mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Piezotreiber - 32V/V-Verstärkung


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
Autor: Christoph S. (mr9000)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich wollte mit einem Piezomotor herumexperimentieren. Der Treiber des 
Herstellers kann leider nur an/aus und keine Geschwindigkeitsänderungen, 
daher wollten wir einfach mal einen eigenen probieren.
Um auch mal verschiedene Signal auszuprobieren, soll eine 
Verstärkerstufe ein (beliebiges) Signal von 5V auf 160V verstärken.
Realisiert werden soll das ganze mit einem OP, der einen Transistor 
ansteuert, der wiederum zwei Treibertransistoren ansteuert.
In der Simulation sieht das Ganze schon sehr gut aus. Beim Zusammenbau 
scheint aber eine Schwingung auf dem Signal zu liegen, sodass die 
angestrebten 45kHz nicht erreicht werden, ab 3-4 kHz ist Schluss.
So wie es aussieht, scheint irgendetwas nicht schnell genug zu schalten. 
Ich bin mit meinem bescheidenen Wissen aber überfragt, woran es liegen 
könnte. Über Tipps und Anregungen wäre ich sehr dankbar.

(Stromversorgung von OP und 200V ist noch mit Entkoppelkondensatoren 
stabilisiert)

Autor: K. S. (the_yrr)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph S. schrieb:
> So wie es aussieht, scheint irgendetwas nicht schnell genug zu schalten.

dann geh mal logisch vor und miss an verschiedenen Stellen nach, 
z.b.vor/nach dem Opamp, Q1 und Q2/3. dann siehst du ja was nicht schnell 
genug schaltet.

Zu langsam ist ja das Sperren von Q1, daher tippe ich darauf dass der in 
Sättigung war.

Woher kommt der hochfrequente Ripple auf dem Signal?
ist der schon am Eingang vorhanden, oder schwingt deine Schaltung etwa?

mach auch mal nen Bild vom Aufbau, wobei wenn das nicht gerade 
Steckbrett ist wird das bei den Frequenzen nicht so viel ausmachen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Christoph S. (mr9000)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Beim Messen seh' ich, dass der Operationsverstärker völlig am Ausrasten 
ist und nicht stabil arbeitet. Durch die Rückkopplung krieg' ich daher 
am Eingang auch schon großes Rauschen.
Ich sehe aber, auch mein Eingangssignal ist nicht perfekt. Ist das schon 
zu unbrauchbar?

Hm, anscheinend reagiert der OP viel zu schnell, koppelt zu schnell auf 
den Eingang zurück, wodurch sich das Problem nur verstärkt? Kriegt man 
es hin, dass der OP etwas "langsamer" reagiert?

Schonmal vielen Dank!

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph S. schrieb:
> Der Treiber des
> Herstellers kann leider nur an/aus und keine Geschwindigkeitsänderungen,

Welchen Piezomotor genau verwendest du?

Viele Piezomotoren laufen nur bei einer festen Frequenz vernünftig, bei 
der der Piezo in Resonanz ist. Mit Geschwindigkeitsänderungen wird es 
dann nicht so dolle.

Christoph S. schrieb:
> Hm, anscheinend reagiert der OP viel zu schnell, koppelt zu schnell auf
> den Eingang zurück, wodurch sich das Problem nur verstärkt? Kriegt man
> es hin, dass der OP etwas "langsamer" reagiert?

Wie groß ist die Verstärkung deiner Transistorstufe? Also: was ist das 
Verhältnis von Spannungsänderung am OPV-Ausgang zu Spannungsänderung am 
Teiler R2,R3? Das kannst du ja in deiner Simu mal einfach abfragen.

Jede Verstärkung in der Rückkoppelschleife vergrößert die Chance, dass 
dein OPV instabil wird. Und ich sehe grade, dass dein AD8067 mindestens 
eine Abschwächung von 8 in der Rückkopplung braucht, damit er stabil ist 
(d.h. bei "normaler" Beschaltung muss die Spannungsverstärkung >8 sein, 
damit er sicher stabil läuft).

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph S. schrieb:
> In der Simulation sieht das Ganze schon sehr gut aus.

Um die Stabilität zu bewerten: mach mal eine AC-Analsye. Also gib V3 
einen vernünftigen DC Arbeitspunkt (meinetwegen DC value 3V) und trage 
bei der AC Amplitude 1 ein. Stell dann die Simulation auf AC-Analysis um 
und schau, ob es im Frequenzgang der Schaltung zu ordentlichen 
Überhöhungen kommt (Peaking von mehr als 10 dB). Je höher das Peaking, 
desto eher wird die Schaltung bei dieser Frequenz schwingen.

Versuche auch mal ein realistisches Lasmodell an den Ausgang deiner 
Schaltung zu hängen (zumindest mal die Kapazität, die dein Piezo 
außerhalb seiner Resonanz darstellt).

Autor: Christoph S. (mr9000)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Viele Piezomotoren laufen nur bei einer festen Frequenz vernünftig, bei
> der der Piezo in Resonanz ist. Mit Geschwindigkeitsänderungen wird es
> dann nicht so dolle.

Genau. Ziel dieses Teststands soll es dann sein, verschiedene Signale 
nahe dieser Frequenz zu testen, evtl frequenzmodulierte Signale 
oderoderoder eben um zu schauen wie man den Motor so alle zum drehen 
bekommen könnte.

Achim S. schrieb:
> Wie groß ist die Verstärkung deiner Transistorstufe? Also: was ist das
> Verhältnis von Spannungsänderung am OPV-Ausgang zu Spannungsänderung am
> Teiler R2,R3? Das kannst du ja in deiner Simu mal einfach abfragen.

Ich muss zugeben, ich bin hier etwas überfragt. Angehängt einmal 
(simuliert) der Ausgang des OPs und der nichtinvertierte Eingang 
(Spannungsteiler R2, R3).
Schaut man sich aber mal die Differenz zwischen den Eingängen an, liegt 
diese im Bereich bis 0.4mV, der Ausgang liegt bei 1.6V, da dürfte doch 
genug Verstärkung vorhanden sein?

Achim S. schrieb:
> Um die Stabilität zu bewerten: mach mal eine AC-Analsye. Also gib V3
> einen vernünftigen DC Arbeitspunkt (meinetwegen DC value 3V) und trage
> bei der AC Amplitude 1 ein. Stell dann die Simulation auf AC-Analysis um
> und schau, ob es im Frequenzgang der Schaltung zu ordentlichen
> Überhöhungen kommt (Peaking von mehr als 10 dB). Je höher das Peaking,
> desto eher wird die Schaltung bei dieser Frequenz schwingen.

Einmal die Analyse vom Ausgangssignal und vom Ausgangssignal des OP 
(blau). Erkenne ich dort, dass der Frequenzen ab ~170kHz verstärkt und 
daher Rauschen verstärkt zurückgekoppelt wird?


Achim S. schrieb:
> Versuche auch mal ein realistisches Lasmodell an den Ausgang deiner
> Schaltung zu hängen (zumindest mal die Kapazität, die dein Piezo
> außerhalb seiner Resonanz darstellt).

Dann geht das Signal "etwas" vor die Hunde. Das Ausgleichen der 
kapazitiven Last hatte ich mir erst als nächsten Schritt vorgenommen, 
vorher wollte ich erstmal hauptsache die grundsätzliche 
Verstärkungsschaltung am Laufen haben.

Vielen Dank für deine Hilfe!

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Es ist nicht ganz leicht, deine Ergebnisse zuzuordnen. Wenn du in der 
Schaltung den Signalen per Label Namen gibst (z.B. OPV_out statt 
n008...) werden die Plots deutlich einfach zu interpretieren. Du 
könntest auch mal deine asc-Datei samt Modell für den OPV anhängen, dann 
lassen sich deine Simus besser nachvollziehen.

Christoph S. schrieb:
> Einmal die Analyse vom Ausgangssignal und vom Ausgangssignal des OP
> (blau). Erkenne ich dort, dass der Frequenzen ab ~170kHz verstärkt und
> daher Rauschen verstärkt zurückgekoppelt wird?

Interessant wäre, wie der Verlauf bei höheren Frequenzen aussieht, also 
bei den Frequenzen, bei denen der OPV schwingt. Also erweitere mal den 
Frequenzbereich bis zu einigen 10MHz.

Was man an der Stelle schon mal sieht: zwischen OPV-Ausgang und 
Schaltungsausgang liegt eine Verstärkung von ca. 40-14=26dB. Dein 
Spannungsteiler reduziert das dann rund 30dB. Zumindest bei 300kHz 
bringt deine Transistorschaltung inklusive Teiler also wohl keine 
zusätzliche Verstärkung in die Rückkoppelschleife ein.

Christoph S. schrieb:
> Angehängt einmal
> (simuliert) der Ausgang des OPs und der nichtinvertierte Eingang
> (Spannungsteiler R2, R3).

Welche Kurve zeigt was? Blau den OPV-Ausgang und grün den OPV-Eingang?

Christoph S. schrieb:
> Schaut man sich aber mal die Differenz zwischen den Eingängen an, liegt
> diese im Bereich bis 0.4mV, der Ausgang liegt bei 1.6V, da dürfte doch
> genug Verstärkung vorhanden sein?

Nö, diese Betrachtung sagt nicht viel aus, weil die Differenzspannung am 
OPV-Eingang mit der Leerlaufverstärkung des OPV verstärkt wird. (Im 
Idealfall geht die Differenzspannung gegen 0, die so berechnte 
Verstärkung gegen unendlich).

Interessant für die Stabilität ist die Schleifenverstärkung: wenn die 
Spannung am Eingang ein wenig wackelt und dieser Wackler einmal durch 
die ganze Schleife läuft (OPV-Verstärkung, Transistorverstärkung, 
Spannungsteiler), welche Verstärkung und welche Phasenverschiebung hat 
dann das Signal nach durchlaufen der Schleife.

Autor: K. S. (the_yrr)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Interessant für die Stabilität ist die Schleifenverstärkung: wenn die
> Spannung am Eingang ein wenig wackelt und dieser Wackler einmal durch
> die ganze Schleife läuft (OPV-Verstärkung, Transistorverstärkung,
> Spannungsteiler), welche Verstärkung und welche Phasenverschiebung hat
> dann das Signal nach durchlaufen der Schleife.

naja, an Q1 hat man 180° (der invertiert das Signal), wenn dann die 
parasitären C's und der restliche Treiber nochmal für 180° reichen, was 
bei einigen 10MHh hinkommen könnte, dann schwingts halt.

Christoph S. schrieb:
> (Stromversorgung von OP und 200V ist noch mit Entkoppelkondensatoren
> stabilisiert)
viel näher an den Opamp, und gib ihm mal nen Elko + 100nF

Erhöhe mal die 100pF in der Rückkopplung auf 1-10nF (nur Testweise), 
dann sollte er aufhören zu schwingen.

Achim S. schrieb:
> Es ist nicht ganz leicht, deine Ergebnisse zuzuordnen. Wenn du in der
> Schaltung den Signalen per Label Namen gibst (z.B. OPV_out statt
> n008...) werden die Plots deutlich einfach zu interpretieren. Du
> könntest auch mal deine asc-Datei samt Modell für den OPV anhängen, dann
> lassen sich deine Simus besser nachvollziehen.
wäre beides sehr schön um dir zu helfen, ist sehr viel leichter in der 
SImulation selber etwas zu ändern/prüfen als dir zu erklären was genau 
man wissen möchte.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
K. S. schrieb:
> Achim S. schrieb:
>> Interessant für die Stabilität ist die Schleifenverstärkung: wenn die
>> Spannung am Eingang ein wenig wackelt und dieser Wackler einmal durch
>> die ganze Schleife läuft (OPV-Verstärkung, Transistorverstärkung,
>> Spannungsteiler), welche Verstärkung und welche Phasenverschiebung hat
>> dann das Signal nach durchlaufen der Schleife.
>
> naja, an Q1 hat man 180° (der invertiert das Signal), wenn dann die
> parasitären C's und der restliche Treiber nochmal für 180° reichen, was
> bei einigen 10MHh hinkommen könnte, dann schwingts halt.

Früher oder später - d.h. wenn man mit der Frequenz weit genug nach oben 
geht - hat man praktisch immer ausreichend Phasenverschiebung, damit aus 
der Gegenkopplung eine Mitkopplung wird. Ob es dann schwingt oder nicht 
hängt von der dann noch verbliebenen Schleifenverstärkung ab.

Neben der OPV-Verstärkung eine zusätzliche Verstärkung mit in die 
Schleife einzubauen (in diesem Fall per Transistorverstärker) bringt 
einem dem Schwingen meist ein gut Stück näher.

Autor: K. S. (the_yrr)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph S. schrieb:
> Einmal die Analyse vom Ausgangssignal und vom Ausgangssignal des OP
> (blau). Erkenne ich dort, dass der Frequenzen ab ~170kHz verstärkt und
> daher Rauschen verstärkt zurückgekoppelt wird?

das schon, aber schwingen tut es nur bei 360 bzw 0° Phasenverschub, da 
bist du weit weg.

was mich etwas wundert ist dass die 100pF bei 300kHz noch in etwa 5kOhm 
entsprechen (Opamp Verstärkung = 1), die Gesammtverstärkung aber 
trotzdem immer weiter steigt.

2.5V Sinus auf nen 10x Verstärker mit 12V versorgung könnte etwas 
suboptimal sein.

12V/7.5k = 1.6mA Basisstrom für Q1 maximal, im Mittel die hälfte, also 
0.8mA

mit beta von 50 macht das 0.8*50=40mA
deine Stromquelle liefert nur 5.8mA
der "brauchbare" lineare Bereich liegt bei 1-1.4V direkt am Opamnp 
Ausgang, alles andere ist Sättigung. (der opamp würde gern 0-25V 
liefern, reichen würden 1-1.4, also ca. 60fach zuviel verstärkt)

zwei verstärkende Einheiten, beide gehen ohne globale negtive 
Rückkopplung in Sättigung.

ich will nicht sagen dass das die einzige Ursache ist, aber diese ~35db 
zuviel an Verstärkung (alleine im Opamp) können dazu führen dass es bei 
360° phasenschub = einigen MHz immer noch für nen Gain >1 reicht.

lad bitte mal die Modelle für den Opamp und die qnjw1302 hoch + die asc. 
Datei.

Achim S. schrieb:
> Neben der OPV-Verstärkung eine zusätzliche Verstärkung mit in die
> Schleife einzubauen (in diesem Fall per Transistorverstärker) bringt
> einem dem Schwingen meist ein gut Stück näher.
der Transistor muss da leider hin (für die 160V), aber dann braucht man 
bei 2.5V Eingang nicht noch nen Opamp. wo mir auffällt das mit 2.5V der 
DC Bias vom Opamp auch völliger Mist ist.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
K. S. schrieb:
> der Transistor muss da leider hin (für die 160V), aber dann braucht man
> bei 2.5V Eingang nicht noch nen Opamp.

Dass ein Transistor für die Spannungsfestigkeit hin muss, ist klar. Aber 
die Transistorschaltung muss nicht zwangsläufig so viel Verstärkung 
erhalten (denn die Verstärkung ist es ja, die die Schwingneigung 
erhöht). Schon mit einem kleinen Emitterwiderstand lässt sich die 
Spannungsverstärkung der Transistorstufe beliebig reduzieren.

Der Opamp erleichtert es gegenüber einer einfachen Transistorschaltung 
natürlich massiv, die wirklich gewünschte Übertragungsfunktion 
hinzukriegen. auch die 2,5V Bias am Eingang sind nicht wirklich ein 
Problem: der Aussteuerbereich des Eingangs reicht damit von 0-5V, was 
den gewünschten  Ausgangsspannungsbereich bis 160V grade abdeckt.

Ein Unit-Gain stabiler Opamp sollte es besser schon sein. Aber das 
Grundproblem liegt in der zusätzlichen Verstärkung durch die 
Transistorstufe.

K. S. schrieb:
> das schon, aber schwingen tut es nur bei 360 bzw 0° Phasenverschub, da
> bist du weit weg.

Das ist richtig. Aber die Simulation reicht ja bisher auch noch nicht 
anähernd bis zur Schwingfrequenz. Dort sieht die Phaseverschiebung ggf. 
anders aus.

Autor: Christoph S. (mr9000)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

vielen Dank für die Antworten! Werd' mich jetzt der Reihe nach an den 
Lösungsvorschlägen probieren.

Angehängt die asc-Datei und die lib-Datei der Transistoren. Der OP ist 
bei meiner LTSpice-Installation bei den Standardmodellen bereits dabei 
gewesen.


Was das Eingangssignal angeht, bin ich allerdings völlig frei! (kommt eh 
aus einem Signalgenerator)
Wäre es einfacher, das Eingangssignal zu verkleinern und einfach mehr zu 
verstärken?


Frohe Ostern!

: Bearbeitet durch User
Autor: Christoph S. (mr9000)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich habe mal etwas rumgelötet und glaube die Ursache liegt nicht am OP. 
Der schwingt zwar munter vor sich hin, aber ich glaube das ist nicht das 
grundsätzliche Problem. Ein kleiner 500 Ohm-Widerstand am Emitter von Q1 
hat ein wenig geholfen.

Beim angehängten 2kHz-Signal funktioniert noch alles so, wie es soll.

Beim 5kHz-Signal erkennt man, dass der Ausgang der Schaltung dem Eingang 
hinterherhinkt, nicht ganz folgt und die Spannung langsamer aufbauen 
muss.
Beim zweiten Bild sieht man, dass während dieser Zeit der OP aus ist.

So wie ich das verstehe, baut die Transistor-Verstärkerstufe einfach 
nicht schnell genug die Spannung auf.

Bei höherem zugelassenem Strom steigt auch die Leistung von Q1, der 
allerdings nur 625mW verträgt. Dort vielleicht ein anderes Bauteil 
einsetzen?

: Bearbeitet durch User
Autor: Achim S. (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph S. schrieb:
> Ein kleiner 500 Ohm-Widerstand am Emitter von Q1
> hat ein wenig geholfen.
>
> Beim angehängten 2kHz-Signal funktioniert noch alles so, wie es soll.

Na, das ist doch zumindest ein Fortschritt.

Christoph S. schrieb:
> So wie ich das verstehe, baut die Transistor-Verstärkerstufe einfach
> nicht schnell genug die Spannung auf.

Die Anstiegsgeschwindigkeit (Slewrate) deines Signals ist durch den 
Strom aus deiner Stromquelle beschränkt. Allerdings sollten deutlich 
mehr also die hier gemessenen 1,1V/µs möglich sein, außer wenn 
irgendeine große Kapazität in deinem Aufbau vorhanden ist, die in dem 
oben gezeigten Schaltplan noch nicht sichtbar ist.

- liefert deine Stromquelle wirklich die geplanten 5mA? (Ist R9 nicht 
vielleicht versehentlich gegen einen größeren Widerstand eingetauscht 
worden)?
- hängt bei dieser Messung jetzt vielleicht schon ein Piezo am Ausgang? 
(Welche Kapazität hat er?)
- hängt vielleicht an einem der hochohmigen Schaltungsknoten eine 
"ungeplante" Kapazität (z.B. ein Kabel, das zu einem Messgerät führt)?

Christoph S. schrieb:
> Bei höherem zugelassenem Strom steigt auch die Leistung von Q1

Grundsätzlich brauchst du mehr Strom für eine schnelle Antiegszeit. Aber 
wie geschrieben: die aktuell eingestellten 5mA sollten bereits eine 
schnellere Anstiegszeit liefern.

Christoph S. schrieb:
> Der OP ist
> bei meiner LTSpice-Installation bei den Standardmodellen bereits dabei
> gewesen.

bei mir nicht (ältere LTSpice-Version). Für die Slewrate-Begrenzung ist 
aber auch nicht der OPV zuständig. Daher simuliere ich zu dem Problem 
mal nur die Transistorendstufe. Und dabei wird auch der Grund der 
Slewratebegrenzung klar: deine Stromquelle gibt beim Spannungsanstieg 
nur einen kleinen Bruchteil der 5mA ab (aufgrund der Kapazität deines Q5 
und seiner hochohmigen Ansteuerung - siehe Anhang). Du brauchst eine 
Stromquelle, die auch bei großem du/dt noch die 5mA liefert.

Zum Vergleich habe ich mal eine zweite Stromquelle mit Kaskode simuliert 
(auch wenn das weiter nur Prinzipschaltung ist, kein konkreter 
Schaltungsvorschlag). Du siehst, dass der Spannungsanstieg deutlich 
schneller abläuft (selbe Zeitskala bei beiden Simus)

Autor: Christoph S. (mr9000)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> - hängt bei dieser Messung jetzt vielleicht schon ein Piezo am Ausgang?
> (Welche Kapazität hat er?)

Nein, noch nicht. Gedanken über die kapazitive Last und das Ansteuern 
gehen erst los, wenn die grundsätzliche Verstärkung erstmal 
funktioniert. Da sind zwar auch schon ein paar Ideen vorhanden, aber 
ohne den Verstärker ist das alles noch rein akademisch.

Achim S. schrieb:
> - hängt vielleicht an einem der hochohmigen Schaltungsknoten eine
> "ungeplante" Kapazität (z.B. ein Kabel, das zu einem Messgerät führt)?

Hm, ja, am Ausgang wird die Spannung abgenommen zum Oszi. Die 1M-Ohm des 
Messfühlers macht laut Simulation nichts aus. (aber laut Simulation 
funktioniert die Schaltung ja auch für 45kHz-Sinüsse)

zusammen mit

Achim S. schrieb:
> Allerdings sollten deutlich
> mehr also die hier gemessenen 1,1V/µs möglich sein, außer wenn
> irgendeine große Kapazität in deinem Aufbau vorhanden ist, die in dem
> oben gezeigten Schaltplan noch nicht sichtbar ist.

Könnte es am Aufbau liegen? (Bild oben) Dass dort irgendwelche 
parasitären Kapzitäten entstehen?


Sehr beruhigend zu wissen, dass es anscheinend an der Stromquelle liegt! 
Jetzt weiß ich, wo ich angreifen kann. Vielen Dank für die Hilfe, ich 
meld mich wenn ich weitergekommen bin (oder nicht weiter komme)!

Autor: K. S. (the_yrr)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph S. schrieb:
> Könnte es am Aufbau liegen? (Bild oben) Dass dort irgendwelche
> parasitären Kapzitäten entstehen?
auch, kommt immer drauf an wo, wird aber bei deinem Aufbau nicht 
wirklich schlimm sein (zumindest zur zeit).

Christoph S. schrieb:
> (aber laut Simulation
> funktioniert die Schaltung ja auch für 45kHz-Sinüsse)
also das oben in den Bildern würde ich nicht funktionieren nennen, 
höchstens Oszillieren mit zufällig etwas Verstärkung. Soll kein Audio 
Amp werden, aber so viele Oberwellen sind nicht gut, das funktioniert 
zwar in der Simulation, aber nicht (unbedingt) in der Realität.

Achim S. schrieb:
> Du brauchst eine
> Stromquelle, die auch bei großem du/dt noch die 5mA liefert.
kann ich bestätigen, mit anderer Stromquelle komm ich in der Simulation 
auf einige 10kHz ohne so viele Oberwellen.

änder vllt. mal Q1 zu AC gekoppelt und/oder stell den Arbeitspunkt so 
ein, dass im Leerlauf 160V/2 = 80V am Ausgang anliegen. zur Zeit 
bestimmen die 7k5 nach dem Opamp sowohl Verstärkung als auch den 
Ruhestrom durch Q1.


geh mal mit der Verstärkung vom opamp runter. Du kannst natürlich 
gnadenlos übersteuern und durch negative Rückkopplung wieder 
ausgleichen, aber muss ja nicht sein und könnte in einem realen Aufbau 
Probleme machen.

Autor: K. S. (the_yrr)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
ich hab auch mal was versucht, nur als Anregung / um Problemstellen zu 
erkennen

- 100pF Rückkopplung sind zu viel wenn du bis 50kHz kommen willst
- Q1 versaut dir die Verstärkung bei höheren Frequenzen, da muss was 
anderes hin (anderer Transistor, dieser verliert 12dB von 2kHz bis 
50kHz, liegt zu >90% nicht an der Stromquelle)
- Stromquelle vllt. auch nen anderen Transistor, hat auch nen Einfluss 
aber nicht so schlimm wie Q1 (zumindest bei mir, ist auch nicht so 
hochohmig)
- Opamp ist theoretisch unnötig, meine Schaltung war auch ohne stabil.
  - ich hab alle Signale vom/zum Opamp AC gekoppelt, damit ich nicht bei 
jeder änderung den DC Arbeitspunkt beachten muss, das geht besser.

je näher du an R2R Ausgang heranmöchtest, desto schlechter wird das 
signal, bei ca. 10-150V output sind die Harmonischen noch erträglich 
(nicht für Audio, aber für nen Motor wirds reichen)

edit:
R6 gehört natürlich an den Kollektor von Q1 und nicht Masse, das war nur 
zum Testen des Frequenzganges von Q1 umgebaut

: Bearbeitet durch User
Autor: Christoph S. (mr9000)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es scheint tatsächlich an der Stromversorgung gelegen zu haben. Die 
Leistungstransistoren sind/waren wohl zu langsam.
Habe sie mit MPSA92 ersetzt, welche noch verfügbar waren. Werden aber ja 
schon laut Simulation an der Grenze betrieben, besonders bei niedrigem 
Eingang (dass Q1 durchschaltet). Also erst das Eingangssignal an, dann 
den Rest ;-)
Bin froh, dass es grundsätzlich soweit klappt.

Dann geht es jetzt an die Optimierung. Ich würde für Q1, Q4 und Q5 
andere Transistoren raussuchen, die mehr als 625mW aushalten, damit ich 
mir über die verbratene Leistung keine großen Gedanken machen muss.

Und dann wird der Motor drangehangen und geschaut, was dann rauskommt, 
hehe.

Vielen Dank für eure Hilfe!

Autor: Christoph S. (mr9000)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich habe etwas an der Schaltung rumgebastelt.
Ein Problem war die hohe Leistung der Transistoren, die an ihre Grenze 
kommen könnten. Durch eine zweite Stufe vor den beiden Endtransistoren 
müssen nur die "kleinen" gesteuert werden, wodurch der benötigte Strom 
deutlich gesunken ist.

Bei einem zweiten Aufbau war der OP kaputt, habe einen AD8061 genommen, 
der noch hier war (mit 6V Versorgung), der liefert ähnlich gute 
Ergebnisse.

Man sieht in der Messung, dass der 8061 viel weniger schwingt als der 
8067. Vom absoluten Optimalfall sind wir noch ein bisschen entfernt. (in 
Gelb das Signal HINTER den 220Ohm vor den 3,3nF, in blau der OP-Ausgang)

Falls man keinen Sinus, sondern einen Rechteck auf die Schaltung gibt, 
schwingt die Schaltung noch recht ordentlich. Anders als in der 
Simulation fehlen aber auch noch die 3,3 nF des Piezomotors.
(beides 45kHz!)
das rückgeführte Signal hinter der ersten aber vor der zweiten Stufe 
abzugreifen, war ein Kompromiss zwischen der Qualität beim Sinus und 
beim Rechteck-Signal.

K. S. schrieb:
> - 100pF Rückkopplung sind zu viel wenn du bis 50kHz kommen willst

Bei Verkleinerung der Kapazität kommt das System nicht mehr auf/gegen 0V 
runter.

K. S. schrieb:
> - Q1 versaut dir die Verstärkung bei höheren Frequenzen, da muss was
> anderes hin (anderer Transistor, dieser verliert 12dB von 2kHz bis
> 50kHz, liegt zu >90% nicht an der Stromquelle)

Einen anderen Transistor? Gibt es da Vorschläge oder (einsehbare) 
Listen? Die verwendeten Transistoren sind "nur" mehr oder weniger 
untergekommen weil es die ersten gefunden waren und in der Simulation 
funktionieren.

: Bearbeitet durch User

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.