Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schwingungsdämpfung OPV mit Transistor-Endstufe


von Johannes S. (Firma: Privat) (bitschieber123)


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Hallo!

um für Messanwendungen mehr Strom aus meiner Referenzspannung ziehen zu 
können habe ich einen OPV TL071 (habe ich noch genug rumliegen) mit 
Transistor-Endstufe ausgedacht.
Siehe Anhang.
Nun habe ich im Forum herausgefunden, dass diese Schaltung gerne zum 
Schwingen neigt.
Wie kann ich das Dämpfen?
In einem anderen Beitrag war etwas von einem Kondensator zwischen 
Ausgang und Eingang zu lesen. Nur welche Kapazität?


Vielen Dank für euer Hilfe!
Danke.

Beste Grüße
Johannes

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Johannes S. schrieb:
> In einem anderen Beitrag war etwas von einem Kondensator zwischen
> Ausgang und Eingang zu lesen. Nur welche Kapazität?
Und welchem "Eingang"?

> Nun habe ich im Forum herausgefunden, dass diese Schaltung gerne zum
> Schwingen neigt.
Wo?
Du könntest einfach die Links mal mit reinkopieren, dann sieht man, ob 
das, was dort diakutiert wird, auf dein "Problem" (das ja eigenlicht 
noch gar keines ist) zutrifft.

> Siehe Anhang.
Was hängt da an Last dran? Warum musst du da mehr Strom liefern als der 
OP von sich aus könnte?

von Michael M. (michaelm)


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von Johannes S. (Firma: Privat) (bitschieber123)


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Lothar M. schrieb:
> Johannes S. schrieb:
>> In einem anderen Beitrag war etwas von einem Kondensator zwischen
>> Ausgang und Eingang zu lesen. Nur welche Kapazität?
> Und welchem "Eingang"?

invertierender Eingang und Ausgang

>
>> Nun habe ich im Forum herausgefunden, dass diese Schaltung gerne zum
>> Schwingen neigt.
> Wo?

Beitrag "Endstufe mit OP und Transistor"
Letzter Beitrag von Helmut L

> Du könntest einfach die Links mal mit reinkopieren, dann sieht man, ob
> das, was dort diakutiert wird, auf dein "Problem" (das ja eigenlicht
> noch gar keines ist) zutrifft.

Sehr wohl, weil ich nicht weiß, wie ich die Schaltung richtig und robust 
erstelle. Deshalb gibt's ja hier den Rat im Forum.
>
>> Siehe Anhang.
> Was hängt da an Last dran? Warum musst du da mehr Strom liefern als der
> OP von sich aus könnte?

Wegen verschieden großen (rein ohmschen) Lasten am Ausgang.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Johannes S. schrieb:
> Letzter Beitrag von Helmut L
Da steht ja auch die Lösung. Nimm einfach mal 4,7nF. Das sind schon 
"einige nF". Und wenn die Schaltung dann ohne Kondesator stabil ist, 
dann lässt du ihn raus und wenn der 4n7 nicht reicht, dann hast du ja 
auf jeden Fall Platz für einen Größeren.

von Ralph B. (rberres)


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Vergiss bitte nicht das der TL071 selbst schon Eingangsoffsetspannungen 
im 10mV Bereich hat.
Diese Fehlerspannung erscheint auch am Ausgang.

Ansonsten Kondensator zwischen Ausgang des OPs und - Eingang hängen.

Ralph Berres

von Helmut S. (helmuts)


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Neben dem Kondensator muss auch noch ein Widerstand eingefügt werden.

von Johannes S. (Firma: Privat) (bitschieber123)


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Vielen Dank für die schnellen Antworten!

@Ralph: Danke für den Hinweis!
10mV sind für Referenzspannungen ne menge Holz.
Für meine Messanwendung sind diese 0,2% jedoch im vgl. zur 
Gesamtgenauigkeit von 3% ausreichend.

@Helmut: Vielen Dank für den Hinweis mit dem zusätzlichen Widerstand.
Ist es aus deiner Sicht relevant, ob ich den 2K2 Widerstand oder einen 
4K Widerstand einsetze?

von Michael B. (laberkopp)


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Johannes S. schrieb:
> habe ich einen OPV TL071 (habe ich noch genug rumliegen) mit
> Transistor-Endstufe ausgedacht.

Wie kommt man auf so was, warum RES1 und RES2 ?

Glaubst du wirklich du musst das Rad noch mal neu in Falsch erfinden, an 
statt einfach zu gucken wie andere das machen ?

Was soll ein TL071 OpAmp aus der Steinzeit der nicht unter 3V an Eingang 
und Ausgang kommt in eienr Schaltung ist der er GND messen und liefern 
muss ?

Er braucht mindestens eine negative Versorgungsspannung von -3V.

Wieso haben Leute immer  "genug rumliegen" aus der Steinzeit der 
Elektronik ? Wer kauft das wann und warum ?


Fragen über Fragen....

https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/how-to-buffer-an-op-amp-output-for-higher-current-part-1/

Ja, ein Kondensator/Widerstand kann nötig sein, je nach Last.

von Mark S. (voltwide)


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Den 2k2 kannst Du einfach weglassen. Wichtig ist der von Helmut 
vorgeschlagene 1k0-Widerstand.

von HildeK (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Johannes S. schrieb:
>> Letzter Beitrag von Helmut L
> Da steht ja auch die Lösung. Nimm einfach mal 4,7nF.

Ja, aber es sind doch zwei verschiedene Schaltungen. Im verlinkten 
Beitrag "Endstufe mit OP und Transistor" wird mit der Transistor in 
Emitterschaltung betrieben, da ist Schwingneigung wegen der höheren 
Gesamtverstärkung zu erwarten und eine zusätzliche Kompensation 
erforderlich.
Die Schaltung des TO hat jedoch einen Transistor in Kollektorschaltung. 
Der Transistor macht dabei keine Spannungsverstärkung, liefert nur mehr 
Strom aus VCC. Ich erwarte da keine Schwingungsgefahr.

von Ralph B. (rberres)


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Michael B. schrieb:
> Was soll ein TL071 OpAmp aus der Steinzeit der nicht unter 3V an Eingang
> und Ausgang kommt in eienr Schaltung ist der er GND messen und liefern
> muss ?
>
> Er braucht mindestens eine negative Versorgungsspannung von -3V.

Vielleicht hast du ja übersehen das an den Eingängen ja +5V anliegen.

Also ist die Ein und Ausgangsspnnung am Op zu den beiden 
Betriebsspannungsgrenzen weit genug entfernt.

Ralph Berres

von Helmut S. (helmuts)


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Der Wert dieses Widerstandes ist unkritisch. Alles von 1kOhm bis 10kOhm 
ist OK. Es kommt da auf das R*C-Produkte an. Die minimale Zeitkonstante 
R*C ist umgekehrt proportional zum GBW des Opamps.Der C sorgt dafür, 
dass die verzögerte Rückführung vom Gesamtausgang, durch die direkte 
Gegenkopplung bei hohen Frequenzen, eliminiert wird.

von Johannes S. (Firma: Privat) (bitschieber123)


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@ Michael: Der TL071 ist vor allem eines: günstig und ausreichend. In 
meiner wirklichen Schaltung werden die Bauteile automatisch nach Norm 
benannt. Ich weiß, die Schaltung für den Screenshot so zu erstellen war 
vlt. nicht ganz klug.

@ Ralph: Danke für die Erläuterung :)

@ Helmut: Super Erklärung! Jetzt verstehe ich auch warum der Kondensator 
genau dort rein muss und wie sich dieser auswirkt!

von mark space (Gast)


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Dieses RC-Glied kann auch in der Kollektorschaltung des BJT notwendig 
werden!

von Achim S. (Gast)


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mark space schrieb:
> Dieses RC-Glied kann auch in der Kollektorschaltung des BJT notwendig
> werden!

In der Kollektorschaltung kann die Extra-Kompensation nötig werden, wenn 
der Transistoreingang eine zu starke kapazitive Belastung des OPV 
darstellt. Das kann zum Schwingen führen. In vielen Fällen wird es aber 
unkritisch sein (abhängig von Transistor und Last am Ausgang).

Bei der oben verlinkten Emitterschaltung ist dagegen die Schwingneigung 
sicher eingebaut. Wie HildeK (und Helmut L. im Originalthread) korrekt 
schreiben, bringt dort die Transistorschaltung extra 
Spannungsverstärkung in die Rückkopplung. Dort ist die Kompensation ein 
Muss. Hier in der Kollektorschaltung kann sie in Extremfällen nötig 
werden, in vielen Fällen ist sie nicht nötig.

von Mark S. (voltwide)


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Achim S. schrieb:
> In der Kollektorschaltung kann die Extra-Kompensation nötig werden, wenn
> der Transistoreingang eine zu starke kapazitive Belastung des OPV
> darstellt.

Darum geht es eher nicht. Sondern um den Fall der möglichen kapazitiven 
Belastung am Emitter unter Last. Die über der Frequenz abnehmende 
Stromverstärkung des bipolaren Transistors hat zur Folge dass die 
Impedanz am Emitterausgang mit der Frequenz ansteigt - sich also wie 
eine kleine Induktivität verhält. In Verbindung mit einem 
Lastkondensator führt dies gern zu Schwingneigung. Die 
"Hochfrequenzumleitung" mit dem beschrieben RC-Glied sorgt nun dafür, 
dass in dem kritischen Frequenzbereich dieser Eigensresonanz der OPV 
garnicht mehr versucht, etwas aus zu regeln. Also auch keine 
hochfrequente Schwingung mehr zustande kommen kann.

von Achim S. (Gast)


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Keine Einwände von meiner Seite. Ich habe es nicht so ausführlich 
beschrieben wie du, aber mit

Achim S. schrieb:
> abhängig von Transistor und Last am Ausgang

tatsächlich dasselbe gemeint. Innerhalb der Rückkopplung kann es zu 
ungesund großer Phasenverschiebung kommen, wenn die Kombination aus 
Ausgangsimpedanz OPV und Lastkapazität am OPV oder Ausgangsimpedanz 
Emitter und Lastkapazität am Emitter zu groß wird.

Mein eigentliches Anliegen war: der TO hat nach Lektüre anderer Threads 
hier im Forum Angst vor der Schwingneigung seiner Schaltung. Aber der 
Thread, den er als Beispiel aufführt, betrifft eben eine andere 
Schaltung. Die aus anderen Gründen zum Schwingen neigt, und mit höherer 
Wahrscheinlichkeit zum Schwingen neigt, und das ziemlich unabhängig von 
der Last am Ausgang.

Was dort eine berechtigte Sorge ist, ist bei seiner Schaltung ggf. 
übertrieben. (Je nachdem, wie kritisch die Last ist, die er treiben 
will). Darauf wollte ich ihn hinweisen (so wie zuvor auch HildeK).

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