Spule treiben mit OpAmp

[David (sf_at_pi)]

Hallo zusammen,

ich habe aktuell ein Problem mit einem Operationsverstärker und einem 
Übertrager (Trafo).
Kurz: Ich habe eine Opreationsverstärkerschaltung und möchte das Signal 
(100kHz 10Vpp Sinus) wo anders einkoppeln.

Das Bild zeigt die Schaltung in LTSpice stark vereinfacht und in 3 
"Testvarianten" um das Problem zu verdeutlichen.
Als OpAmp habe ich einen THS4031 aufgrund seines sehr guten 
Rauschverhaltens.

Wenn ich ihn in einem invertierenden OP-Schaltung verwende erhalte ich 
immer eine "Beule" in dem Sinus, da der OP wohl mit der Rückspeisung der 
Spule nicht zurecht kommt (Siehe Out2 in Simulation).

An dem Schaltungsteil des THS4031 mit den 8k2Widerständen kann ich nicht 
viel ändern, weshalb ich versucht habe das Signal zu Buffern (OUt1). Das 
klappt aber irgendwie nicht.

Wenn ich den THS4031 direkt dran hänge ohne die invertierende 
OP-Schaltung mit den 8k2 Widerständen (Out3), dann funktioniert es 
wieder.

Kann mir jemand erklären, warum das mit dem Buffern so nicht klappt?
Bzw. weiß jemand einen alternativen OpAmp oder Schaltung wie ich das 
Signal nach der invertierenden OP-Schaltung (Out2) in die Spule des 
Übertragers einkoppeln kann?

Viele Grüße und Dank im Voraus
David

[H. H. (hhinz)]

David schrieb:
> THS4031

Modell fehlt.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

David schrieb:
> An dem Schaltungsteil des THS4031 mit den 8k2Widerständen kann ich nicht
> viel ändern, weshalb ich versucht habe das Signal zu Buffern (OUt1). Das
> klappt aber irgendwie nicht.
Wie sieht denn in der obersten Schaltung der Spannungsverlauf am 
Knotenpunkt R7/R8 aus? Denn an dieser Stelle wäre ja noch keine Spule im 
Spiel und die Schaltung um den U4 ist ja in etwa die selbe 
Unproblematische wie beim U5.

[Henrik V. (henrik_v)]

Frage: Wäre es einen Versuch wert, die Spule mit einer Stromquelle zu 
treiben?

Bei Treiben von Spulen in der realen Schaltung noch Begrenzerdioden zu 
den Versorgungsspannungen am Ausgang?
Im DB des OPs sind im vereinfachten Schaltbild des Ausgangs keine drin..
je nach dem was am Übertrager hängt ..

[David (sf_at_pi)]

Hier noch das Modell und der Messpunkt am R7/R8.

[H. H. (hhinz)]

Du hast da einen gewaltigen DC-Offset drin. Das Modell wird Murks sein.

Edit: Nö, die Beschaltung wars.

[David (sf_at_pi)]

Henrik V. schrieb:
> Frage: Wäre es einen Versuch wert, die Spule mit einer Stromquelle zu
> treiben?
Bin mir nicht sicher was das am Ende macht. Ich möchte gerne die 
Spannung genau so übertragen. Wenn ich jetzt die Spule nicht über eine 
Sinus-Spannung sondern Sinus-Strom treibe weiß ich nicht so genau wie am 
Ende die Spannung aussieht. Im Endeffekt hängt da auf der anderen Seite 
des Übertragers ein Widerstand mit ~10k dran.

> Bei Treiben von Spulen in der realen Schaltung noch Begrenzerdioden zu
> den Versorgungsspannungen am Ausgang?
> Im DB des OPs sind im vereinfachten Schaltbild des Ausgangs keine drin..
> je nach dem was am Übertrager hängt ..
Im Endeffekt hängt da auf der anderen Seite des Übertragers ein 
Widerstand mit ~10k dran. Rückspeisen sollte da nichts. Werd mir aber 
dahingehend nochmal Gedanken machen...

[Mark S. (voltwide)]

Bei einer solchen Simualtion könnte es durchaus erhellend sein, auch den 
primären TrafoSTROM zu betrachten.

[David (sf_at_pi)]

Mark S. schrieb:
> Bei einer solchen Simualtion könnte es durchaus erhellend sein, auch den
> primären TrafoSTROM zu betrachten.

Hier der Strom durch den Trafo.
Der sieht wie auch der Strom, welcher aus dem Opamp kommt schön 
Sinusförmig aus.

[Mark S. (voltwide)]

Wie man sieht, treten hier Strommaxima auf die den Op eher überfordern. 
Die Spannungsverzerrungen im Nulldurchgang fallen zusammen mit den 
Strommaxima des um 90 grad verschobenen Magnetisierungsstromes. Ganz wie 
man es erwarten darf. Und man sieht auch einen DC-offset. Offenbar ist 
die Spuleninduktivität deutlich zu klein.

[H. H. (hhinz)]

Mark S. schrieb:
> Wie man sieht, treten hier Strommaxima auf die den Op eher überfordern.

Der kann 200mA!

[Mark S. (voltwide)]

H. H. schrieb:
> Der kann 200mA!

Weiß das auch die Simulation? Und warum wird ein derartig hoher 
Blindstrom gewählt? Mit anderen Worten: Wie klein ist die 
Spuleninduktivität?

[H. H. (hhinz)]

Mark S. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Der kann 200mA!
>
> Weiß das auch die Simulation? Und warum wird ein derartig hoher
> Blindstrom gewählt? Mit anderen Worten: Wie klein ist die
> Spuleninduktivität?

Steht doch dran: 780µH, also Z(100kHz) ~ 500 Ohm.

[Mark S. (voltwide)]

Ja, jetzt sehe ich es auch. Der Stromhub ist nur 20mAss, mit allerdigs 
beträchtlichem DC offset

[David (sf_at_pi)]

Ja, das mit der Spule hatte ich mir vorab auch schon so berechnet, dass 
die passen sollte und den OpAmp nicht überfordert (zumindest laut 
Datenblatt).

Übringens löst sich das Problem auch nicht, wenn ich eine größere 
Induktivität wähle. Auch nicht bei einer kleineren... Es verschiebt sich 
lediglich wo dieser Wobbel in der Simulation liegt.

Leider passt das SPICE-Modell auch zu der Realität und ich erhalte dort 
auch ein ähnliches Verhalten.

[H. H. (hhinz)]

Mark S. schrieb:
> beträchtlichem DC offset

In der Tat! Und auch mit meinen Korrekturen noch. Sehr merkwürdig ist 
das.

Edit:
Mit etwas ESR für die Spule, und etwas längerer Laufzeit der Simulation, 
passt es.

[Klaus R. (klara)]

David schrieb:
> ich habe aktuell ein Problem mit einem Operationsverstärker und einem
> Übertrager (Trafo).

Ich sehe aber keinen Übertrager. Du verwendest hier eine ideale 
Induktivität. Ich würde es mal mit realen Modellen probieren. Würth 
bietet da so einiges.
mfg Klaus

[Udo K. (udok)]

Wahrscheinlich ein Problem mit den TI Modellen, die neueren TI Modelle 
sind meist eher Mist, zu theoretisch, zu genau und kompliziert, schlecht 
getestet mit LTSpice.
Die 22 Ohm müssen außerhalb der Schleifenverstärkung sein, sonst hast du 
einen hohen Strom durch den DC Offset.  So wie gezeichnet sind die 22R 
sowieso sinnlos.  Besser ist ein Koppelkondensator.
Ein Übertrager ohne zweite Seite ist sinnlos.  Der Übertrager ist eben 
keine Spule, sondern transformiert den sekundärseitigen Widerstand.
Low Noise ist hier Blödsinn. der THS4032 hat 2 pA Stromrauschen, das 
macht ca. 16 nA Spannungsrauschen an einem 8 kOhm Widerstand...  und 100 
MHz Bandbreite macht viel Rauschen und kostet.