Differenzverstärker parasitäre C, Schwingung

[majorR (Gast)]

Hallo,

ich habe hier eine OpAmp Brückenschaltung mit einer 6 Ohm Last. Im 
Lastpfad habe ich ein 100mOhm Shuntwiderstand, dessen Differenzspannung 
ich mit einem Differenzverstärker (U1, Gain 22.1) verstärke. Das ganze 
System ist auf ref=2.5V bezogen.


Nun habe ich das Problem, dass beim einfügen einer kleinen parasitären 
Kapazität am IN+ von U1 eine Art Resonanzstelle entsteht. Fügt man 
dieselbe Kapazität an IN- ein, verschwindet diese. Siehe Plot der 
Ausgangsspannung "Vcurrent" am Differenzverstärker-Ausgang.

Ich verstehe nicht ganz, wie es zu dem Effekt kommt. Wird meine 6Ohm 
Last zudem etwas induktiver (L1 größer einstellen), verschlimmert sich 
die Situation.

Ist die Brückenschaltung Teil des Problems, da der U3 etwas später die 
Spannung einstellt als der U2, da der Ausgang von U2 als Eingang von U3 
verwendet wird?

Danke

Grüße

[udok (Gast)]

majorR schrieb:
> Ich verstehe nicht ganz, wie es zu dem Effekt kommt. Wird meine 6Ohm
> Last zudem etwas induktiver (L1 größer einstellen), verschlimmert sich
> die Situation.

Hast du die Schaltung mal im Zeitbereich angeschaut?
Die geht nicht, weil die Ltpice Opamp Modelle irgendein Problem mit
hohen Strömen haben.

Abgesehen davon hat dein Differenzverstärker Gain = R4/R3,
aber nur wenn R5=R3 und R6=R4 ist.
Sonst kommt da irgendwas anderes raus, und das irgendwas siehst du.

Btw., sitzt ihr alle vor einem 2 m^2 Monitor?  Die Pimperlschaltung kann
ich am Laptop nicht mal mehr anschauen ohne Lupe.

[Jens G. (jensig)]

udok schrieb:
> Btw., sitzt ihr alle vor einem 2 m^2 Monitor?  Die Pimperlschaltung kann
> ich am Laptop nicht mal mehr anschauen ohne Lupe.

Du mußt draufklicken, dann wird die auch größer und anschaubarer ...

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Also ich kann sie auch ohne Draufzuklicken am Laptop erkennen, aber ich 
habe halt Adleraugen. Wenn ich drauf klicke ist das wie im Kino, nur 
ohne Bewegung.

>und anschaubarer ...
anschaubäriger

Was passiert denn, wenn Du das Signal für den zweiten OPV VOR dem ersten 
direkt an der Signalquelle abgreifst, wobei dann nochmals invertiert 
werden müßte?

mfG

[majorR (Gast)]

Danke.

udok schrieb:
> Hast du die Schaltung mal im Zeitbereich angeschaut?
> Die geht nicht, weil die Ltpice Opamp Modelle irgendein Problem mit
> hohen Strömen haben.

Habe es mal im Zeitbereich angeschaut. Sieht gut aus. Ich will aber mein 
L1 erhöhen. Dann krieg ich den kleinen Peak im Zeitbereich durch die 
Cparasitic. (siehe Abbildung)
Zu den Strömen: ich habe hier aber geringe Ströme AC-mäßig eingestellt. 
Sollte doch dann kein Problem sein oder?

udok schrieb:
> Abgesehen davon hat dein Differenzverstärker Gain = R4/R3,
> aber nur wenn R5=R3 und R6=R4 ist.
> Sonst kommt da irgendwas anderes raus, und das irgendwas siehst du.

Durch die Cparasitic kriege ich also bei höheren Frequenzen eine andere 
Verstärkung als bei DC.
Aber bildet sich da eine Art Bandstop-Filter? So sieht doch der 
Frequenzgang aus. Vor allem wenn ich L1 erhöhe.

Christian S. schrieb:
> Was passiert denn, wenn Du das Signal für den zweiten OPV VOR dem ersten
> direkt an der Signalquelle abgreifst, wobei dann nochmals invertiert
> werden müßte?

Gleiches Verhalten wenn ich das so mache.

udok schrieb:
> Btw., sitzt ihr alle vor einem 2 m^2 Monitor?  Die Pimperlschaltung kann
> ich am Laptop nicht mal mehr anschauen ohne Lupe.

:) normaler 22" ist es.

[Achim S. (Gast)]

und wenn du fie identische kapazität parallel zu R6 schaltest?

[udok (Gast)]

majorR schrieb:
> Habe es mal im Zeitbereich angeschaut. Sieht gut aus. Ich will aber mein
> L1 erhöhen. Dann krieg ich den kleinen Peak im Zeitbereich durch die
> Cparasitic. (siehe Abbildung)
> Zu den Strömen: ich habe hier aber geringe Ströme AC-mäßig eingestellt.
> Sollte doch dann kein Problem sein oder?

Stell einen Puls mit 1 Volt im Zeitbereich ein, und schau mal genau was
da am Ausgang rauskommt.
AC ist sowieso kein Problem, da wird das Model vorher linearisiert.

Und nochmal, wenn die Impedanzen am + und - vom Strommessverstärker 
nicht das
gleiche Verhältnis haben, dann misst du Mist.
Mit dem Cpar zerstörst du die Symmetrie.
Das selbe Problem hast du, wenn deine Widertände Toleranzen haben.
Die Impedanzen hängen auch vom Lastwiderstand und L1 ab.
In der Praxis kannst du die Schaltung eher vergessen!
Es gibt spezielle Opamps für genau diesen Zweck.
Vergiss nicht, dass die Schaltung sehr böse reagieren kann, wenn ein 
Opamp
in die Strombegrenzung geht.

[majorR (Gast)]

Achim S. schrieb:
> und wenn du fie identische kapazität parallel zu R6 schaltest?

Das habe ich bereits gemacht. Der kompensiert das dann aus und der 
Frequenzgang sieht dann ganz gut aus.

[Achim S. (Gast)]

majorR schrieb:
> Das habe ich bereits gemacht. Der kompensiert das dann aus und der
> Frequenzgang sieht dann ganz gut aus.

Stimmt: das hattest du schon geschrieben, hatte ich auf dem 
Handy-Bildschirm überlesen.

majorR schrieb:
> Zu den Strömen: ich habe hier aber geringe Ströme AC-mäßig eingestellt.
> Sollte doch dann kein Problem sein oder?

Die Ströme sind gering. Aber trotzdem sorgst du durch die komplementäre 
Ansteuerung der niederimpedanten Last für eine zusätzliche Gegenkopplung 
der besonderen Art: wenn der Ausgang von U2 ansteigt, dann sinkt mit 
einer gewissen Verzögerung der Ausgang von U3, was sich wieder auf den 
Ausgang von U2 auswirkt. Das würde mir im Hinblick auf die Stabilität 
bei dieser kleinen Last eher Gedanken machen als der Einfluss von C1.

Simuliere das mal mit realistischeren OPV-Modellen und schau, wie sauber 
bridge_pos und bridge_neg über die Frequenz verlaufen.

[majorR (Gast)]

Achim S. schrieb:
> Die Ströme sind gering. Aber trotzdem sorgst du durch die komplementäre
> Ansteuerung der niederimpedanten Last für eine zusätzliche Gegenkopplung
> der besonderen Art: wenn der Ausgang von U2 ansteigt, dann sinkt mit
> einer gewissen Verzögerung der Ausgang von U3, was sich wieder auf den
> Ausgang von U2 auswirkt. Das würde mir im Hinblick auf die Stabilität
> bei dieser kleinen Last eher Gedanken machen als der Einfluss von C1.
>
> Simuliere das mal mit realistischeren OPV-Modellen und schau, wie sauber
> bridge_pos und bridge_neg über die Frequenz verlaufen.

Habe es nun mit einem realistischen OPV-Modell aufgebaut. Habe ein 
Frequenzgang und die Simulation beigefügt. Ab 100kHz verliert der U3 
schneller an Amplitude als U2. Das passt aber auch, weil ja der U2 
Ausgang als U3 Eingang genutzt wird.

Habe oben mal die Phasendifferenz der beiden Ausgänge geplottet. Die ist 
ja bei niedrigen Frequenzen 180° und geht dann ab 10, 20kHz Richtung 0°.

Auf was sollte ich hier noch achten bzw. wie kann ich hier die 
Simulation interpretieren?

Am DiffAmp-Ausgang Vcurrent sehe ich immernoch die Resonanz.