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/1010fe.pdf) 
ist direkt auf der ersten Seite genau so eine Schaltung dargestellt.

Meine Frage ist nun: Wozu dient der 100R (R6) und was soll der LM334 
dort?

Ich hätte den LT1010 einfach noch vor der Rückkopplung hinter meinen OP 
geschaltet. Ggf. noch ein kleinen C direkt vom OP Ausgang zur 
Rückkopplung.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Very Low Distortion Buffered Preamplifier
Die Ausgangsstufe des LT1056 soll im Klasse A-Betrieb laufen, weil der 
weniger Verzerrungen hat als der AB-Betrieb. Man muss nur genügend Strom 
ziehen, damit man auch bei Aussteuerung im A-Betrieb bleibt.

Autor: Heiner (Gast)
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Toll, danke!

Da wäre ich niemals drauf gekommen.
Sollte der OP das nicht eh alles wegregeln?

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Heiner schrieb:
> Toll, danke!
>
> Da wäre ich niemals drauf gekommen.
> Sollte der OP das nicht eh alles wegregeln?

Der Opamp hat bei 20kHz und Verstärkung 10 noch eine Verstärkungsreserve 
von 100 um Verzerrungen auszuregeln. Damit schafft man vermutlich nicht 
mehr die gezeigten 0,02% Klirrfaktor bei 20kHz.

Autor: Karl (Gast)
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Heiner schrieb:
> Meine Frage ist nun: Wozu dient der 100R (R6) und was soll der LM334
> dort?

Kannste weglassen, den LT1010 kann man auch simpel einsetzen, siehe die 
Schaltungen auf Seite 9 unten.

Autor: Heiner (Gast)
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Wie kommst Du auf die 100?

Hat der nicht 5,5MHz das geteilt durch 20kHz mal 10 ergibt doch sogar 
nur 27,5?

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Heiner schrieb:
> Wie kommst Du auf die 100?
>
> Hat der nicht 5,5MHz das geteilt durch 20kHz mal 10 ergibt doch sogar
> nur 27,5?

Da hast du Recht. Ich hatte irrtümlich auf die Seite vom LT1010 
geschaut.

Autor: Heiner (Gast)
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Sehr schön!
Bleibt nur noch die Frage warum die dort noch 100 Ohm eingebaut haben.

Ist das ein übliches vorgehen bei OPs die so zum A-Betrieb zu zwingen? 
Ist mir bewusst noch nie vorher begegnet und im Datenblatt des LT1056 
gibt es ja auch keinen Hinweis dazu (außer dem Innenschaltbild).

Autor: In distortion we trust (Gast)
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Heiner schrieb:
> Sollte der OP das nicht eh alles wegregeln?

"Sollte alles" ist eben nicht gut genug fuer "Very Low Distortion"

Heiner schrieb:
> Wozu dient der 100R (R6)

Ausgezeichnete Frage.
Spontan wuerde ich sagen: Impulstreue und Frequenzgang

Auf den zweiten Blick: Die Eingangstufe vom LT1010 hat rein 
Spannungsgetrieben eine unterschiedliche Slewrate in positiver versus 
negativer Richtung. 100 Ohm koennen zur linearisierung bei hohen Pegeln 
und hohen Frequenzen positives bewirken. Stichwort Nullpunktsymmetrie 
bei Laufzeit und Phasenlage. Egal wie man es betrachtet:= "Very Low 
Distortion"

Auch wenn ich jetzt hier verdroschen werde; ich denke die 100 Ohm sind 
nicht berechnet, sondern von LT stumpf "ausprobiert".

Bessere werte musst du dir in Zweifelsfall selbst optimieren.

Heiner schrieb:
> Ich hätte den LT1010 einfach noch vor der Rückkopplung hinter meinen OP
> geschaltet. Ggf. noch ein kleinen C direkt vom OP Ausgang zur
> Rückkopplung.
Jepp!

Das Datenblatt hat ja sogar Ideen fuer kapazitieve Ausgangslasten, 
gucksdu seite 9.

Autor: In distortion we trust (Gast)
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Heiner schrieb:
> Bleibt nur noch die Frage warum die dort noch 100 Ohm eingebaut haben.
>
> Ist das ein übliches vorgehen bei OPs die so zum A-Betrieb zu zwingen?

Opps,hier hat sich ja einiges getan.


Nein, der A-Betrieb wird durch Last (LM334) erzwungen

Autor: Heiner (Gast)
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In distortion we trust schrieb:
> Nein, der A-Betrieb wird durch Last (LM334) erzwungen

Ja, das ist klar geworden. Ich hätte es besser trennen sollen.


Aber was genau tut dieser 100R Widerstand?

Autor: Bernhard D. (bdrescher)
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Hi,

Ich bin jetzt weniger der Audiokenner, sondern beschäftige mich mehr im 
Gebiet Test, aber rein von der Lage des Widerstands (außerhalb des FB) 
dient dieser der Entkopplung des Feedback von der angeschlossenen Last. 
Dies wirkt einerseits Strombegrenzend im Fehlerfall, sowie reduziert es 
die Auswirkungen kapazitiver Belastung. Nachdem die schaltung als 
Vorverstärker beschrieben ist, benötigt die Nachfolgende Stufe vlt. auch 
eine mind. Quellimpedanz um möglichst linear zu agieren (sowohl 
transient z.b. Schwingkreisdämpfung, als auch im Frequenzbereich). Wie 
schon richtig angemerkt sollten die 100 ohm hierbei nicht berechnet 
sondern anhand von Faustregeln dimensioniert worden sein.

Grüße,
Bernhard

Autor: In distortion we trust (Gast)
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Heiner schrieb:
> Aber was genau tut dieser 100R Widerstand?

Einfaches Modell: Stell dir am Eingang des LT1010 eine (leider niemals 
ganz vermeidbare) parasitaere Kapazitaet gegen GND vor. Jetzt haben wir, 
zusammen mit diesem 100-Ohmer einen Tiefpass. Dieser Tiefpass "bremst" 
den 1010 etwas aus, um (bleiben wir beim Beispiel des Datenblattes) dem 
LT1056 etwas zeit zu verschaffen den Gesamtregelkreis einzuregeln.

Heiner schrieb:
> Ich hätte den LT1010 einfach noch vor der Rückkopplung hinter meinen OP
> geschaltet. Ggf. noch ein kleinen C direkt vom OP Ausgang zur
> Rückkopplung.

Dein C, und das Ziel welches damit verfolgt wird (= Ueberschwinger und 
Oszillation vermeiden) geht in dieselbe Richtung.

Vergiss dabei bitte nicht: der LT1010 hat eine Spannungsverstaerkung 
deutlich groesser als 1 (im Gegensatz zu "normaler" Endstufe aka 
Spannungsfolgern in Kollektorschaltung / Emitterfolger), und geht 
"schnell (DB sagt 75V/us) zur Sache".
Ohne die 100 Ohm wird die Gesamtschaltung zum (Ueber)schwingen neigen.

Ausserdem ist die Eingangsstufe des LT1010 stark asymetrisch, reagiert 
also auf ueberschwinger an seinem Eingang (der LT1056, wie jedes andere 
Bauteil auch, ist nicht perfekt linear und verzoegerungsfrei), je nach 
Richtung des Spannungssprungs, mehr oder weniger heftig (ueber).

...und da kommt wieder der 100 Ohmling ins 
Spiel..."Spannungssprungbremse" durch "Ladestrombegrenzung" an der 
Eingangskapazitaet. Tiefpass halt.


Bin irgendwie gerade nicht in der Lage "auf die schnelle" in dem DB den 
Wert der Eingangskapazitaet zu finden. Womoeglich (reine Raterei) ist 
ein Mitgrund (oder Hauptgrund) weil der LT1056 ansonsten ein Problem mit 
der zu treibenden Kapazitaet hat. Nee, vergiss das, ist total abwegig.

Autor: In distortion we trust (Gast)
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@Bernhard
100% Ack.
Aber die Frage ging um R6, nicht um R8.
LOL, glaube ich zumindest :D

Autor: In distortion we trust (Gast)
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Bernhard D. schrieb:
> benötigt die Nachfolgende Stufe vlt. auch
> eine mind. Quellimpedanz um möglichst linear zu agieren (sowohl
> transient z.b. Schwingkreisdämpfung, als auch im Frequenzbereich)

Opps. Perfekt! Dieser Teil passt zu R6

Autor: Karl (Gast)
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In distortion we trust schrieb:
> Stell dir am Eingang des LT1010 eine (leider niemals
> ganz vermeidbare) parasitaere Kapazitaet gegen GND vor. Jetzt haben wir,
> zusammen mit diesem 100-Ohmer einen Tiefpass. Dieser Tiefpass "bremst"
> den 1010 etwas aus, um (bleiben wir beim Beispiel des Datenblattes) dem
> LT1056 etwas zeit zu verschaffen den Gesamtregelkreis einzuregeln.

Tja, zu Deiner Theorie passt nur nicht, dass in der Schaltung die 
Rückkopplung VOR R6 (100ohm) abgegriffen wird.

Abgesehen davon, dass dann der Tiefpass nicht mehr wirkt, hat das den 
entscheidenden Nachteil, dass der Spannungsabfall durch R6 nicht 
berücksichtigt wird. Nun hat der LT1010 gerade die Aufgabe, einen 
höheren Ausgangsstrom bei genauer Ausgangsspannung zu liefern, und das 
wird damit unterlaufen.

Nochmal: R6 weglassen, die einfachen Schaltungen von Seite 9 nehmen. Der 
LT1010 kann auch ohne R6 eine erhebliche Lastkapazität treiben.

Autor: Heiner (Gast)
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In distortion we trust schrieb:
> Dein C, und das Ziel welches damit verfolgt wird (= Ueberschwinger und
> Oszillation vermeiden) geht in dieselbe Richtung.

Mit dem Unterschied, dass der C einen Hochpass in der Rückkopplung 
darstellt und der 100R einen Tiefpass, wenn es wirklich so wäre wie Du 
schreibst. Damit würde er den ganzen Aufbau doch nur instabil machen. 
Daher denke ich nicht, dass dies die Aufgabe von R6 ist.

Autor: Hirnschaden, H. (Firma: Happy Computing MDK Inc.) (hirnschaden)
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Ainen gudden!

Heiner schrieb:
> Sollte der OP das nicht eh alles wegregeln?

Ich weiß nich' was Du brauchst, aber ganz bestimmt keinen LT1010.

Dwianea
hirnschaden

Autor: Heiner (Gast)
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Hirnschaden, H. schrieb:
> Ich weiß nich' was Du brauchst, aber ganz bestimmt keinen LT1010

Was bringt Dich zu dieser Annahme?

Autor: In distortion we trust (Gast)
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Heiner schrieb:
> Mit dem Unterschied, dass der C einen Hochpass in der Rückkopplung
> darstellt und der 100R einen Tiefpass, wenn es wirklich so wäre wie Du
> schreibst. Damit würde er den ganzen Aufbau doch nur instabil machen

Fast beinahe :D

Der C zwecks Hochpass in der Rückkopplung (-180 Phase) bedeutet fuer die 
Gesamtschaltung Tiefpass. --->stabil

Der 100R im Signalweg (das ist kein invertierender Eingang am LT1010) 
ebenso Tiefpass. --->stabil




Karl schrieb:
> Tja, zu Deiner Theorie passt nur nicht, dass in der Schaltung die
> Rückkopplung VOR R6 (100ohm) abgegriffen wird.
>
> Abgesehen davon, dass dann der Tiefpass nicht mehr wirkt, hat das den
> entscheidenden Nachteil, dass der Spannungsabfall durch R6 nicht
> berücksichtigt wird.

Nope :D
Bitte schaue dir die Schaltung nochmal etwas genauer an. (und wenn 
verkehrterweise in der Schaltung die Rückkopplung durch falschnachbau 
VOR R6 abgegriffen werden wuerde: ---> THD 1000%)

Autor: In distortion we trust (Gast)
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Nachtrag @Karl
Es geht um R6. Bitte nicht mit R8 verwechseln; dieser war hier garnicht 
in Frage gestellt.

Autor: Heiner (Gast)
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In distortion we trust schrieb:
> Der C zwecks Hochpass in der Rückkopplung (-180 Phase) bedeutet fuer die
> Gesamtschaltung Tiefpass. --->stabil
>
> Der 100R im Signalweg (das ist kein invertierender Eingang am LT1010)
> ebenso Tiefpass. --->stabil

Sorry, ich kann Dir immer noch nicht folgen.

Der C2 geht direkt vom OP Eingang auf den invertierenden Eingang. Soweit 
so klar.

Der "Tiefpass" mit R6 landet über R4 aber genauso auf dem invertierenden 
Eingang des OP. Ein Tiefpass hier kann die Schaltung also instabil 
machen.

Autor: In distortion we trust (Gast)
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Heiner schrieb:
> Sorry

Null Problemo :D


Heiner schrieb:
> Der "Tiefpass" mit R6 landet über R4 aber genauso auf dem invertierenden
> Eingang des OP

Also Stueck fuer Stueck. Prosaisch eine Schaltung zu beschreiben (und 
selbiges auch noch verstaendlich) ist wohl nicht meine Staerke :D


"Der Tiefpass":= R6 und Cin Anschluss IN vom LT1010
Ich denke soweit sind wir verstaendnissmaessig deckungsgleich.


Falls (jetzt) ja, weiter mit dem ganzen Satz:
"Der "Tiefpass" mit R6 landet über R4 aber genauso auf dem 
invertierenden Eingang des OP"
Nope, eben nicht "aber genauso". Sondern zeitlich etwas spaeter. 
Durchlaufzeit des LT1010 (irgendeine Hausnummer zB 10 ns).
Erst nachdem diese Zeit um ist "sieht" die rechte Seite von R4 die 
Ausgangsspannung. Dann: Pin2 LT1056. Und dann hat der 1056 auch nochmal 
eine laufzeit, bis "endlich" seine (des 1056) gegenkopplungsmassnahmen 
greifen. Bis diese (zugegebenermassen kurzen) durchlaufzeiten vorbei 
sind kann aber der (sauschnelle, aggressive 1010) schon "viel zuweit 
gesprungen" sein. Deswegen "die Bremse" an seinem Eingang. (Tiefpass 
R6+Cin)

Vergiss bitte nicht: Spannungsverstaerkung des LT1010 ist nicht kleiner, 
sondern groesser als 1.


*"(sauschnelle, aggressive 1010)"
:= damit meine ich nicht die durchlaufzeit, sondern sein Verhalten als 
Ausgangstreiber.


Ich fuerchte besser kann ichs mit meiner Prosa nicht erklaeren.


Ein weiterer Versuch: denk dir mal einen richtig "dicken" Cin, und einen 
grossen R6. Jetzt haben wir eine riesige Zeitkonstante an dieser Stelle. 
Damit ist (Gesamtschaltung )der Frequenzgang zwar katastrophal (1/f), 
aber instabil wirds eben_gerade nicht. Sondern gegenteil.

Ich muss jetzt leider erstmal weg, cu!

Autor: Hirnschaden, H. (Firma: Happy Computing MDK Inc.) (hirnschaden)
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Ainen gudden!

Heiner schrieb:
> Was bringt Dich zu dieser Annahme?

Du hast kein Lastenheft.

Dwianea
hirnschaden

Autor: Heiner (Gast)
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In distortion we trust schrieb:
> Vergiss bitte nicht: Spannungsverstaerkung des LT1010 ist nicht kleiner,
> sondern groesser als 1.

Laut Datenblatt ist die ziemlich genau 1 aber nicht größer (0,995 bis 
1,00)

Ich würde da auch gar nicht anfangen mit Totzeiten zu argumentieren. Man 
kann da doch bei linearem Verhalten bleiben.

Da der LT1010 sehr schnell ist und eine Verstärkung von 1 macht kann man 
ihn für die Betrachtungen auch erst mal ignorieren. Der puffert quasi 
nur den Tiefpass. Somit hat man dann tatsächlich einen Tiefpass in der 
Rückkopplung und je nachdem wie das drumrum aussieht kann das sehr wohl 
instabil werden.

Autor: Heiner (Gast)
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In distortion we trust schrieb:
> Ein weiterer Versuch: denk dir mal einen richtig "dicken" Cin, und einen
> grossen R6. Jetzt haben wir eine riesige Zeitkonstante an dieser Stelle.
> Damit ist (Gesamtschaltung )der Frequenzgang zwar katastrophal (1/f),
> aber instabil wirds eben_gerade nicht. Sondern gegenteil.

Genau bei solchen Konstrukten wird es instabil.

Laut the Art of Electronics (und etlichen anderen) ist so eine OP 
Schaltung genau dann stabil, wenn sich die Amplitude der 
Übertragungsfunktion mit der reziproken Übertragungsfunktion der 
Rückkopplung mit exakt 20dB/Dekade schneidet.

Ich habe das zur Veranschaulichung gerade mal in LTSpice geplottet. Da 
kann man sich leicht vorstellen, dass ein Hochpass in der Rückkopplung 
nie kritisch wird, ein Tiefpass aber sehr wohl.

Autor: Karl (Gast)
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In distortion we trust schrieb:
> Es geht um R6. Bitte nicht mit R8 verwechseln;

Ups, das kommt davon, wenn man ins Datenblatt nicht reinzoomt. 
Andererseits hat R6 nun gar nichts mit der kapazitiven Last am Ausgang 
zu tun.

Ich finde diese Schaltung (Seite 1) für die Belange des TO

Heiner schrieb:
> ich würde gerne einen LT1010 einsetzen um den möglichen Ausgangsstrom
> eines OPs zu vergößern.

dennoch nicht geeignet. Schon allein, weil bei einem erhöhten 
Ausgangsstrom der Spannungsabfall über R8 stört.

Autor: Heiner (Gast)
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Karl schrieb:
> dennoch nicht geeignet. Schon allein, weil bei einem erhöhten
> Ausgangsstrom der Spannungsabfall über R8 stört.

Davon sind wir hier längst ab ;). Das Problem mit dem höheren 
Ausgangsstrom lässt sich mit dem LT1010 leicht lösen.

Jetzt geht es darum den 100R vor dem LT1010 wirklich zu verstehen. Und 
als Teil eines Tiefpasses kann ich den irgendwie noch nicht sinnvoll 
einordnen.

Autor: Karl (Gast)
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Heiner schrieb:
> Jetzt geht es darum den 100R vor dem LT1010 wirklich zu verstehen.

Note 3: In current limit or thermal limit, input current increases 
sharply
with input-output differentials greater than 8V; so input current must 
be
limited. Input current also rises rapidly for input voltages 8V above V 
+ or
0.5V below V – .

Autor: Hirnschaden, H. (Firma: Happy Computing MDK Inc.) (hirnschaden)
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Ainen gudden!

Heiner schrieb:
> Sollte der OP das nicht eh alles wegregeln?

Was Du brauchst ist ein x-beliebiger OP. Weil die das sowieso alles von 
selber wegregeln.

Dwianea
hirnschaden

Autor: Heiner (Gast)
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Karl schrieb:
> Heiner schrieb:
>> Jetzt geht es darum den 100R vor dem LT1010 wirklich zu verstehen.
>
> Note 3: In current limit or thermal limit, input current increases
> sharply
> with input-output differentials greater than 8V; so input current must
> be
> limited. Input current also rises rapidly for input voltages 8V above V
> + or
> 0.5V below V – .

Danke! Das ist eine für mich plausible Erklärung. Und es hat somit auch 
Einfluss auf andere Schaltungen.

Danke Euch
Heiner

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