Hallo, ich wollte mit LTspice einen Impedanzwandler simulieren um das Diagramm TPC 17 auf Seite 7 des Datenblatts zu erzeugen. Als Ergebnis erhalte ich eine Kurve für den Ausgang, die ganz unerwartet aussieht. Was mache ich nur falsch?
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ulli schrieb: > um das Diagramm TPC 17 auf Seite 7 des Datenblatts zu erzeugen. Hab' nicht reingeschaut, aber ist da ein Bodediagramm? Dann fein die Spannungsachse auf dB/logarithmisch stellen und als AC-Quelle 'AC 1' nehmen. Dazu wäre noch die Info wichtig, ob der Opamp unity-gain-stabil ist. Anders kann ich mir den Hügel da hinten nicht erklären. mfg mf
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Das ist grober quatsch so....mit +-15V versorgt brauchst du dem nicht mit 15Vac auf den Eingang gehen. das Modell scheint nicht gut zu sein, sonst würde es keine >15V erzeugen. Die AC Geschichten sind eh mit Vorsicht zu genießen. Der Arbeitspunkt ist dazu ja auch nicht ganz unwichtig.
cab_leer schrieb: > Das ist grober quatsch so....mit +-15V versorgt brauchst du dem > nicht > mit 15Vac auf den Eingang gehen. Mit kleinere Eingangsspannung wird es auch nicht besser.
Wenn ich bis 10MHz simuliere, sieht es plausibler aus, entspricht aber nicht dem Datenblatt.
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Passt doch zum Datenblatt...
PS: Figure 19 zeigt dir, dass die Simulation trotzdem scheiße ist.
cab_leer schrieb: > PS: Figure 19 zeigt dir, dass die Simulation trotzdem scheiße ist. eine AC Simu beschreibt das linearisierte Verhalten. über nichtlineares Verhalten (z.B. die Begrenzung der Ausgangsspannung) macht sie keine Aussage.
Achim S. schrieb: > eine AC Simu beschreibt das linearisierte Verhalten. über nichtlineares > Verhalten (z.B. die Begrenzung der Ausgangsspannung) macht sie keine > Aussage. Deswegen taugt sie so auch nichts fürs grosssignalverhalten. Das muss man dann transient rechnen
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ulli schrieb: > Was mache ich > nur falsch? Stehe selbst vor einem Raetsel.Habe bisher mit LTpice noch keine Opamp-AC-Analyse gemacht,da nie benoetigt. Im Internet findet man nur Geschwafel und meist simple RC-Analysen. Aber egal: Wenn man die Schaltung mit einer 3-fachen(oder groesser) Verstaerkung versieht bekommt man vernuenftige Diagramme. Das Beste waere auf das LTspice-Forum zu gehen....LTspice hat da auch so seine Besonderheiten auf die man gegebenenfalls Ruecksicht nehmen muss.
Die Bitmap-Auflösung ist leider unzureichend so dass ich die Skalierung nicht erkennen kann. Die Kurve mit der Spitze ist vmtl der Phasengang, die andere der Amplitudengang. Der sieht mir auf den ersten Blick nicht so abwegig aus. Du könntest mal das asc-file hochladen.
mark space schrieb: > Du könntest mal das asc-file hochladen. Jetzt musste ich doch tatsaechlich meinen "Muelleimer" durchforsten...😉
Yalu X. schrieb: > Wo ist das Problem? Keine Ahnung - sag mir was an meiner Simulation falsch ist und warum bei 1-facher Verstaerkung wie beim TO keine ordentliche Diagramme angezeigt werden. Ich hab jetzt deine Simu nicht nachvollzogen aber ich sehe, dass du Werte wie 1.0001 als Stepparameter angibst.Hat das einen besonderen Grund?
Toxic schrieb: > Keine Ahnung - sag mir was an meiner Simulation falsch ist und warum bei > 1-facher Verstaerkung wie beim TO keine ordentliche Diagramme angezeigt > werden. Das Diagramm des TO entspricht dem Datenblatt, es ist nur anders skaliert. > Ich hab jetzt deine Simu nicht nachvollzogen aber ich sehe, dass du > Werte wie 1.0001 als Stepparameter angibst.Hat das einen besonderen > Grund? Die Werte sind so gewählt, dass zusammen mit R1=10kΩ nacheinander die Verstärkungen 80db (10000), 60db (1000), 40dB (100), 20dB(10) und 0dB (1) realisiert werden, wie sie im Datenblatt gezeigt sind.
Toxic schrieb: > Keine Ahnung - sag mir was an meiner Simulation falsch ist Nun,sehe jetzt wo das "Problem" lag:unglueckliche Wahl der Endfrequenz: Der TO und ich sind nur bis 1Mhz anstatt 10Mhz gegangen.Damit haben wir nicht den vollen Bereich fuer eine ordentliche Darstellung abgedeckt. Die Schuld liegt eindeutig beim TO:hatte mich blind auf seine Einstellungen verlassen - kleiner Scherz natuerlich😁😁
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Vielen Dank für eure konstruktiven Infos. Die Simulation von Yalu sieht ja ganz gut aus. Ich konnte einiges lernen. Ich hatte in meinem Eingangspost aber an das Diagramm TPC 17 auf Seite 7 des Datenblatts gedacht. Wie könnte man das simulieren?
ulli schrieb: > Ich hatte in meinem Eingangspost aber an das Diagramm TPC 17 auf Seite 7 > des Datenblatts gedacht. Wie könnte man das simulieren? Mit einer einfache Simu wahrscheinlich gar nicht. Was evtl. funktioniert: - du machst eine transient-Simu mit einer Sinusquelle. - bei einer niedrigen Frequenzen variierst du die Ampltude der Quelle und bewertest am Ausgang, wann er dir noch nicht zu stark verzerrt (also was bei der niedrigen Frequenz der maximum output swing ist, der noch zu einer akzeptablen Verzerrung führt). - diese Amplitude stellst du jetzt fix ein und variierst über ".step param" Kommando die Frequenz deiner Sinusquelle. - für jede einzelne Frequenz wird eine transient-Simu durchgeführt, und du misst mit einem ".measure" Kommando, welcher Peak-Peak-Wert am Ausgang im eingeschwungenen Zustand jeweils erreicht wird. - LTSpice schreibt die Ergebnisse des .measure ins Logfile. Dort kannst du mit der rechten Maustaste draufklicken und dann per "Plot measured data" das gewünschte Diagramm erzeugen. Vielleicht gibt es auch einfachere Ansätze, aber mir fällt grade keine ein.
ulli schrieb: > Ich hatte in meinem Eingangspost aber an das Diagramm TPC 17 auf Seite 7 > des Datenblatts gedacht. Wie könnte man das simulieren? Das kann man so als Kurve nicht simulieren - allenfalls punktförmig mit mehreren Simulationsläufen. Es zeigt die - von der Frequenz abhängige - maximal mögliche Ausgangs-Amplitude (Spitze-Spitze) - solange die Signalform noch sinusförmig ist. Dabei muss der OPV stark gegengekoppelt sein, denn das Diagramm zeigt den Einfluss der begrenzten Großsignal-Anstiegszeit (slew rate). Wenn bei steigender Frequenz das Ausgangssignal beginnt dreieckförmig zu werden, wird das Anstiegsverhalten begrenzt und man muss die Eingangsamplitude verringern - bis der Ausgang wieder sinusförmig erscheint (das passiert natürlich dann auch bei kleineren Ausgangs-Amplituden). Ich sehe dabei keine Möglichkeit, die ganze Prozedur vom Programm automatisch machen zu lassen, da man ja "optisch" kontrollieren muss, ab wann (bei welcher verringerten Eingangs-Amplitude) der Ausgang wieder sinusförmig erscheint. Der Grund für dieses Großsignalverhalten liegt in der Übersteuerung der ersten Stufe, welche zunächst (beim Signalwechsel) nicht mehr im linearen Bereich arbeitet (und als nahezu konstante Stromquelle wirkt, daher der "quasi-lineare" Anstieg) - bis das rückgekoppelte Signal diese Stufe wieder zurück in den Linear-Bereich bringt (Verzögerung verursacht durch Trägheit, Zeitkonstanten des OPV). Nachtrag: In vielen Fällen ist es die begrenzte Slew Rate SR (und nicht das Absinken der Kleinsignal-Verstärkung mit der Frequenz), welche die Anwendung zu höheren Frequenzen begrenzt. Das Diagram TPC17 zeigt eine sehr kleine (schlechte) Slew Rate (Größenordnung SR=0,5 V/µs) mit einer Grßsignal-Bandbreite von weniger als 10kHz. Es gibt Verstärker mit einem mehr als 100-fach besserem Wert. Allgemeingilt etwa folgender Zusammenhang: Großsignal-Bandbreite Bsr=SR/2*Pi*Umax. Dabei ist Bsr der Frequenzbereich, in dem die maximal mögliche Amplitude Umax (Spitze) - von der Betriebsspannung bestimmt - möglich ist.
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Edit: Auf Grund eines Fehlers meinerseits entspricht die hier vorgestellte Simulation nicht dem Diagramm in TPC 17 (s. dazu mein Beitrag weiter unten) ulli schrieb: > Ich hatte in meinem Eingangspost aber an das Diagramm TPC 17 auf Seite 7 > des Datenblatts gedacht. Wie könnte man das simulieren? Stimmt, das habe ich übersehen. Ich dachte erst, dich stört der Höcker im Frequenzgang, und habe deswegen versucht, mit der Simulation TPC 16 hinzubekommen. Man kann den frequenzabhängigen Output-Swing in TPC 17 in Spice dadurch darstellen, dass man im Transient-Modus den gewünschten Frequenzbereich abfährt (für die Erzeugung des Signals gibt es in LTspice einen Modulator) und die Amplitude des Eingangssignals so groß wählt, dass bei niedrigen Frequenzen die Ausgangsstufe des Opamp übersteuert (erkennbar an den abgeflachten Sinusscheiteln) und bei höheren Frequenzen der Eingangsdifferenzverstärker (erkennbar am dreieckförmigen Signal). Somit wird bei jeder Frequenz der maximal mögliche Output-Swing erreicht. Unter der Annahme, dass der Output-Swing symmetrisch ist, ist der gesuchte Verlauf der Spitze-Spitze-Amplitude die positive Hüllkurve des Ausgangssignals multipliziert mit 2. Dass das im Anhang gezeigte Ergebnis nicht ganz mit der Kurve im Datenblatt übereinstimmt, liegt daran, dass das OP07-Modell von einem DC-Output-Swing von ±14V und einer Slewrate von 0,5V/µs ausgeht, das Datenblatt aber von nur ±13V und 0,3V/µs. Die nichtlineare Funktion in B1 dient übrigens nur dazu, dass die Schwingungen in der logarithmischen Darstellung über den gesamten Frequenzbereich gleich breit sind, so dass eine gleichmäßig gefüllte Fläche entsteht.
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Yalu X. schrieb: > Somit > wird bei jeder Frequenz der maximal mögliche Output-Swing erreicht. Kurze Nachfrage dazu: Ich vermute, dass die Signalform für höhere Frequenzen aber doch dreieckförmig sein wird? Die Definition der Großsignal-Bandbreite (und damit die Grundlage des Diagrams TPC17) verlangt aber die maximal mögliche Amplitude für eine sinusförmiges Signalform. Also müssten die Amplituden noch kleiner sein, oder?
Lutz V. schrieb: > Ich vermute, dass die Signalform für höhere Frequenzen aber doch > dreieckförmig sein wird? Falsch.
H. H. schrieb: > Lutz V. schrieb: >> Ich vermute, dass die Signalform für höhere Frequenzen aber doch >> dreieckförmig sein wird? > > Falsch. Kannst Du das bitte erläutern? Wenn etwas "falsch" ist, muss diese Aussage ja begründbar sein..... Wie erkennt also das Programm, dass die Signalform nicht dreieckförmig sondern sinusförmig ist? Der Vorgang ist doch so: Bei ausreichend großer Eingangsamplitude und steigender Frequenz geht das Ausgangssignal mehr und mehr in die Dreieckform über mit natürlich kleiner werdender Amplitude - man muss aber den Eingang weiter verringern, bis zur Sinusform am Ausgang. Das ist doch die Voraussetzung für das bekannte Bild zum Großsignalverhalten. Schan allein die Tatsache, dass die horizontale Achse die Einheit "Hertz" trägt, deutet ja darauf hin. (Nur sinusförmige periodische Signale werden in "Hertz" angegeben). Also Frage (noch einmal): Wie erkennt das Programm diesen Zustand? Klirrfaktor-Analyse?
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Lutz V. schrieb: > Kurze Nachfrage dazu: Mist, mir ist da gestern ein Fehler unterlaufen: Es begann damit, dass ich die Slewrate falsch abgelesen hatte: Es sind nicht 0,5V/µs, wie ich oben angegeben hatte, sondern nur die Hälfte davon, also 0,25V/µs. Da in meinem Diagramm bei 10kHz (wo das Signal wegen der begrenzten Slewrate dreieckförmig ist) die Spitze-Spitze-Amplitude 12,5V und in TPC 17 knapp 8V beträgt, schloss ich daraus, dass in TPC 17 mit der gleichen Methode wie bei mir aufgenommen wurde und der Unterschied ausschließlich daher rührt, dass dort der Opamp eine Slewrate von nur 0,3V/µs (wie auch in der Tabelle als typischer Wert angegeben) hatte, denn 12,5V·0,3/0,5=7,5V. Aber wegen der falschen Prämisse ist natürlich auch die Schlussfolgerung falsch. Es ist vielmehr so, wie du oben geschrieben hast: Lutz V. schrieb: > Es zeigt die - von der Frequenz abhängige - maximal mögliche > Ausgangs-Amplitude (Spitze-Spitze) - solange die Signalform noch > sinusförmig ist. Für einen DC-Output-Swing von ±13V und eine Slewrate von 0,25V/µs stimmt die in in TPC 17 gezeigte Kurve ziemlich genau mit der theoretischen Gleichung
überein. Die Slewrate in TPC 17 entspricht damit der des Spice-Modells, ist aber etwas niedriger als der Wert in der Tabelle. Diese Kurve per Spice-Simulation zu ermitteln, ist – wie du bereits geschrieben hast – ziemlich schwierig. Um an die maximale Amplitude zu bestimmen, bei der das Signal gerade noch sinusförmig ist, bräuchte man ein mit der Frequenz mitlaufendes Filter (für die Erkennung von Verzerrungen) und einen Regler, der die Amplitude entsprechend nachregelt. Da man die Kurve aber auch sehr gut mit theoretischen Mitteln bestimmen kann, ist die Simulation auch nicht so wichtig.
Yalu X. schrieb: > Diese Kurve per Spice-Simulation zu ermitteln, ist – wie du bereits > geschrieben hast – ziemlich schwierig. Um an die maximale Amplitude zu > bestimmen, bei der das Signal gerade noch sinusförmig ist, bräuchte man > ein mit der Frequenz mitlaufendes Filter (für die Erkennung von > Verzerrungen) und einen Regler, der die Amplitude entsprechend > nachregelt. OK - Missverständnis ausgeräumt. Noch ein Nachsatz: Wenn bei Oszillatorschaltungen die Frequenz unerwartet deutlich von der "reindimensionierten" Frequenz abweicht, dann ist dafür oft auch nicht (nur) das bei der Dimensionierung idealisierte Kleinsignalverhalten des OPV (Offene Verstärkung mit Phasendrehung) verantwortlich, sondern eben auch die begrenzte Slew Rate, die neben der Signalverformung auch zu zusätzlichen Phasenverzögerungen führt.
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