Phasenreserve Opamp

[Johannes (Gast)]

Hi,

Warum wird die Phasenreserve bei 0 dB abgelesen?
Wenn meine -3dB Grenze bei sagen wir zBsp bei 9 MHz liegt, und mein 
Signal eine Frequenz von 1 Mhz hat, dann kann mir die Reserve bei 0dB 
doch egal sein? Vielmehr finde ich die Phasenreserve bei der -3dB Grenze 
sinnvoller?
Oder was sehe ich falsch?

Danke

[Johannes (Gast)]

Zudem: wenn ich mir die AC transfer Funktion anschaue, und die Kurve 
weit hinueber (im hoeheren Freuqnezbereich) von der -3dB Grenze komische 
Sachen macht, dann ist das nicht mehr relevant, oder? Da mein Signal ja 
ausserhalb dieses Bereichs liegt?!

[hinz (Gast)]

Man muss den Eindruck haben, dass du die Phasenreserve falsch verstehst.

[Achim S. (Gast)]

Johannes schrieb:
> Zudem: wenn ich mir die AC transfer Funktion anschaue, und die Kurve
> weit hinueber (im hoeheren Freuqnezbereich) von der -3dB Grenze komische
> Sachen macht, dann ist das nicht mehr relevant, oder? Da mein Signal ja
> ausserhalb dieses Bereichs liegt?!

wenn deine Schaltung bei der höheren Frequenz vor sich hinschwingt ist 
das schon für dich relevant

[Johannes (Gast)]

Ich haenge mal zwei Screenshots an.
Das erste Bild zeigt meine AC transfer Funktion an. Im Hoeher Frequenten 
Bereich sieht die nicht sauber ist. Aber ist das noch relevant?
Das zweite Bild zeigt einen Rechteck Signal an. Da ist meiner Meinung 
nach nichts negatives zu sehen?

mfG

[GHz N. (ghz-nerd)]

wie sehen denn deine plots aus, wenn der Opamp Ausgang mit ein paar pF 
belastest wird?
Phasenreserve äussert sich in der Praxis unter anderem im Form erhöhter 
Toleranz der Schaltung gegenüber variablen und/oder reaktiven Lasten

[Johannes (Gast)]

Da haengen doch 2m Koaxial Kabel dran.

[Wolfgang (Gast)]

Johannes schrieb:
> Warum wird die Phasenreserve bei 0 dB abgelesen?

Weil ein mitgekoppeltes System bei einer Verstärkung unter 1 nie 
schwingen kann.

[GHz N. (ghz-nerd)]

Johannes schrieb:
> Da haengen doch 2m Koaxial Kabel dran.

Ja, aber durch den 50 Ohm Seriewiderstand ist der Einfluss der 
Kabelkapazität doch deutlich abgemildert.
Ich meine wie siehts aus wenn du Streukapazitäten vor dem 50R 
Widerstand modellierst...

[Simon (Gast)]

Hallo Johannes,

ich denke, dass dein Kommentar hier

Johannes schrieb:
> Da haengen doch 2m Koaxial Kabel dran.

den Nagel genau auf den Kopf trifft. Du misst den Frequenzgang von Ein- 
zu Ausgang und da hängt auch die Leitung mit drin. Entscheidend für die 
Stabilität des OP ist aber erst mal nur die Rückführung vom Ausgang des 
OP zum invertierenden Eingang. Klar, die Belastung durch die Leitung ist 
auch wichtig, aber die scheint hier keine Probleme zu verursachen. Die 
Laufzeit bewirkt eine zusätzliche Phasenverschiebung, die der OP nicht 
sieht. Schau dir mal nur Den Frequenzgang vom OP an und du wirst 
wahrscheinlich feststellen, dass die Phasenreserve da sehr groß ist. 
Deswegen schwingt deine Schaltung auch nicht, obwohl deine vermeintliche 
Phasenreserve negativ ist.

[Lutz V. (lvw)]

Johannes schrieb:
> Warum wird die Phasenreserve bei 0 dB abgelesen?

Weil sie dort definiert ist.
Es ist die Reserve, die ein System mit Rückkopplung gegen eine 
SCHWINGNEIGUNG hat. Und der Schwingfall tritt laut Barkhausen nun ein 
bei einer Schleifenverstärkung (Betrag) von "1", was einer Phasendrehung 
von 360 Grad (bzw. = grad) entspricht.

Also verlangt man, dass bei Schleifenverstärkung=1 (Betrag) wenigstens 
die Phase noch nicht die Schwingbedingung erfüllt und noch eine gewisse 
Mindestreserve aufweist.

[my2ct (Gast)]

Lutz V. schrieb:
> Und der Schwingfall tritt laut Barkhausen nun ein
> bei einer Schleifenverstärkung (Betrag) von "1", was einer Phasendrehung
> von 360 Grad (bzw. = grad) entspricht.

Der Heinrich Barkhausen kann da nichts für.
Das liegt in der Natur der Sache. Eine Störung, die am Eingang irgendwo 
ins System kommt, muss in der Rückkopplung so weit abgeschwächt werden, 
dass sie nicht phasenrichtig verstärkt auf den Eingang zurück wirkt. Wo 
soll das sonst hin führen ...

[Lutz V. (lvw)]

my2ct schrieb:
> Der Heinrich Barkhausen kann da nichts für.

Nein, er ist nicht "verantwortlich" für die physikalischen Eigenschaften 
einer rückgekoppelten Anordnung, aber er hat sie erstmalig - für die 
geöffnete Schleife - als "Schwingbedingung" beschrieben und als Formel 
formuliert (allerdings nur als notwendige und noch keine hinreichende 
Bedingung).

[Johannes (Gast)]

Simon schrieb:
> Hallo Johannes,
>
> ich denke, dass dein Kommentar hier
>
> Johannes schrieb:
>> Da haengen doch 2m Koaxial Kabel dran.
>
> den Nagel genau auf den Kopf trifft. Du misst den Frequenzgang von Ein-
> zu Ausgang und da hängt auch die Leitung mit drin. Entscheidend für die
> Stabilität des OP ist aber erst mal nur die Rückführung vom Ausgang des
> OP zum invertierenden Eingang. Klar, die Belastung durch die Leitung ist
> auch wichtig, aber die scheint hier keine Probleme zu verursachen. Die
> Laufzeit bewirkt eine zusätzliche Phasenverschiebung, die der OP nicht
> sieht. Schau dir mal nur Den Frequenzgang vom OP an und du wirst
> wahrscheinlich feststellen, dass die Phasenreserve da sehr groß ist.
> Deswegen schwingt deine Schaltung auch nicht, obwohl deine vermeintliche
> Phasenreserve negativ ist.

Hey Simon,

Super Besten Dank !!

Die Phasenreserve betraegt am Ausgang des OP(gruene Kennlinie) 87 Grad. 
Hinter dem Kabel(rot) sind es 10 Grad.
Was mich etwas beunruhigt, ist wenn ich mir den Frequenzgang hinter dem 
Widerstand anschaue. Siehe Plot #2. Das kommt meiner Meinung nach vom 
Kabel, da seine Impedanz sich in Abhanengigkeit der Frequenz aendert.

Nehme ich jedoch das Kabel weg, so geht auch dieser Buckel am Ende(in 
Plot 1 zu sehen) weg. Also das Kabel verursacht daher schon Probleme. 
Ist nur die Frage ob das noch relevant ist ?! Meiner Meinung nach nicht, 
da das weit ausserhalb des interessierten Bereichs liegt. Wie siehst du 
das?

[Josef (Gast)]

Die Phasenreserve ist doch für den offenen Kreis definiert.

Du simulierst hier aber nur den geschlossenen Kreis.

[Lutz V. (lvw)]

Darf ich meine Definition - auf die Nyquistkurve der offene Verstärkung 
(Schleifenverstärkung) bezogen - nennen?
* Die Phasenreserve ist der Winkel, um den der Punkt auf der Kurve mit 
dem Betrag "1" noch von der horizontalen Achse entfernt ist.
* Kommentar: Das ist die vereinfachte Formulierung, die gültig ist für 
den Fall, dass der offene Kreis selber stabil ist.