Hi, ich kämpfe mich durch ein Datenblatt eines Operationsverstärkers. Wie ist das Diagramm zu lesen? Bei 10kHz und keiner kapazitiven Last (CL=0) habe ich einen Phasenwinkel von 90°. Kann doch nicht sein!?
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Lehmann schrieb: > eines Operationsverstärkers. Welcher OPV ist es denn? Lehmann schrieb: > Bei 10kHz und keiner kapazitiven Last > (CL=0) habe ich einen Phasenwinkel von 90°. Kann doch nicht sein!? Deine Kurven gelten für das Verhalten ohne Rückkopplung (open loop). Je nach OPV-Typ und dessen interner Kompensation liegt die erste Grenzfrequenz bei einigen Hz, damit hast du bei 10kHz eben noch einen Open loop Gain von 45dB und eine Phase von 90°. Mit Gegenkopplung hast du bei 10kHz wahrscheinlich genau die Verstärkung und genau die Phase, die du durch die Gegenkopplun einstellst. Interessant wird die Kurve, wenn es bei höheren Frequenzen darum geht, ob die Leerlaufverstärkung und die Phasenreserve für deine vorgesehene Beschaltung noch ausreichen.
Interessant an diesem Diagramm ist, daß die Phase über 1MHz bei Durchschreiten von 0° wieder positiv wird ...
Lehmann schrieb: > Hi, ich kämpfe mich durch ein Datenblatt eines Operationsverstärkers. > Wie ist das Diagramm zu lesen? Bei 10kHz und keiner kapazitiven Last > (CL=0) habe ich einen Phasenwinkel von 90°. Kann doch nicht sein!? Doch, der Frequenzgang eines OPs benimmt sich wie ein Tiefpass, d.h. die Verstärkung nimmt mit 20dB/Dekade ab. Die Phase benimmt sich entsprechend und dreht bei höheren Frequenzen durch weitere TP-Anteile weiter. Deshalb ist GBWP eine charakteristische Größe für einen OP.
Bei 90 Grad ist das auch kein Operationsverstärker mehr sondern ein Operationsdämpfer, -40dB Verstärkung. Wichtig sind die Kurven um eine Schwingneigung abzuschätzen.
Christoph db1uq K. schrieb: > Bei 90 Grad ist das auch kein Operationsverstärker mehr sondern ein > Operationsdämpfer, -40dB Verstärkung. Und für was hältst du die Verstärkungsangabe von +40dB zusammen mit der Phase von 90° bei f=10kHz?
Wolfgang schrieb: > Christoph db1uq K. schrieb: >> Bei 90 Grad ist das auch kein Operationsverstärker mehr sondern ein >> Operationsdämpfer, -40dB Verstärkung. > > Und für was hältst du die Verstärkungsangabe von +40dB zusammen mit der > Phase von 90° bei f=10kHz? Vielleicht isser auch auf mein Späßchen reingefallen - links -40dB, rechts +90° ...
Sehr merkwürdig, nirgends eine Schaltung zu der Messung, worauf ist die Phasenlage bezogen? In Fig.28 hat der sogar bei 1 kHz ohne kapazitive Belastung 90 Grad, und das scheint zu tieferen Frequenzen hin so zu bleiben. Muss wohl mit dem unrealistischen Leerlaufbetrieb zusammenhängen. Im alten Datenblatt von National Semiconductor stand auch nichts anderes? Im Bode-Diagram von ST beginnt die Phase wie erwartet bei 0 Grad https://www.st.com/en/amplifiers-and-comparators/lmc6482.html Fig. 17/18 Das ist aber für eine feste Verstärkung von 101 = 40dB gemessen.
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Christoph db1uq K. schrieb: > Im Bode-Diagram von ST beginnt die Phase wie erwartet bei 0 Grad > https://www.st.com/en/amplifiers-and-comparators/lmc6482.html > Fig. 17/18 > Das ist aber für eine feste Verstärkung von 101 = 40dB gemessen. Ja, das macht auch alles viel mehr Sinn ...
Lehmann schrieb: > Wie ist das Diagramm zu lesen? Hallo, die Diagramme auf der Seite 13 des zunächst nicht verlinkten Datenblattes zum geheimen aber bekannten R2R-OPV zeigen fast alle open-loop-Eigenschaften. Figure 26 oben drüber zeigt fast die gleichen charakteristischen Kurven wie das benannte Diagramm Figure 30. Figure 26 sagt z.B. aus, daß bei 10 kHz Kleinsignal noch etwa 45 dB Verstärkung übrig bleiben, egal mit welchem Lastwiderstand über 600 Ohm. Das gleiche sieht mal in Figure 30, wenn man ganz links die 10 kHz-Linie hoch geht bis zur Geraden. 45 dB links. Somit ist davon auszugehen, daß in Figure 30 ebenfalls open-loop für die Messung vorausgesetzt wurden. Bei gegebener Frequenz, z.B. 100 kHz zeigt die Gerade eine Verstärkung von 28 dB an, die man links abliest. Geht man auf der 100 kHz-Linie vom Schnittpunkt mit der Geraden weiter hoch zur Kurve, und kann rechts die Phase ablesen, die etwas weniger als 90 Grad beträgt, sagen wir 85 Grad. Im Bereich mit nennenwerter Verstärkung herrscht aufgrund des Tiefpassverhaltens negative Phasenlage der Ausgangsspannung vor, dagegen bei Dämpfung, z.B. in einer invertierenden Schaltung herrscht dann positive Phasenlage vor, wie man der unteren Diagrammhälfte unterhalb der Null entnehmen kann. Je mehr der OPV dämpfen soll in seiner invertierenden Schaltung, desto mehr wird die Phase voreilen. An der Phasenskala wurden oben die Minuszeichen wohl extra weg gelassen, um die Schrift nicht nach rechts rücken zu müssen. Wie es gemeint ist, sollte ja jeder Betrachter wissen... Man sieht auch, daß der Schnittpunkt der Geraden bei 0 dB Verstärkung ziemlich genau bei 1 MHz liegt, was mit dem angegebenen GBW von 1 MHz überein stimmt. Bei 1 MHz verstärkt der OPV überhaupt nicht mehr, egal ob open loop oder closed loop. Das Signal kommt genauso klein raus wie es rein geht. Tiefpassverhalten ist hier nochmal schön dargestellt am Beispiel eines TP erster Ordnung: https://www.eit.hs-karlsruhe.de/hertz/teil-c-wechselstromtechnik/netzwerke-bei-veraenderlicher-frequenz/amplituden-und-phasengang.html#:~:text=Diese%20Schaltung%20l%C3%A4sst%20also%20die%20tiefen%20Frequenzen%20passieren,%CF%89%20%E2%86%92%20%E2%88%9E%20%CF%86A%20%3D%20-90%C2%B0%20geworden%20ist. Man möge Fehler korrigieren, wenn meine Einschätzung da falsch sein sollte. mfg
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Christian S. schrieb: > die Diagramme auf der Seite 13 des zunächst nicht verlinkten > Datenblattes zum geheimen aber bekannten R2R-OPV zeigen fast alle > open-loop-Eigenschaften. Figure 26 oben drüber zeigt fast die gleichen > charakteristischen Kurven wie das benannte Diagramm Figure 30 sorry, da habe ich die Datenblätter von 6482 und 6484 durcheinandergebracht. Sehe ich das Diagram meines 1. Posts richtig? Bei 500kHz und CL=1pF funktioniert beigefügte Schaltung da durch den Phasendreher von 45° die Gegenkopplung eine Gegenkopplung bleibt und keine Mitkopplung wird?
Lehmann schrieb: > Sehe ich das Diagram meines 1. Posts richtig? Bei 500kHz und CL=1pF > funktioniert beigefügte Schaltung da durch den Phasendreher von 45° die > Gegenkopplung eine Gegenkopplung bleibt und keine Mitkopplung wird? Mit CL=1pF (wie im Text geschrieben) ist er unity gain stable, die Phasenreserver liegt ca. bei 45°. Mit CL=1nF (wie in deinem Schaltbild gezeigt) geht die Phasenreserve gegen Null und er bekommt Schwingneigung.
Das Datenblatt von National Semiconductor zeigt schon das gleiche Diagramm. Da hatte wohl die "Zarin der Linear-Datenblätter" keinen guten Tag. https://www.electronicdesign.com/archive/article/21799031/whats-all-this-czar-stuff-anyhow "Also, we have a Czarina of Linear Data Sheets. And, oh, I almost forgot, I also declared myself to be the Czar of Proofreading. "
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Achim S. schrieb: > Mit CL=1nF (wie in deinem Schaltbild gezeigt) geht die Phasenreserve > gegen Null und er bekommt Schwingneigung. ich sehe bei 500kHz und CL=1000pF=1nF eine Phase von 45°. richtig?
Lehmann schrieb: > ich sehe bei 500kHz und CL=1000pF=1nF eine Phase von 45°. richtig? 500kHz wäre wohl die Frequenz deines Nutzsignals. Die spielt aber keinerlei Rolle dafür, ob der Verstärker stabil oder instabil wird. Relevant ist die Schleifenverstärkung und die Frage, ob er noch Phasenreserve hat, wenn die Schleifenverstärkung >= 1 ist. Dein Spannungsfolger hat eine Signalverstärkung=1 (die Rückkopplung bringt das volle Ausgangssignal wieder zum Eingang), demnach ist die Schleifenverstärkung identisch zu Leerlaufverstärkung des OPV. Du musst also in deinem Diagramm schauen, wie viel Phasenreserve noch vorhanden ist, wenn die Leerlaufverstärkung die 0dB erreicht. Das ist laut Diagramm mit CL=1nF bei ca. 900kHz der Fall, und die Phasenreserve nähert sich dort stark der Null. Der Verstärker wird entweder "nervös" (kräftiges Überschwingen) oder instabil.
Danke soweit. Das heißt: Bei CL=0 kommt es nicht zum Schwingen da die Verstärkung dann -25dB beträgt?
Lehmann schrieb: > Bei 500kHz und CL=1pF > funktioniert beigefügte Schaltung da durch den Phasendreher von 45° die > Gegenkopplung eine Gegenkopplung bleibt und keine Mitkopplung wird? Das ist das Geheimnis der Phasenreserve bei einem gegengekoppelten System.
Lehmann schrieb: > Das heißt: Bei CL=0 kommt es nicht zum Schwingen da die Verstärkung dann > -25dB beträgt? Nein. Bei CL=0 erreicht die Phase bei ca. 3,3MHz die Nulllinie. Bei dieser Frequenz beträgt der open loop gain ca. -15dB, nicht -25dB. Schwinggefahr besteht also nicht. Wie viel Phasenreserve du bei CL=0 hast, habe ich dir weiter oben schon beschrieben. (bei ca. 1,2MHz wird der open loop gain 0dB, die Phasenreserve ist ca. 45°)
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