Hilfe, es schwingt!

[Tobias Z. (tobiasz)]

Hallo allerseits,

Das hätte ich nicht erwartet: Diese Schaltung schwingt.
Eine LED soll mit einem einstellbaren Strom gespeist werden, dazu dient 
die simple Schaltung gemäss Anhang.

- Ein DAC gibt eine Spannug vor.
- Der OP regelt damit die Spannung über R4 und den Strom durch die LED.
- Die Schaltung ist exakt so aufgebaut und schwingt: 200mV pk-pk durch 
zwei Sinus-Schwingungen bei 36 & 72MHz.

Woran liegt das und wie kann das behoben werden?

Bemerkungen:
1) Später soll der LED-Strom mit einer PWM (1kHz, 1...100% DC) ein- und 
ausgeschaltet werden. Entweder durch Kurzschliessen der LED, oder durch 
Unterbrechen der LED-Spannung. Eine Dämpfung scheint mir damit 
schwierig.
2) Die LED muss mit Konstantstrom und PWM betrieben werden, es handelt 
sich nicht um eine Beleuchtungs-Anwendung.

Danke VILEMAL für eure Hilfe!

[Enrico E. (pussy_brauser)]

Tobias Z. schrieb:
> Diese Schaltung schwingt.

Dann bau doch mal Testweise noch einen 1k Widerstand und einen 10nF 
Kondensator in die Gegenkopplung ein.

[Michael B. (laberkopp)]

Tobias Z. schrieb:
> Das hätte ich nicht erwartet

Der OPA838 ist ein 'decompensated' OpAmp, natürlich schwingt der nahe 
Gain 1 wenn er nicht zusätzlich  in der Art wie Enrico zeigt aber 
natürlich mit bestmöglich auf schnelle nicht überschwingende Reaktion 
angepassten Werten, aufgebaut wird.

Es stand also schon im Datenblatt, was passiert, Bauteile mit 300MHz 
blockt man übrigens nicht mehr mit 100nF ab und baut man nicht auf einem 
Experimentiersteckbrett auf.

[Tobias Z. (tobiasz)]

Wow, danke den Analog-Cracks!

Solches Dinge habe ich im Laufe der Jahrzehnte vergessen.
Immerhin, der Aufbau ist nicht auf einem Steckbrett.
Enrico, das werde ich gleich mal testen!

Fragen:
- Wie sind diese Bauteile zu dimensionieren / zu optimieren?
- Weshalb sind die 100nF fehl am Platz?

[Jens G. (jensig)]

Michael B. schrieb:
> Es stand also schon im Datenblatt, was passiert, Bauteile mit 300MHz
> blockt man übrigens nicht mehr mit 100nF ab und baut man nicht auf einem
> Experimentiersteckbrett auf.

Und dann sollte man sich ohnehin fragen, wieso es ausgerechnet ein 
300MHz-Typ sein muß, wenn es doch nur um 1kHz geht.
Und wieso es bei PWM so sehr auf den Strom ankommt ...

[Tobias Z. (tobiasz)]

> Und dann sollte man sich ohnehin fragen, wieso es ausgerechnet ein
> 300MHz-Typ sein muß, wenn es doch nur um 1kHz geht.
> Und wieso es bei PWM so sehr auf den Strom ankommt ...

Ich bin selbständiger Entwickler und mein Kunde will und braucht das so.
Das ist für ein optisches Gerät, mehr kann ich leider nicht verraten.

Was ich gelernt habe: Eine LED mit 10mA anzusteuern ist nicht dasselbe 
wie bei 20mA und 50% DC. Offenbar verändert sich das Spektrum - und das 
ist hier entscheidend.

Einen Op mit schneller Anstiegszeit habe ich wegen der Flankensteilheit 
gewählt: Damit diese bei 1kHz und 1% Duty cycle noch steil ist, muss es 
schon ein schneller OP sein.
Klar hat das Teil etwas "headroom".

Hat noch jemand Antworten auf meine Fragen oben?

Danke!

[Lutz V. (lvw)]

Tobias Z. schrieb:
>>
> Einen Op mit schneller Anstiegszeit habe ich wegen der Flankensteilheit
> gewählt: Damit diese bei 1kHz und 1% Duty cycle noch steil ist, muss es
> schon ein schneller OP sein.

Apropos "schnell": Wenn es Dir primär um die Anstiegszeit geht, dann ist 
vor allem auch die Slew-Rate wichtig. Denke also nicht nur an die 
Kleinsignal-Bandbreite, sondern eben auch an das Großsignalverhalten.
(Ich hab die Slew-rate von dem fraglichen Typ aber noch nicht 
nachgeschlagen).

[Tobias Z. (tobiasz)]

Lutz V. schrieb:

> Apropos "schnell": Wenn es Dir primär um die Anstiegszeit geht, dann ist
> vor allem auch die Slew-Rate wichtig.

Eben ja.., die ist typisch 350V/µs - und das ist doch sehr schnell.

[Rainer W. (rawi)]

Tobias Z. schrieb:
> Damit diese bei 1kHz und 1% Duty cycle noch steil ist, muss es
> schon ein schneller OP sein.

"Steil genug" wofür?

Tobias Z. schrieb:
> Das ist für ein optisches Gerät, mehr kann ich leider nicht verraten.
Sooh dramatisch ist das mit der Farbverschiebung bei einer roten LED nun 
auch nicht.

Tobias Z. schrieb:
> Fragen:
> - Wie sind diese Bauteile zu dimensionieren / zu optimieren?
So, dass du ausreichend Phasenreserve hast. Sonst schwingt die Kiste. Ob 
die Regelung etwas überschwingen darf oder lieber etwas langsamer sein 
soll, weiß dein Kunde. Guck die den Frequenzgang an.

Dein Eingangsspannungsteiler passt nicht, jedenfalls nicht, wenn bei 5V 
ein Strom von 30mA fließen soll.

[Falk B. (falk)]

Tobias Z. schrieb:
> Einen Op mit schneller Anstiegszeit habe ich wegen der Flankensteilheit
> gewählt: Damit diese bei 1kHz und 1% Duty cycle noch steil ist, muss es
> schon ein schneller OP sein.

Jaja. Schon mal nur eine Millisekunde gerechnet?

1% Tastverhältnis bei 1kHz sind riesige 10us! Wenn wir mal ganz 
sportlich 0,5us als Anstiegszeit angehen, schafft sowas jeder Wald- und 
Wiesen OPV mit 1-3MHz GBP.

> Klar hat das Teil etwas "headroom".

Nö, die Schaltung hat jemand gebaut, der keine Ahung hat und meint, mit 
Atombomben nach Spatzen werfen zu müssen.

[Tobias Z. (tobiasz)]

Enrico E. schrieb:

> Dann bau doch mal Testweise noch einen 1k Widerstand und einen 10nF
> Kondensator in die Gegenkopplung ein.

Inzwischen habe ich diese Dämpfung in die Schaltung eingebaut.
Der Effekt ist, dass ich nun bei 0V Eingangsspannung "from DAC" einen 
LED-Strom von 2.8mA messe - komisch...

Die Schaltung schwingt leider immer noch mit derselben Amplitude, aber 
etwas breitbandiger.

Könnte ich auch einen Kompensierten OP einsetzen, damit sich die Sache 
(wohl) erledigt?

[Lutz V. (lvw)]

Rainer W. schrieb:
> > So, dass du ausreichend Phasenreserve hast. Sonst schwingt die Kiste.

Zur Phasenreserve: Als Alternative zu der in der ersten Antwort (Enrico 
E.) erwähnten Methode zur Stabilisierung (Vermeidung von Oszillation) 
kann man natürlich auch die "klassische" Eingangs-Kompensation mit 
R-C-Glied zwischen den beiden OPV-Eingängen wählen.

[Falk B. (falk)]

Tobias Z. schrieb:
> 1) Später soll der LED-Strom mit einer PWM (1kHz, 1...100% DC) ein- und
> ausgeschaltet werden. Entweder durch Kurzschliessen der LED, oder durch
> Unterbrechen der LED-Spannung.

Was für ein Käse. Du baust keine Gbit-Lasertreiber sondern eine popelige 
LED-Kontstnatstromquelle.

> Eine Dämpfung scheint mir damit
> schwierig.

Unfug.

> 2) Die LED muss mit Konstantstrom und PWM betrieben werden, es handelt
> sich nicht um eine Beleuchtungs-Anwendung.

Kann man ja machen, auch mit der Schaltung, wenn man sie gescheit 
dimensioniert. Ein 300 MHz OPV ist das mal sicher nicht, der macht mehr 
Probleme als er löst.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst%C3%A4rker_und_Transistor

[Falk B. (falk)]

Tobias Z. schrieb:
> Könnte ich auch einen Kompensierten OP einsetzen, damit sich die Sache
> (wohl) erledigt?

NEIN! Bloß nicht! Nimm besser den hier!

https://www.ti.com/product/BUF802

[Tobias Z. (tobiasz)]

An alle: Ich geb' ja zu, dass ich keine Ahung hab', bin daher sehr froh 
um eure Hilfe!


Lutz V. schrieb:

> Zur Phasenreserve: Als Alternative zu der in der ersten Antwort (Enrico
> E.) erwähnten Methode zur Stabilisierung (Vermeidung von Oszillation)
> kann man natürlich auch die "klassische" Eingangs-Kompensation mit
> R-C-Glied zwischen den beiden OPV-Eingängen wählen.


Das klingt interessant.
Ich hab' grade einen Knopf bei der Filter-Frequenz:

1% DC bei 1kHz PWM wären 10µs-Pulse. Wenn ich dann noch eine akzeptable 
Flankensteilheit wünsche, wären wir doch bei 100ns, das macht 10MHz.

Dann hätten wir beispielsweise ein 8pF in Serie mit 2kOhm.
Macht das Sinn?

Danke!

[Tobias Z. (tobiasz)]

Falk B. schrieb:

> NEIN! Bloß nicht! Nimm besser den hier!
>
> https://www.ti.com/product/BUF802

Super, etwas konkretes!
Schau ich mir an, danke!

[Falk B. (falk)]

Tobias Z. schrieb:
> 1% DC bei 1kHz PWM wären 10µs-Pulse. Wenn ich dann noch eine akzeptable
> Flankensteilheit wünsche, wären wir doch bei 100ns, das macht 10MHz.

Du hast ziemlich anspruchsvolle Wünsche, auch wenn man 100ns erreichen 
kann. Warum meinst du, die 1% Pulsbreite mit nochmals 1% Anstiegszeit 
darstellen zu müssen? Glaubst du ernsthaft, daß du damit was Sinnvolles 
erreichst?

> Dann hätten wir beispielsweise ein 8pF in Serie mit 2kOhm.
> Macht das Sinn?

Nö. Die Frequenzgangkompensation ist im oben verlinkten Artikel 
dargestellt. Die Wert muss man halt experientell optimieren. Ein 
RC-Glied zwischen den +/- Eingängen ist ein Würg-Around.

[Stefan F. (Gast)]

Mir leuchtet nicht ein, warum hier überhaupt ein OP-Amp verwendet wird, 
anstatt die sonst übliche 2-Transistor Schaltung.

[Falk B. (falk)]

Stefan F. schrieb:
> Mir leuchtet nicht ein, warum hier überhaupt ein OP-Amp verwendet wird,
> anstatt die sonst übliche 2-Transistor Schaltung.

Weil der genauer und temperaturstabil ist.

[Falk B. (falk)]

Tobias Z. schrieb:
>> NEIN! Bloß nicht! Nimm besser den hier!
>>
>> https://www.ti.com/product/BUF802
>
> Super, etwas konkretes!
> Schau ich mir an, danke!

https://de.wikipedia.org/wiki/Ironie

;-)

[Tobias Z. (tobiasz)]

Falk B. schrieb:
> Du hast ziemlich anspruchsvolle Wünsche, auch wenn man 100ns erreichen
> kann. Warum meinst du, die 1% Pulsbreite mit nochmals 1% Anstiegszeit
> darstellen zu müssen? Glaubst du ernsthaft, daß du damit was Sinnvolles
> erreichst?

Oh pardon, ich wollte eigentlich 10% Anstiegszeit nehmen, aber dann 
wären wir auch bei 1MHz.
Das sollte schon sein, denn das gibt eine Art Referenz-Gerät.

> Nö. Die Frequenzgangkompensation ist im oben verlinkten Artikel
> dargestellt. Die Wert muss man halt experientell optimieren. Ein
> RC-Glied zwischen den +/- Eingängen ist ein Würg-Around.

Okay, das schau ich mir mal genauer an.

Der vorgeschlagene BUF802 sieht ja beeindrucken aus, aber leider sehr 
aufwändig zu implementieren und zugegeben, ich hab' Zweifel, dass ich 
den "gescheit" zum Laufen bringe.

Oben hiess es ja schon, dass ich praktisch auch jeden gängigen OP 
verwenden könnte. Weshalb muss es nun ein solch komplexer OP sein?

[Gerald K. (geku)]

Der OPA838 kann kleine kapazitive Lasten direkt ohne Schwingungen 
antreiben (weniger als 6 pF).

Die Emitter-Basis-Kapazität beträgt schon alleine 8pf. Dazu kommt noch 
die Kollektor-Basis-Kapazität von 4pf. Die Kollektor-Basis-Kapazität 
wirkt sich durch den Millereffekt verstärkt auf den Eingang aus. Siehe: 
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Millereffekt#Millereffekt_in_Transistorschaltungen

Ich würde einen geeigneteren OPA verwenden.

[Michael B. (laberkopp)]

Tobias Z. schrieb:
> Eine LED mit 10mA anzusteuern ist nicht dasselbe wie bei 20mA und 50%
> DC. Offenbar verändert sich das Spektrum - und das ist hier
> entscheidend.

Na ja, du hast nur die halbe Wahrheit gehört.

Ja, das Spektrum verändert sich bei steigendem Strom, aber noch viel 
mehr bei sich verändernder Temperatur, und die steigt natürlich auch bei 
steigendem mittleren Strom durch die LED.

Auch mit PWM bekommt man also Spektralverschiebungen, zumal 50% der Zeit 
20mA wärmer machen als 100% der Zeit 10mA.

Du sollst 1% bei 1kHz, also 100kHz ansteuern können, dazu sollte die 
Flankensteilheit höchstens bei 1us liegen, das schafft kein LM321, ein 
schnellerer OpAmp sollte es sein. Aber ein 300MHz Modell ist 
überdimensioniert, zumal er bei dir aus der Übersteuerung raus muss, 
also andere Parameter wichtig sind. OpAmp Hersteller die geeignetes 
liefern geben nicht nur die setteling time an, sondern auch wie schnell 
der OpAmp aus saturation recovert.
Oder man wählt gleich eine geeignete Schaltung, du willst ja immer 
denselben Strom nur ein und aus schalten, ein differential pair an einer 
(durchaus langsamen) Stromquelle kann da Wunder wirken.

[Tobias Z. (tobiasz)]

Gerald K. schrieb:
> Der OPA838 kann kleine kapazitive Lasten direkt ohne Schwingungen
> antreiben (weniger als 6 pF).
>
> Die Emitter-Basis-Kapazität beträgt schon alleine 8pf. Dazu kommt noch
> die Kollektor-Basis-Kapazität von 4pf. Die Kollektor-Basis-Kapazität
> wirkt sich durch den Millereffekt verstärkt auf den Eingang aus. Siehe:
> 
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Millereffekt#Millereffekt_in_Transistorschaltungen
>
> Ich würde einen geeigneteren OPA verwenden.

Aha! Ja, das war mal im Studium, aber nie mehr gebraucht.
Stimmt, das steht im Datenblatt.
Werde mich mal auf die Suche machen, nach einem passenderen OP.

[Tobias Z. (tobiasz)]

Michael B. schrieb:

> Auch mit PWM bekommt man also Spektralverschiebungen, zumal 50% der Zeit
> 20mA wärmer machen als 100% der Zeit 10mA.

Das ist hier nicht mal ein Problem.
Es geht um ein Referenz-Gerät, bei dem mein Kunde und seine Kunden die 
LEDs genau gleich ansteuern müssen.

> Oder man wählt gleich eine geeignete Schaltung, du willst ja immer
> denselben Strom nur ein und aus schalten, ein differential pair an einer
> (durchaus langsamen) Stromquelle kann da Wunder wirken.

Der Strom muss von 1...30mA einstellbar sein, ebenso die PWM von 
1...100% fix bei 1kHz.

Differential pair sagt mir schon was, aber wie dein Vorschalg aussieht, 
kann ich mir noch nicht ganz vorstellen.

[Gerald K. (geku)]

Tobias Z. schrieb:
> Werde mich mal auf die Suche machen, nach einem passenderen OP.

Ich würde nach einem OPA mit interner Kompensation und nach Möglichkeit 
mit gleichem Pinnung umsehen.

[Gerald K. (geku)]

Ich würde mir den ISL28130 genauer ansehen. Pinning sollte das gleiche 
sein und er sollte intern kompensiert sein.

https://mou.sr/3Nm9iVZ

• Low Ohmic current sense

[Tobias Z. (tobiasz)]

Gerald K. schrieb:
> Ich würde mir den ISL28130 genauer ansehen. Pinning sollte das gleiche
> sein und er sollte intern kompensiert sein.

Danke! Ein OP-Vorschlag ist super!
Einzig, der macht nur 0.2V/µs.

Muss gleich weg, aber schaue ich noch genauer an.

[Gerald K. (geku)]

Tobias Z. schrieb:
> Gerald K. schrieb:
>> Ich würde mir den ISL28130 genauer ansehen. Pinning sollte das gleiche
>> sein und er sollte intern kompensiert sein.
>
> Danke! Ein OP-Vorschlag ist super!
> Einzig, der macht nur 0.2V/µs.
> Muss gleich weg, aber schaue ich noch genauer an.

Das ist der Preis für die Stabilität.

Was ist besonderes an der Anwendung, dass eine Anstiegszeit gefördert 
ist?

Wird das Signal vielleicht moduliert?

[Falk B. (falk)]

Gerald K. schrieb:
> Was ist besonderes an der Anwendung, dass eine Anstiegszeit gefördert
> ist?
>
> Wird das Signal vielleicht moduliert?

Wie wäre es mal, die Beiträge sinnerfassend zu lesen?

[Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)]

Nicht die Stromquelle schalten, sondern die LED.
Schau Dir die VF Kennlinie Deiner LED an und wähle als geschalteten 
Parallelwiderstand einen dessen Spannungsabfall knapp unter dem VF Wert 
bleibt bei dem die LED noch nicht leuchtet.
So sieht die Stromquelle den geringsten Spannungssprung.
VF ist stark Temperaurabhängig.

Wenigstens die Quelle bleibt aber an einem eingeschwungenen Punkt, wenn 
man nur die LED schaltet.
Wie exakt ist der DAC Ausgang (u.a. VCC abhängig), der DAC 
Spannungsteiler über die Temperatur und der 27R über die Serie?

Das Spektrum der LED verändert sich mit Strom und Temperatur, das ist 
richtig.
Wenigstens den Strom kannst Du konstant halten.

Tobias Z. schrieb:
> Es geht um ein Referenz-Gerät, bei dem mein Kunde und seine Kunden die
> LEDs genau gleich ansteuern müssen.
'Genau' ist kein Wert.
Welche Abweichung ist über den zulässigen Temperaturbereich erlaubt?

[Michael B. (laberkopp)]

Tobias Z. schrieb:
> Differential pair sagt mir schon was, aber wie dein Vorschalg aussieht,
> kann ich mir noch nicht ganz vorstellen

So.

Umschaltzeit 4ns. Die Stromquelle sieht immer nur denselben Strom und 
dieselbe Spannung, darf also langsam sein.

Geschaltet wird mit einem Digitalsignal.

[Gerald K. (geku)]

Falk B. schrieb:
> Wie wäre es mal, die Beiträge sinnerfassend zu lesen?

Ich meinte in der Amplitude und nicht PWM. Dann würde es keinen DAC und 
OPV benötigen.

[Falk B. (falk)]

Gerald K. schrieb:
>> Wie wäre es mal, die Beiträge sinnerfassend zu lesen?
>
> Ich meinte in der Amplitude und nicht PWM. Dann würde es keinen DAC und
> OPV benötigen.

Versuchs einfach noch mal.

Und die Schaltung, die der OP bauen will, ist keine Raketenwissenschaft. 
Man muss nur das Standardwissen dazu anwenden. Hinweise gab es genug.

[Robert M. (r0bm)]

Tobias Z. schrieb:
> - Ein DAC gibt eine Spannug vor.
> - Der OP regelt damit die Spannung über R4 und den Strom durch die LED.
> - Die Schaltung ist exakt so aufgebaut und schwingt: 200mV pk-pk durch
> zwei Sinus-Schwingungen bei 36 & 72MHz.
>
> Woran liegt das und wie kann das behoben werden?

Ein paar Änderungen an deiner Schaltung wären notwendig. Siehe Anhang.

[Marci W. (Gast)]

Tobias Z. schrieb:
[...]
> Ich bin selbständiger Entwickler und mein Kunde will und braucht das so.

und weiter im Thread:

Tobias Z. schrieb:
> An alle: Ich geb' ja zu, dass ich keine Ahung hab', bin daher sehr froh
> um eure Hilfe!

???

Du bist selbstständiger Entwickler und hast keine Ahnung, und lässt eine 
Platine "auf gut Glück" fertigen?

Was entwickelst Du denn normalerweise?

Ich glaub, ich mach mich dann auch mal als Entwickler auf den Weg ;-)

<SCNR>

ciao

Marci

[Tobias Z. (tobiasz)]

Ich bin zurück.

Danke für die vielen guten Hinweise - und auch für den von Marci!

Inzwischen würde ich die Sache so lösen (siehe Bild):

- Ein OP mit geringer Bandbreite / Unity-gain stable regelt den Strom.
- Ein MUX (~10ns Schaltzeit) erzeugt die PWM und schaltet zwischen zwei 
LEDs um. Auch wenn diese natürlich nicht 100% identisch sind, muss so am 
wenigsten geregelt werden.

Was meint Ihr dazu?

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Tobias Z. schrieb:
> Ein MUX (~10ns Schaltzeit)

Das müßte schon einer von der schnellen Sorte sein.

mfg

[Abdul K. (ehydra)]

Hast du schonmal an die nicht unerhebliche Kapazität der LED gedacht?

[Ben S. (bensch123)]

Tobias Z. schrieb:
> Ich bin selbständiger Entwickler

Bist du nicht. Du bist ein Bastler.

[Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)]

Abdul K. schrieb:
> die nicht unerhebliche Kapazität der LED

Das könnte dir deine Flanken kaputtmachen.

Das Problem scheint ja zu sein, daß du von der Materie wirklich wenig 
Ahnung hast und auch nicht weißt, was du tatsächlich brauchst.

Was du nicht brauchst ist ein 150MHz-OP, der natürlich zwangsläufig 
Probleme mit Schwingneigung bringt! Nimm einen Faktor 10 langsameren 
Standard-OP.

Hier etwas zur schnellen Ansteuerung von LEDs:
Beitrag "Schnelle TTL-Ansteuerung einer LED, f>1MHz"

Auch interessant:
"Low Cost Fiber Optic Links for Digital Applications up to 155 MBd 
(Application Bulletin 78)" http://www.avagotech.com/docs/5965-6005E

Bei den 155MBd-Ansteuerungen wird kein Transistor verwendet, sondern 
parallelgeschaltete schnelle 74ACT-Gatter.

Überhaupt ist es kein Fehler zu schauen wie Andere das machen. Schau dir 
mal an, wie LEDs bei schnellen Datenverbindungen angesteuert werden.

[Tobias Z. (tobiasz)]

Nochmals: Es tut mir aufrichtig leid, dass ich hier offensichtlich keine 
Ahnung habe.
Dennoch will ich aber das Gerät zum Laufen bringen. Der Rest der 
Schaltung mit µC, Display und einigem anderen läuft.
Auch hierzu dürft ihr gerne Kritik anbringen, ich werd' mich deswegen 
schon nicht erschiessen.

Mit Verlaub: Lieber sind mir die Lösungsorientierten Hinweise.
Vielen Dank für die weitere Hilfe!
Das Avago-Dokument ist auch sehr interessant, werde ich mir heute Abend 
durchlesen.

Christian, ist der 10ns-MUX zu langsam?

[Falk B. (falk)]

Tobias Z. schrieb:
> Was meint Ihr dazu?

Unfug^3.

[Tobias Z. (tobiasz)]

Falk B. schrieb:

>> Was meint Ihr dazu?
> Unfug^3.

Danke, das ist gut zu wissen, doch wie würdest du das lösen?
Offensichtlich kennst du dich da sehr gut aus.

Ich wäre bereit, dir - oder jedem anderen - 200 EUR für einen 
funktionierenden Lösungsvorschlag zu zahlen.

Tatsächlich kamen Lösungsvorschläge:

- Der von Robert M.: Da ist aber ist kein Schalter für die PWM 
vorgesehen und ich bin mir nicht sicher, ob die Flanken gut aussehen, 
wenn ich die LED kurzschliesse, um die PWM zu erzeugen.

- Der von Michael B.: Meiner Meinung nach muss die Stromquelle hier bei 
der PWM auch rasch nachregeln, zwischen 0V und der Vf der LED, ausserdem 
gehe ich davon aus, dass die diskreten Transistoren nicht schneller 
schalten als der von mir vorgeschlagene MUX.

Irre ich mich da?

Wenn das für euch alles so trivial ist und ich halt ein Depp:
Ich wäre SEHR interessiert an einem konkreten Lösungsvorschlag, oder 
dass mir jemand sagt, dass die Lösung von Robert M. mit Kurzschliessen 
der LED gut funktionieren wird.

Dann kann ich das mal auf einem PCB aufbauen oder simulieren.

Natürlich werde ich mir auch den Thread nochmals durchlesen und vor 
allem auch die guten verlinkten Dokumente.

[Marci W. (Gast)]

Hallo Tobias,

das Problem, dir ganz konkrete Tipps zu geben, ist halt, dass wir die 
genauen Rahmenbedingungen nicht kennen. Viele schreiben, dass Du einen 
langsameren OP nehmen sollst und die Flankensteilheit in dieser 
Anwendung nebensächlich ist. Du schreibst, dass Du aufgrund der 
(geheimen) Aufgabenstellung jedoch hohe Ansprüche an die 
Flankensteilheit der PWM hast. Du wirfst ein, dass Du die Stromregelung 
benötigst, um das Spektrum der LEDs nicht zu beeinflussen. Andere 
schreiben, dass die Temperatur einen wesentlich höheren Einfluss auf das 
Spektrum hat. Darauf bist du dann nicht gar nicht eingegangen.
Deshalb ist es schwierig, dir zu helfen. Es gab schon konkrete Ideen, 
die jedoch nur Du, der die Anwendung genau kennt, bewerten kann.
Wie können wir Dir noch weiter helfen?

Deine Idee mit dem Mux in Reihe mit der Konstantstromquelle birgt, wie 
schon erwähnt, weitere Probleme, die beim Umschalten des Mux enstehen 
können / werden.

Wie können wir Dir nun noch weitere Ideen bieten, wenn die konkreten 
Bedingungen noch gar nicht spezifiziert sind. Oder sind
PWM-Frequenz: 1kHz, 1% - 100% Tastverhältnis, 1% Flankensteilheit (worst 
case bei 1% TV) die definitive Rahmenbedingungen? Und sind Deine 
Kenntnisse über die spätere Anwendung so präzise (es wird sich wohl um 
irgend eine Messung physikalischer Eigenschaften der LEDs handeln), dass 
Du dauraus sicher die notwendigen Parameter der PWM ableiten kannst?
Ist es für Deine Anwendung überhaupt notwendig, zu PWMen?

Ich weiß, dieses Posting bringt Dich einer Lösung nicht näher, aber 
wielleicht kannst Du ja doch noch weitere Infos zur Anwendung geben.

Liebe Grüße

Marci

[Marci W. (Gast)]

Hallo Leute,

es würde mich mal interessieren, warum mein Beitrag:
Beitrag "Re: Hilfe, es schwingt!"
so negativ bewertet wurde. Man darf sich doch mal fragen, wie "bezahlter 
Entwickler" und "keine Ahnung" und "auf gut Glück Platine" zusammen 
passen.
Oder ist das etwa normal?

ciao

Marci

[Thomas B. (thombde)]

Also sucht Du nach einer Strom- und Spannungsbegrenzten PWM  Regelung.
Die klassische Eierlegende Wollmilchsau.

Was ist das für eine Platine die Du da oben hast.
Gibt’s da ein Datenblatt?

Versuche es doch mal mit einem anderen (langsameren) OP.

So teuer kann’s ja nicht sein.

PS:
Marci W. schrieb:
> Hallo Leute,
>
> es würde mich mal interessieren, warum mein Beitrag:
> Beitrag "Re: Hilfe, es schwingt!"
> so negativ bewertet wurde. Man darf sich doch mal fragen, wie "bezahlter
> Entwickler" und "keine Ahnung" und "auf gut Glück Platine" zusammen
> passen.
> Oder ist das etwa normal?

Das ist hier normal.
Schau mal gleich bei mir :-)

[Michael B. (laberkopp)]

Marci W. schrieb:
> Deine Idee mit dem Mux in Reihe mit der Konstantstromquelle birgt, wie
> schon erwähnt, weitere Probleme, die beim Umschalten des Mux enstehen
> können / werden

Könnten. Weiss nicht. Könnte auch genau so gut gehen wie die 2 
Transistoren. Schwer abzuschätzen wenn man es nicht aufbaut und dann 
noch unterschiedliche Muxe testet 'make at break' wäre sinnvoll, 
vielleicht hilft ein kleinster Kondensator die Nanosekunden zu blocken.

[Falk B. (falk)]

Tobias Z. schrieb:
>>> Was meint Ihr dazu?
>> Unfug^3.
>
> Danke, das ist gut zu wissen, doch wie würdest du das lösen?

Hab ich das nicht schon mehrfach erklärt?

Beitrag "Re: Hilfe, es schwingt!"

Dann optimiert man das RC-Glieg für die Kompensation und gut. Vermutlich 
reciht sigar der olle LM358.

> Offensichtlich kennst du dich da sehr gut aus.

Ein wenig. Been there, done this.

> Ich wäre bereit, dir - oder jedem anderen - 200 EUR für einen
> funktionierenden Lösungsvorschlag zu zahlen.

Bei dir sitzt die Kohle recht locker. Oder die Verzweiflung ist hoch ;-)
Ich bau das morgen mal auf.

> - Der von Robert M.: Da ist aber ist kein Schalter für die PWM
> vorgesehen und ich bin mir nicht sicher, ob die Flanken gut aussehen,
> wenn ich die LED kurzschliesse, um die PWM zu erzeugen.

Muss man nicht.

> - Der von Michael B.: Meiner Meinung nach muss die Stromquelle hier bei
> der PWM auch rasch nachregeln, zwischen 0V und der Vf der LED, ausserdem
> gehe ich davon aus, dass die diskreten Transistoren nicht schneller
> schalten als der von mir vorgeschlagene MUX.

Kommt drauf an, ist aber nebensächlich. Du peilst 1us und etwas weniger 
als Anstiegszeit an. Die ist sehr moderat, wenn nicht gar lahm. Da 
braucht es weder tolle Tricks noch Super-Duper ICs.

[Jens D. (jensd)]

Der Transistor kann entfallen wenn der OP den Strom direkt treiben kann. 
Wichtig ist das der OP bei Verstärkung 1 stabil ist.

[Michael B. (laberkopp)]

Jens D. schrieb:
> Der Transistor kann entfallen wenn der OP den Strom direkt treiben
> kann. Wichtig ist das der OP bei Verstärkung 1 stabil ist.

Der ADS4891 ist natürlich ebenfalls ein ziemliches Biest, da muss man 
schon ein hochfrequenztaugliches Leiterplattenlayout verwenden

High speed and fast settling
−3 dB bandwidth: 220 MHz (G = +1)
Slew rate: 170 V/μs
Settling time to 0.1%: 28 ns

aber mit spezifierter settling time und reichlich Ausgangsstrom 
natürlich gut geeignet, und nicht dekompensiert.

[Michael B. (laberkopp)]

Tobias Z. schrieb:
> Der von Michael B.: Meiner Meinung nach muss die Stromquelle hier bei
> der PWM auch rasch nachregeln, zwischen 0V und der Vf der LED,

Nein.

> ausserdem
> gehe ich davon aus, dass die diskreten Transistoren nicht schneller
> schalten als der von mir vorgeschlagene MUX.

Schneller als 4ns ? Kaum, die Schaltung arbeitet ja wie ein ECL Gatter. 
Aber vielleicht sind 4ns gar nicht nötig

[Falk B. (falk)]

Michael B. schrieb:
> Schneller als 4ns ? Kaum, die Schaltung arbeitet ja wie ein ECL Gatter.
> Aber vielleicht sind 4ns gar nicht nötig

BINGO! Lesen bildet! BILD lesen eher nicht!

[Enrico E. (pussy_brauser)]

Falk B. schrieb:
> Lesen bildet! BILD lesen eher nicht!

BINGO! Deswegen schau ich mir in der Bild-Zeitung auch nur die Bilder 
an. Für was anderes ist die Zeitschrift nämlich nicht gut.

[Tobias Z. (tobiasz)]

Danke allen für die letzten Kommentare und Hilfen!
Tatsächlich hab' ich gestern auch gedacht, dass einiges vielleicht an 
mangelden Infos meinerseits liegt.
Erstmal gings mir ums Schwingen, ich dachte, der Rest wird dann schon 
gehen.
Dass das Zeug schwingt, verstehe ich inzwischen. Da es nur zehn Geräte 
werden, habe ich einfach mal einen OP mit schneller Anstiegszeit gewählt 
- "und gutiss" gedacht. Zugegeben, ich hab' beim DB nur mal die Eckdaten 
angeschaut und mich dann einfach mal gewundert - und ja..., kam etwas 
ins Schwitzen, mit dem Termin im Nacken.

Also, etwas mehr Infos, worum es geht. Das ist wohl trivialer als 
mancher denken mag:
Mein Kunde verkauft eine Art optische Raster, welche von seinen Kunden 
in Messgeräte eingebaut werden. Der Anwender sieht ein LED-beleuchtetes 
Raster und kann so verschiedene Referenzpunkte anfahren. Dieses Raster 
muss möglichst gut sichtbar sein. Die einen Kunden betreiben die 
Beleuchtungs-LED mit Gleichspannung und Vorwiderstand, andere gepulst 
mit festem Duty cycle.
Einige Kunden reklamieren dann, dass das Raster nicht gut sichtbar ist - 
und das kann der Hersteller der Raster dann nicht nachvollziehen, 
deshalb muss eine Art Referenz-Speisung für die Raster-Beleuchtungs-LED 
her.
Bei dieser soll ein LED-Strom von 1...30mA (peak) erzeugt werden, 
ausserdem soll der Duty Cycle von 1...100% einstellbar sein. Das Gerät 
funktioniert soweit, dass es via (12-bit) ADC 0...2.5V ausgeben kann 
(entsprechend dem Strom) sowie eine PWM von 1...100%. Die Genauigkeit 
des einstellbaren Stroms soll ca. 1% betragen, das ist kein Problem weil 
ich die Geräte mit einem (HP34401A) DVM via PC automatisch abgleiche, 
das läuft schon, damit muss also der U/I-Wandler nicht mal linear sein. 
Da es sich hier um eine Art Referenz-Gerät handelt, soll einfach das 
LED-Signal "schön" sein, genauer spezifiziert wurde das nicht, aber bei 
1% DC wäre eine Anstiegs- / Abfallzeit von 50ns sicher wünschenswert.

[Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)]

Marci W. schrieb:
> das Problem, dir ganz konkrete Tipps zu geben, ist halt, dass wir die
> genauen Rahmenbedingungen nicht kennen.

Wichtiger Punkt. Deine Rahmenbedingungen sind sehr diffus. Was brauchst 
du tatsächlich? Bist du dir darüber selber im klaren?

Mit vernünftigen, realistischen Eckdaten würde dir hier, bei der 
gesammelten Kompetenz, mit Sicherheit mehr und konkretere Hilfe zuteil 
werden. Außerdem ist es hilfreich, zu enge, unnötige Parameter zu 
entschärfen.

Tobias Z. schrieb:
> mein Kunde will und braucht das so.
> Das ist für ein optisches Gerät, mehr kann ich leider nicht verraten.

Was hat es mit dem spektralen Verhalten und dem PWM/DC-Betrieb auf sich? 
Häufig kommen vom Kunden unrealistische Vorgaben, die nicht oder nur 
schwer einzuhalten sind. Dann muß man das mit dem Kunden verhandeln.

Tobias Z. schrieb:
> soll der LED-Strom mit einer PWM (1kHz, 1...100% DC) ein- und
> ausgeschaltet werden.
> ...
> typisch 350V/µs

Also, 1 kHz PWM und eine so hohe Slewrate von 350 V/µs passen nicht 
zusammen. Durch die hohe Bandbreite sind hochfrequente Störungen 
(Überschwinger, Schwingungen) vorprogrammiert. Außerdem macht nicht der 
OP die (steilen) Flanken, sondern der Transistor der die LED ansteuert.

Edit: ging quasi über Kreuz, inzwischen hast du ja ein paar mehr Infos 
geschrieben.

[Falk B. (falk)]

So, ich würde dann mal mein Preisgeld abholen wollen. Siehe Anhang.

Zuerst ein Test mit dem guten, alten LM358. Der ist augenscheinlich zu 
langsam, die Slew Rate ist mit ca. 0,25V/us arg niedrig. Aber die 
Schaltung läuft ohne Kondensator in der Rückkopplung, weil der OPV 
intern schon sehr konservativ kompensiert ist. Man sieht auch, daß bei 
einen Sprung von 0-1V eine ziemliche Verzögerung entsteht, weil der OPV 
erstmal aus der Übersteuerung bei 0V rauskommen muss. Das kann man 
leicht verhindern, indem man den Puls nicht auf 0V sondern auf 10mV bei 
LOW setzt.

Zweiter Versuch mit TLV272, der hat schon mal 3MHz und 2,4V/us. Und 
siehe da, es läuft wunderbar, ebenfalls ohne Kondensator in der 
Rückkopplung.

Als Schaltung habe ich das Original des OP mit folgenden Parametern 
benutzt.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/601049/LED-circ.png

LED 1: grün, UF ~ 2,2V
T1: BC337
R4: 27R
IC1: TLV272
C1:100nF
R1, R2: nicht vorhanden, direkte Speisung aus Funktionsgenerator 
FY6900.

Zwischen R4 und IC1:4 hängt noch 1k, das ist aber vermutlich 
überflüssig, schadet aber auch nicht.

Kanal 1 (gelb): Spannung über R4 (Strommesswiderstand, 27R)
Kanal 2 (rot): Spannung an IC1:+ Eingang vom Funktionsgenerator

SCRN0264.PNG  LM358, Puls 100us
SCRN0265.PNG  LM358, steigende Flanke, 0-1V, Verzögerung durch 
Übersteuerung
SCRN0266.PNG  LM358, fallende Flanke
SCRN0268.PNG  TLV272, steigende Flanke, 0-1V, Verzögerung durch 
Übersteuerung
SCRN0269.PNG  TLV272, steigende Flanke 10mV-1V, keine Verzögerung
SCRN0270.PNG  TLV272, fallende Flanke
SCRN0261.PNG  TLV272, Puls 10us

[Falk B. (falk)]

Tobias Z. schrieb:
> aber bei
> 1% DC wäre eine Anstiegs- / Abfallzeit von 50ns sicher wünschenswert.

Unfug^3. 1% sind 10us. Da sind selbst 500ns vollkommen ausreichend!
OMG!

[Tobias Z. (tobias09)]

DANKE ALLEN!

Leider bin ich weg, bis am Abend.

Jens, dein Vorschlag ist sehr gut! Den Transistor wollte ich auch mal 
eliminieren, war aber noch nicht sicher wegen der restlichen OP-Specs.

Die Modulation mit der PWM würde ich nun so realisieren, siehe Anhang.
Irgendwie will das aber noch nicht. Der FET sollte dann wohl noch durch 
einen besseren ersetzt werden, mit kleiner Gate-charge, aber ich hätte 
erwartet, dass bei dieser ersten Test-Version die Puls-Quelle das Gate 
"hart" auf 0V oder 5V setzt, da hier kein Realer Seriewiderstand drin 
ist.

[Falk B. (falk)]

Tobias Z. schrieb:
> Leider bin ich weg, bis am Abend.
>
> Jens, dein Vorschlag ist sehr gut! Den Transistor wollte ich auch mal
> eliminieren,

Klar, so ein 10 Cent Bauteil sollte man schon eliminieren, das lohnt 
sich bei 10 Stück ungemein!

> Die Modulation mit der PWM würde ich nun so realisieren, siehe Anhang.
> Irgendwie will das aber noch nicht. Der FET sollte dann wohl noch durch
> einen besseren ersetzt werden, mit kleiner Gate-charge,

Jaja, frag mal Infineon, ob die dir einen Spezialtypen bauen. SO normale 
Bauteile sind für deine Schaltung echt unbrauchbar.

> aber ich hätte
> erwartet, dass bei dieser ersten Test-Version die Puls-Quelle das Gate
> "hart" auf 0V oder 5V setzt, da hier kein Realer Seriewiderstand drin
> ist.

Das tut sie auch. Schau dir das Signal an.

Und immer schön noch kürzere Pulse simulieren, bloß nicht langsamer 
werden!

[Brüno (dominic_m833)]

Das deine Simulation mit 50ns breiten Pulsen nicht klar kommt, sollte 
doch nicht wirklich verwundern. Trag da die realen 10us ein, und schon 
sieht die Welt in Ordnung aus.

Im Anhang mit einem schnarchlahmen AD823 und einem MOSFET als Steller - 
den würde ich dir bei den Präzisionsanforderungen übrigens auch 
empfehlen, bei einem NPN fließt der Basisstrom zwar unten durch den 
Widerstand, aber nicht durch die LED.

Bei schnelleren OPVs ist die Zuleitungslänge absolut kritisch. Mit einem 
AD8066 auf maximale Flankenteilheit getrimmt (10-90% in 75ns) schwingt 
es in der Simulation bei 30nH in Serie zur LED - experimentelle 
Evaluierung steht noch aus :)

[Falk B. (falk)]

Brüno schrieb:
> Im Anhang mit einem schnarchlahmen AD823 und einem MOSFET als Steller -
> den würde ich dir bei den Präzisionsanforderungen übrigens auch
> empfehlen, bei einem NPN fließt der Basisstrom zwar unten durch den
> Widerstand, aber nicht durch die LED.

Das kann man mit ein paar einfachen Widerständen kompensieren.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Kompensierter_Basisstrom

[Jens D. (jensd)]

Statt dem 2N7002 würde ich einen ADG719 nehmen. Wie Michael B. schon 
schrieb ist ein gutes Leiterplattenlayout wichtig. 30nH in Serie zur LED 
sind noch nicht kritsch.

[Udo K. (udok)]

Ist das normal, das man heute seine Arbeit von der Foren-KI erledigen 
lässt? Mir wäre das so peinlich, dass ich mir das Schaltungstechnik 
Grundlagenskript 2x von vorn bis hinten durchlesen würde...

[Uwe S. (bullshit-bingo)]

Udo K. schrieb:
> Ist das normal, das man heute seine Arbeit von der Foren-KI erledigen
> lässt? Mir wäre das so peinlich, dass ich mir das Schaltungstechnik
> Grundlagenskript 2x von vorn bis hinten durchlesen würde...

Warte ab, bis die Heerscharen kommen, die alles mit nem µC erschlagen 
müssen, da sie nie auch nur ein Bauteil in der Hand hatten...
Da ist mir der TO lieber, er gibt wenigstens zu, daß er keine Ahnung 
hat.

[Thomas B. (thombde)]

Enrico E. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Lesen bildet! BILD lesen eher nicht!
>
> BINGO! Deswegen schau ich mir in der Bild-Zeitung auch nur die Bilder
> an. Für was anderes ist die Zeitschrift nämlich nicht gut.

Sei froh dass es die BILD gibt.
Die trauen sich mal die Wahrheit zu schreiben.
Auch wenn es mal übertrieben ist.
In den anderen Medien laufen nur Schisser rum.

[Brüno (dominic_m833)]

Jens D. schrieb:
> einen ADG719

dessen S1 am besten an einem Spannungsteiler zwischen VCC und GND hängt. 
Dadurch kann man der LED einen kleinen Strom im ausgeschalteten Zustand 
einprägen und der OPV muss bei ungeschickter Offsetlage nicht aus der 
Sättigung gegen GND starten.

[Brüno (dominic_m833)]

Thomas B. schrieb:
> Sei froh dass es die BILD gibt.
> Die trauen sich mal die Wahrheit zu schreiben.

Die Bild ist von der Wahrheit weiter weg als Russland von der 
Demokratie.

[Mark S. (voltwide)]

Thomas B. schrieb:
> Sei froh dass es die BILD gibt.
> Die trauen sich mal die Wahrheit zu schreiben.

Rofl

[Tobias Z. (tobias09)]

Jens D. schrieb:
> Statt dem 2N7002 würde ich einen ADG719 nehmen. Wie Michael B. schon
> schrieb ist ein gutes Leiterplattenlayout wichtig. 30nH in Serie zur LED
> sind noch nicht kritsch.

Super Lösung, danke!
Wenn ich mir die Frage erlauben darf:
Was, wenn die LED über eine Anschlussleitung >30nH mit der Schaltung 
verbunden wird?
Danke!

[Brüno (dominic_m833)]

Tobias Z. schrieb:
> Wenn ich mir die Frage erlauben darf:
> Was, wenn die LED über eine Anschlussleitung >30nH mit der Schaltung
> verbunden wird?

Einfach selbst in der Simulation versuchen ist zu schwer?!

[Falk B. (falk)]

Tobias Z. schrieb:
> Super Lösung, danke!

Ich warte immer noch auf mein Geld . . .

[Tobias Z. (tobias09)]

Brüno schrieb:
> Tobias Z. schrieb:
>> Wenn ich mir die Frage erlauben darf:
>> Was, wenn die LED über eine Anschlussleitung >30nH mit der Schaltung
>> verbunden wird?
>
> Einfach selbst in der Simulation versuchen ist zu schwer?!

Zugegeben, ich mache sonst Embedded-Software und dachte, dass ich das 
schon hinkriege.
Auch hier bin ich leider gescheitert. Ein Snubber (RC zwischen OP -In 
und OP Out schafft schon Abhilfe, aber scheint irgendwie abhängig von 
der Eingangsspannung, welche den Strom bestimmt.
Na na.., ich schau' mal, wie ich das irgendwie hinkriege...

[Brüno (dominic_m833)]

Es kommt nichts am magischen Dreieck vorbei, da darfst du dir zwei von 
aussuchen: Lange Leitung - Schnelle Regelung - Saubere Regelung

[Jens D. (jensd)]

Tobias Z. schrieb:
> Wenn ich mir die Frage erlauben darf:
> Was, wenn die LED über eine Anschlussleitung >30nH mit der Schaltung
> verbunden wird?

Dann ist es wahrscheinlich besser den Strom an der LED vorbeizuleiten, 
so wie Michael vorgeschlagen hat.

[Tobias Z. (tobias09)]

Falk B. schrieb:
> Tobias Z. schrieb:
>> Super Lösung, danke!
>
> Ich warte immer noch auf mein Geld . . .

Also, dann schreibe mir eine E-mail an tobiaszemp/gmx/de, mit einem 
Codewort.
Eine Stunde später schreibst du das Codewort hier rein, so weiss ich, 
dass du es bist.

[Falk B. (falk)]

Tobias Z. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Tobias Z. schrieb:
>>> Super Lösung, danke!
>>
>> Ich warte immer noch auf mein Geld . . .
>
> Also, dann schreibe mir eine E-mail an tobiaszemp/gmx/de, mit einem
> Codewort.
> Eine Stunde später schreibst du das Codewort hier rein, so weiss ich,
> dass du es bist.

Das war nicht so ganz erst gemeint. Dein Problem ist, daß du vollkommen 
kopflos den verschiedensten Angeboten und Lösungen hier hinter jagst und 
sogar VOLLSTÄNDIGE, FUNKTIONIERENDE, REAL GETESTETE Lösungen ignorierst.