Signal hochsetzen - OPV Schwingt

[Niklas (Gast)]

Hey,

ich habe eine Problem, ich würde gerne über einen (bzw. 2 OPV) ein 
Signal hcohsetzen. Der Aufbau funkltioniert auch mit anderen OPV 
(AD8605). Ich würde aber gerne einen mit interner overvoltage-protection 
verwenden (OP27 o. OP37). Allerdings fängt der OP an zu schwingen, weiß 
einer von euch was die Gründe dafür sein könnten?

Zur Info, das Signal sollte um 1,5 V hochgesetzt werden. Daher habe ich 
erst einen passiven Spannungsteiler mit´Spannugsfolger gewählt, 
anschließend einen Addierer.

V_supply= +/-15 Volt
Blau: Ausgangssignal von U5
Grün: Ausgang von U4
Rot: Signalquelle (einfacher Sinus mit Amplitude 1 V)

Viele Grüße,
Niklas

[hinz (Gast)]

Opamp nicht für unity gain geeignet?

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Bei mir schwingt die Schaltung nicht. Poste doch mal dein ASC-File.

hinz schrieb:
> Opamp nicht für unity gain geeignet?

Doch.

[Niklas (Gast)]

hinz schrieb:
> Opamp nicht für unity gain geeignet?

Im Datenblatt steht:
While the tape equalization requirement has a flat high frequency gain 
above 3 kHz (T2 = 50 μs), the amplifier need not be stabilized for unity 
gain.

[MaWin (Gast)]

Niklas schrieb:
> Im Datenblatt steht

Kommt drauf an, ob OP27 oder OP37. Im Ausgangsposting hältst du ja beide 
für austauschbar.

[GeGe (Gast)]

Die untere Spannungsquelle ist verkehrt herum eingezeichnet.

[hinz (Gast)]

GeGe schrieb:
> Die untere Spannungsquelle ist verkehrt herum eingezeichnet.

Nö, das ist ja eine -15V Quelle.

[Niklas (Gast)]

MaWin schrieb:
> Kommt drauf an, ob OP27 oder OP37. Im Ausgangsposting hältst du ja beide
> für austauschbar.

Ja das stimmt, aber es tritt ja kurioser weise auch beim OP27 auf.

GeGe schrieb:
> Die untere Spannungsquelle ist verkehrt herum eingezeichnet.

Ne es sind ja -15 V angegeben, da liegen auch -15 V am neg. Eingang des 
OPV an.

Hättet ihr denn sonst grad alternativen im Kopf ?
Der OPV sollte eine GBP von mind. 10 Mhz haben, einen 
Überspannungsschutz sowie eine V_Supply von max 15V +/-

[ArnoR (Gast)]

Niklas schrieb:
> Der OPV sollte eine GBP von mind. 10 Mhz haben

Wozu? Bei den hochohmigen Widerständen kannst du das gar nicht nutzen.

[hinz (Gast)]

Niklas schrieb:
> Ja das stimmt, aber es tritt ja kurioser weise auch beim OP27 auf.

Auch mit einem realen OP27?

Wäre ja nicht das erste Murksmodell...

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Niklas schrieb:
> Test.asc

Auch damit schwingt bei mir nichts. Mit dem OP37 schwingt die Schaltung
erwartungsgemäß, sogar nach viel heftiger als in deinem Screenshot.

Hast du irgendwelche Simulationsparameter im Control-Panel geändert?
Welche LTspice-Version verwendest du?

[Niklas (Gast)]

Yalu X. schrieb:
> Hast du irgendwelche Simulationsparameter im Control-Panel geändert?
> Welche LTspice-Version verwendest du?

Komisch, habe mal alle Einstellungen resettet -> gleicher Fehler
Habe alles deinstalliert, neu installiert -> gleicher Fehler

Habe mal ein Screenshot der Einstellungen angefügt, müsste aber alles 
auf default stehen.

[Helmut S. (helmuts)]

Opamp U2 schwingt wegen Phasenverschiebung am Minuseingang,
verursacht durch die Eingangskapazität und die hochohmige Rückkopplung,
wenn R3=R4=100kOhm sind. Alternativ könnte man natürlich auch einen 
Kondensator mit wenigen Pikofarad parallel zum Rückkopplungswiderstand 
schalten.

Generell sollten überall 10kOhm statt 100kOhm verwendet werden
um unnötige Offsetspannungsehler durch den Biasstrom zu vermeiden.

[Niklas (Gast)]

Oh man, manchmal steckt der Teufel wirklich im Detail, vielen Dank für 
den Hinweis Helmut, da wäre ich so schnell nicht drauf gekommen.

Danke auch an allen anderen die hier geantwortet und damit geholfen 
haben.

Viele Grüße,
Niklas

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Nachdem ich das neueste Update eingespielt habe, schwingt bei mir die
Schaltung (im Original mit den 100kΩ-Widerständen) jetzt endlich auch.
Da wurde wohl etwas am OP27-Modell geändert.

Angehängt ist noch eine Sparvariante der Schaltung mit nur einem Opamp.

[Helmut S. (helmuts)]

Yalu X. schrieb:
> Nachdem ich das neueste Update eingespielt habe, schwingt bei mir die
> Schaltung (im Original mit den 100kΩ-Widerständen) jetzt endlich auch.
> Da wurde wohl etwas am OP27-Modell geändert.
>
> Angehängt ist noch eine Sparvariante der Schaltung mit nur einem Opamp.

Hallo Yalu,

eine Änderung des OP27-Modells ist im change-log-file dokumnetiert.

Help -> Show Change Log

05/23/19 Revised the model of the OP27 and OP37.

Ob diese Änderung oder eine eventuell nicht dokumntierte Änderung den 
Unterschied macht weiß ich nicht. Nicht jede Änderung erscheint im 
change-log-file

[Niklas (Gast)]

Hey ich bin's nochmal,

zu dem Aufbau von Yalu habe ich noch 2 Fragen:

- Wie hast du die Widerstände berechnet ? Mit dem Excelfile von der 
Webseite hier bekomme ich keine vernünftigen Werte, oder mache ich etwas 
flasch ? (s.Anhang)

- Hat der Aufbau so irgendwelche Nachteile gegenüber meinem ? Als 
Vorteil würde ich hier die geringeren Kosten wie auch das geringere 
Rauschen durch einen OP weniger sehen.

[Helmut S. (helmuts)]

> - Wie hast du die Widerstände berechnet ? Mit dem Excelfile von der
Webseite hier bekomme ich keine vernünftigen Werte, oder mache ich etwas
flasch ? (s.Anhang)

Mit einem Spannungsteiler ist der Hub von Uaus immer kleiner als der Ub 
von Uein. Du musst also eine Nachverstärkung machen.

> Hat der Aufbau so irgendwelche Nachteile gegenüber meinem ? Als
Vorteil würde ich hier die geringeren Kosten wie auch das geringere
Rauschen durch einen OP weniger sehen.

Einziger Nachteil gegenüber der vorigen Lösung ist, dass die 
Strombelastung der Signalquelle nicht proportional zur Eingangsspannung 
ist.

Beide Schaltungen haben den Nachteil, dass Änderungen/Störungen der 
Versorgungsspannung das Signal verfälschen.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Niklas schrieb:
> - Wie hast du die Widerstände berechnet ?

In deiner ursprünglichen Schaltung bilden R1, R3, U4 und R5 eine
Spannungsuelle mit 1,5V und einem Innenwiderstand von R5=100kΩ. Der
Spannungsteiler aus R1 und R3 alleine bildet eine Spannungsquelle mit
ebenfalls 1,5V, aber einem Innenwiderstand von Ri=R1||R3=90kΩ. Um auf
die gewünschten 100kΩ zu kommen, multiplizierst du einfach R1 und R3
jeweils mit 10/9. Damit ist R1'=1MΩ und R3'=111,1kΩ. Da sich dadurch das
Verhältnis R1:R3 nicht ändert, bleibt die Quellenspannung unverändert.

In meinem Beispiel habe ich den R19 auf 18kΩ reduziert. Um von den
Ri=90kΩ auf die 18kΩ zu kommen, musst du R1 und R3 jeweils durch 5
dividieren. Also ist R1''=180kΩ und R3''=20kΩ.

> Mit dem Excelfile von der Webseite hier bekomme ich keine vernünftigen
> Werte, oder mache ich etwas flasch ? (s.Anhang)

Du musst die Werte für U_aus_min und U_aus_max jeweils halbieren, da der
nachfolgende Opamp die Spannung ja wieder um den Faktor 2 verstärkt.

> - Hat der Aufbau so irgendwelche Nachteile gegenüber meinem ? Als
> Vorteil würde ich hier die geringeren Kosten wie auch das geringere
> Rauschen durch einen OP weniger sehen.

Sind die +15V sehr sauber, sehe ich außer dem von Helmut genannten

Helmut S. schrieb:
> Einziger Nachteil gegenüber der vorigen Lösung ist, dass die
> Strombelastung der Signalquelle nicht proportional zur Eingangsspannung
> ist.

keine Nachteile. Sind sie aber verrauscht, möchtest du in deiner
Schaltung vielleicht einen Kondensator zur Glättung parallel zu R3
schalten. Das geht prinzipiell auch mit meiner Schaltung (da wird der
Kondensator parallel zu R2 geschaltet). Allerdings senkt der Kondensator
hier die Grenzfrequenz (s. Excel-Sheet). Bei deiner Schaltung kannst du
den Kondensator beliebig groß machen, ohne dass den Frequenzgang
darunter leidet.

Ändern sich die +15V langsam über die Zeit (bspw. durch variierende
Belastung oder Temperaturdrift), sind sie nicht als Referenzspannung
geeignet, da hilft auch der Kondensator nicht weiter. Du brauchst dann
eine "richtige" Referenzspannungsquelle. Wenn diese nicht viel kosten
darf, ist evtl. der TL431 eine gute Wahl.

[Niklas (Gast)]

Vielen Dank für die ganzen Zeilen, da lernt man wirklich einiges. Danke 
dafür! :)

Ich habe vor mit einem Ringtrafo, Gleichrichter, LM7815 und LM7915 (+ 
jeweils 2200µF Eingangsseitig und 0,1µF Ausgangsseitig) mir die +/- 15 V 
zu generieren. Habt ihr da Erfahungen mit in wie fern die Versorgung 
genug sein wird?

Hier einmal der Aufbau. Es soll ein Signal passend für einen ADC von 0-3 
V konditioniert werden. Je nach Stabilität der LM würde ich dann auch zu 
2 oder doch zu 1 OP für das Offset tendieren.

[Peter D. (peda)]

OP27, OP37 sind speziell für hohe Frequenzen gedacht.
Ein OP07 oder OP77 sollte doch reichen.

[Niklas (Gast)]

Hier der vergessene Anhang

[Niklas (Gast)]

Peter D. schrieb:
> OP27, OP37 sind speziell für hohe Frequenzen gedacht.
> Ein OP07 oder OP77 sollte doch reichen.

Hallo Peter,

nunja das Signal kann durchauchs hohe Frequenzanteile von 200k Hz 
enthalten. Da es erstmal nur ein Testaufbau werden soll, würde ich das 
Signal so gut es geht konditionieren. Preislich sind die Grenzen also 
nicht ganz so eng gesetzt.