Moin! Ich habe einen Präzisionsgleichrichter entsprechend des Bildes in LTSpice simuliert. Aufbau: Als OPV habe ich den UniversalOpAmp2 verwendet, welcher mit ±5 V versorgt wird. Signalquelle ist eine 1 kHz Rechteckspannung mit einer Spannung zwischen 0 und 1 V. Im zweiten und dritten Bild ist die Spannung über den Kondensator sowie die Eingangsspannung dargestellt. Um den gesamten Spannungsverlauf deutlich zu machen, habe ich die Zeit logarithmisch dargestellt. Simulationsergebnisse: Die Spannung über den Kondensator steigt mit der ersten Signalamplitude knapp über die Signalspannung auf 1.02 V an. Anschließend fällt die Spannung mit jeder weiteren Amplitude ab, bis sie mit 1 V ±0.3 mV schwingt. Frage: Wieso steigt die Spannung überhaupt erst auf über 1 V an? Ist dies eine Ungenauigkeit in der Simulation oder einem realen physikalischen Effekt zuzuschreiben? Meine Erklärung für dieses Verhalten, wäre eine induktive Komponente im Operationsverstärker oder der Diode, sodass für eine kurze Zeit ein Strom aus dem Operationsverstärker heraus in den Kondensator fließt und diesen weiter lädt.
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Julian schrieb: > Ich habe einen Präzisionsgleichrichter entsprechend des Bildes in > LTSpice simuliert. Naja. C1 ist arg groß. Da werden die allermeisten OPVs instabil. > Als OPV habe ich den UniversalOpAmp2 verwendet, welcher mit ±5 V > versorgt wird. Signalquelle ist eine 1 kHz Rechteckspannung mit einer > Spannung zwischen 0 und 1 V. Im zweiten und dritten Bild ist die > Spannung über den Kondensator sowie die Eingangsspannung dargestellt. Um > den gesamten Spannungsverlauf deutlich zu machen, habe ich die Zeit > logarithmisch dargestellt. Äußerst merkwürdig. Ob das so sinnvoll ist. Von ps bis ms!?! > Wieso steigt die Spannung überhaupt erst auf über 1 V an? Weil auch dein idealer Universal-OPV instabil ist oder zumindest an so einer Monsterlast überschwingt. Über 10nF könnte man noch reden. > Ist dies eine > Ungenauigkeit in der Simulation Nö. >oder einem realen physikalischen Effekt > zuzuschreiben? Regelkreisstabilität und Sprungantwort. > Meine Erklärung für dieses Verhalten, wäre eine induktive Komponente im > Operationsverstärker oder der Diode, sodass für eine kurze Zeit ein > Strom aus dem Operationsverstärker heraus in den Kondensator fließt und > diesen weiter lädt. Nicht ganz.
Ein mit Rechteck stark übersteuerter Op-Amp wird überschwingen. Erst nach der Durchlaufzeit beginnt wieder ein normaler Zustand.
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Falk B. schrieb: > Naja. C1 ist arg groß. Da werden die allermeisten OPVs instabil. >> Wieso steigt die Spannung überhaupt erst auf über 1 V an? > > Weil auch dein idealer Universal-OPV instabil ist oder zumindest an so > einer Monsterlast überschwingt. Über 10nF könnte man noch reden. Ich habe C1 mal auf 10 nF heruntergesetzt, wodurch das Überschwingen allerdings noch viel extremer wird! So erreiche ich am Kondensator Spitzenwerte von über 1.72 V.
Helge schrieb: > Ein mit Rechteck stark übersteuerter Op-Amp wird überschwingen. Erst > nach der Durchlaufzeit beginnt wieder ein normaler Zustand. Wie kann ich dies denn am besten verhindern? Ein Tiefpass am OPV-Eingang??
Julian schrieb: >> Ein mit Rechteck stark übersteuerter Op-Amp wird überschwingen. Erst >> nach der Durchlaufzeit beginnt wieder ein normaler Zustand. > > Wie kann ich dies denn am besten verhindern? Ein Tiefpass am > OPV-Eingang?? Indem man mal seine Hausaufgaben macht und den OPV stabilisiert. U.a. mit deutlich kleinerer Kapazität direkt am Ausgang und 2. einer Maßnahme gegen Übersteuerung. https://sound-au.com/appnotes/an001.htm Und lass den Unfug mit der logarithmischen Zeit! Sonst fällst du noch in ein Wurmloch! ;-)
Nimm doch mal sinnvolle Anstiegszeiten von so 5us. Der Verlauf zwischen 5us und 500us kommt mir auch reichlich komisch vir.
Es reicht völlig den "max timestep" klein genug zu wählen. Ansonsten empfehle ich mal einen Blick auf die Eigenschaften des Opamp.
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Und wieso meint man, 1s Simulationszeit zu brauchen, wenn der Eingang 1kHz hat? Der peakdetktor muss eigentlich nach EINER Periode das Maximum erfaßt haben, sonst ist er Schrott! Siehe Anhang. Das ist doch voll OK. Der erste Überschwinger kommt durch den großen Hub am Anfang und den leeren Ausgangskondensator.
Falk B. schrieb: > Der erste Überschwinger kommt durch > den großen Hub am Anfang und den leeren Ausgangskondensator. Setz den "max Timestep" mal auf 10ns.
H. H. schrieb: > Setz den "max Timestep" mal auf 10ns. Das ändert nicht viel. Wohl aber, wenn man C1 auf 1nF vermindert.
Falk B. schrieb: > H. H. schrieb: >> Setz den "max Timestep" mal auf 10ns. > > Das ändert nicht viel. Komisch, hier schon. > Wohl aber, wenn man C1 auf 1nF vermindert. Dann macht LTSpice den Timestep eh schon kleiner.
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Vielleicht ist es nicht sinnvoll, ein Idealmodell wie den Universal-OPAMP zu verwenden. Aber auch in PSpice bekomme ich Wunderliches, wenn ich den Standard-Opamp + die Stabdarddiode verwende! Anbei 10 ms mit 10ns Schrittweite gerechnet, mit 6 verschiedenen Werten für C1, 1-10-100nF-1-10-100uF von grün zu türkis. Die ersten 3 Werte sinkt die Kondensatorspannung in der 2. Halbwelle exponentiell ab, wie erwartet. Bei 1µF (gelb) in der 1. Halbwelle ein Überschwingen um 0.4mV, ab der 2. Halbwelle alles OK. Bei 10 und 100µF bei 0s ein Überschwingen um 0.25 bzw. 5.2mV, ab da kontinuierliche langsame Entladung, wohl bis auf 1V.
Julian schrieb: > Ich habe C1 mal auf 10 nF heruntergesetzt, wodurch das Überschwingen > allerdings noch viel extremer wird! So erreiche ich am Kondensator > Spitzenwerte von über 1.72 V. Mach einen kleinen R in Reihe zum C1. Je nach Wert von C1 zwischen 10Ω und 100Ω.
Falk B. schrieb: > Julian schrieb: >> Wie kann ich dies denn am besten verhindern? Ein Tiefpass am >> OPV-Eingang?? > > U.a. mit deutlich kleinerer Kapazität direkt am Ausgang und 2. einer Maßnahme gegen Übersteuerung. Eine kleinere Kapazität wird schwierig, weil ich auch Sinus-Spannungen mit Frequenzen bis hinunter zu 1 Hz glatt bekommen muss. Zumal die Simulation keinerlei Vorteile einer kleineren Kapazität zeigt. Wozu benötige ich eine Maßnahme gegen Übersteuerung? Also was ist das Problem mit der Übersteuerung? > Und lass den Unfug mit der logarithmischen Zeit! Sonst fällst du noch in > ein Wurmloch! ;-) Dann erkläre mir bitte, wie ich den Peak am Anfang und den kontinuierlichen Abfall über zig 100 ms hinweg darstellen soll!? K.A. was dein Problem mit der logarithmischen Darstellung ist. Ich erkenne dort alle relevanten Informationen in EINEM Graphen...
Stephan schrieb: > Nimm doch mal sinnvolle Anstiegszeiten von so 5us. > Der Verlauf zwischen 5us und 500us kommt mir auch reichlich komisch vir. Das ist ein guter Punkt, auch wenn 5 us doch arg langsam sind. Gemessen liegen die Anstiegszeiten bei mir eher im Bereich von 25 ns. Bezüglich des komischen Verlaufes, das liegt wohl an der Auflösung der Simulation. Eine Verringerung der "Maximum Timestep" auf 10 ns führt zu einem glatten Verlauf, allerdings weiterhin mit Peak ;)
H. H. schrieb: > Falk B. schrieb: >> H. H. schrieb: >>> Setz den "max Timestep" mal auf 10ns. >> >> Das ändert nicht viel. > > Komisch, hier schon. Macht bei mir ebenfalls keinen Unterschied, nur einen glatteren Verlauf.
Julian schrieb: > Falk B. schrieb: >> Julian schrieb: >>> Wie kann ich dies denn am besten verhindern? Ein Tiefpass am >>> OPV-Eingang?? >> >> U.a. mit deutlich kleinerer Kapazität direkt am Ausgang und 2. einer Maßnahme > gegen Übersteuerung. > > Eine kleinere Kapazität wird schwierig, weil ich auch Sinus-Spannungen > mit Frequenzen bis hinunter zu 1 Hz glatt bekommen muss. Das macht man aber nicht rein analaog, sondern auch digital. Denn auch der beste Spitzendetektor braucht einen Entladewiderstand. > Zumal die > Simulation keinerlei Vorteile einer kleineren Kapazität zeigt. Kein bzw. deutlich wenige Überschwingen? >> Und lass den Unfug mit der logarithmischen Zeit! Sonst fällst du noch in >> ein Wurmloch! ;-) > > Dann erkläre mir bitte, wie ich den Peak am Anfang und den > kontinuierlichen Abfall über zig 100 ms hinweg darstellen soll!? Muss man gar nicht. Denn dein Spitzenwertdetektor ist deutlich schneller, da reicht es aus, deutlich kürzere Zeiten zu simulieren. > K.A. > was dein Problem mit der logarithmischen Darstellung ist. Ich erkenne > dort alle relevanten Informationen in EINEM Graphen... Weil du naiv bist. Sagt schon dein Forumsname, ein "witziger" Hipster. Und deine anderen Beiträge, wie der mit dem Spitzenwert und dem ADC. Beitrag "Direkte Messung von Wechselspannung mittels ADC" Und deine anderen Bauteilträume . . . Beitrag "Gate-Treiber für PMOS"
Josef L. schrieb: > Vielleicht ist es nicht sinnvoll, ein Idealmodell wie den > Universal-OPAMP zu verwenden. Aber auch in PSpice bekomme ich > Wunderliches, wenn ich den Standard-Opamp + die Stabdarddiode verwende! In meiner ursprünglichen Simulation hatte ich einen LTC2054, welcher später auch zum Einsatz kommen soll. Als ich das Phänomen dann beobachtete, hatte ich die Schaltung allerdings mal aufs Minimum heruntergebrochen, um zu schauen, ob das Problem bestehen bleibt. Mit dem LTC2054 zeigt sich allerdings ein ziemlich ähnliches Problem. > Anbei 10 ms mit 10ns Schrittweite gerechnet, mit 6 verschiedenen Werten > für C1, 1-10-100nF-1-10-100uF von grün zu türkis. Die ersten 3 Werte > sinkt die Kondensatorspannung in der 2. Halbwelle exponentiell ab, wie > erwartet. Bei 1µF (gelb) in der 1. Halbwelle ein Überschwingen um 0.4mV, > ab der 2. Halbwelle alles OK. Bei 10 und 100µF bei 0s ein Überschwingen > um 0.25 bzw. 5.2mV, ab da kontinuierliche langsame Entladung, wohl bis > auf 1V. So richtig verständlich ist mir dieses Phänomen leider weiterhin nicht. Was führt dazu, dass der Kondensator über die Grenzen hinaus geladen wird? Einfach die Trägheit des Operationsverstärkers? Daraus würde dann allerdings ein stärkerer Überschwinger bei kleinerer Kapazität resultieren. (wie in meiner Simulation)
HildeK schrieb: > Julian schrieb: >> Ich habe C1 mal auf 10 nF heruntergesetzt, wodurch das Überschwingen >> allerdings noch viel extremer wird! So erreiche ich am Kondensator >> Spitzenwerte von über 1.72 V. > > Mach einen kleinen R in Reihe zum C1. Je nach Wert von C1 zwischen 10Ω > und 100Ω. In den Simulationen half der Widerstand sehr gut! Ich habe das ganze jetzt mal in einem realen Aufbau getestet, zwar noch ohne den endgültigen Operationsverstärker, allerdings trat das Phänomen dort faktisch gar nicht auf. Aufgrund der Einfachheit werde ich im endgültigen Aufbau einfach einen Platz für den Widerstand reservieren und schauen, inwiefern dieser letztlich notwendig ist. Danke für die Idee!
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Falk B. schrieb: > Julian schrieb: >> Falk B. schrieb: >>> Julian schrieb: >> Eine kleinere Kapazität wird schwierig, weil ich auch Sinus-Spannungen >> mit Frequenzen bis hinunter zu 1 Hz glatt bekommen muss. > > Das macht man aber nicht rein analaog, sondern auch digital. Denn auch > der beste Spitzendetektor braucht einen Entladewiderstand. Den Entladewiderstand realisiere ich digital. Was meinst du mit "man macht das digital"? >> Zumal die >> Simulation keinerlei Vorteile einer kleineren Kapazität zeigt. > > Kein bzw. deutlich wenige Überschwingen? Du hast men Bild oben gesehen? Also in meiner Simulation wird das Überschwingen deutlich extremer. > Muss man gar nicht. Denn dein Spitzenwertdetektor ist deutlich > schneller, da reicht es aus, deutlich kürzere Zeiten zu simulieren. Offenbar ja nicht ;) Ansonsten gäbe es diesen Thread nicht... >> was dein Problem mit der logarithmischen Darstellung ist. Ich erkenne >> dort alle relevanten Informationen in EINEM Graphen... > > Weil du naiv bist. Sagt schon dein Forumsname, ein "witziger" Hipster. > Und deine anderen Beiträge, wie der mit dem Spitzenwert und dem ADC. Ah ja, mal wieder beste Argumentationsweise. Keinerlei Gründe nennen, einfach nur die Person beleidigen. Es ist immer wieder eine Freude mit dir zu "diskutieren", also eigentlich, mich beleidigen zu lassen. Machst du das im realen Leben auch immer so? > Und deine anderen Bauteilträume . . . > > Beitrag "Gate-Treiber für PMOS" Selbstverständlich lege ich mir einen zweiten Account mit dem gleichen Namen an 🤦♂️😂
Ja, das ist schon eine Supersache mit der Simulation. Vor Allem bei einer so komplexen Schaltung aus 4 Bauelementen. Das spart unheimlich Zeit bei der Schaltungsentwicklung -vor Allem, wenn man dann im Nachhinein noch die Simulation an die Realität anpassen muss.
Julian schrieb: > Ich habe einen Präzisionsgleichrichter entsprechend des Bildes in > LTSpice simuliert. Ich habe ja nur die Überschrift und das Bild mit der Schaltung gesehen... Aber so eine Schaltung ist kein Präzisionsgleichrichter. Wenn die Diode leitet, betreibst du deine OPV direkt an einem grossen Kondensator, das mögen die wenigsten. Der fängt nur nicht zum Schwingen an, weil er beim Aufladen in die Strombegrenzung geht, oder weil der Kondensator schon wieder zu gross ist. Auf jeden Fall dynamisch gesehen sehr ungünstig. Zweitens, wenn die Diode sperrt, betreibst du den OPV ohne Feedback. Das ist auch Mist, da dann gar nix definiert ist, und der OPV lange braucht, um von der Sättigung wieder in den linearen Betrieb zu kommen. Fazit: Ja, das ist ein Gleichrichter, aber das "Präzision" im Namen würde ich einfach weglassen. Ist sonst peinlich. Gruss, Udo
Udo K. schrieb: > Julian schrieb: >> Ich habe einen Präzisionsgleichrichter entsprechend des Bildes in >> LTSpice simuliert. > > Ich habe ja nur die Überschrift und das Bild mit der Schaltung > gesehen... > Aber so eine Schaltung ist kein Präzisionsgleichrichter. Hm, finde ich im Netz allerdings anders: https://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zisionsgleichrichter oder https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/aktivglr.html oder https://sound-au.com/appnotes/an001.htm Zumal er in meinem Aufbau im Bereich weniger mV genau arbeitet, finde ich bereits deutlich präziser als mehrere 100 mV ungenaue Brückengleichrichter...
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Die Schaltungsvariante wurde eben so genannt, weil sie im Vergleich zur einfachen Diode idealerweise die Flussspannung der Diode um den Leerlaufverstärkungsfaktor des OPA verringert. Real hat sie ihre Tücken, wie z.B. die Tatsache, dass der OPA an den Anschlag geht und nur mit Erholzeit sich wieder daraus löst, dass die Slewrate nur endlich groß ist und anderes. Es gibt Schaltungsvarianten (dein Link auf sound-au.com zeigt sie), die bessere Ergebnisse liefern. Ideal und perfekt sind alle nicht, weil die OPAs eben ihre Grenzen haben (z.B. Bandbreite, Slew Rate, Verstärkungsfaktor). Auch die eingesetzte Diode hat ihre Grenzen ...
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