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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik OP-Stromregelung


Autor: GeRi (Gast)
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hi leute!

Hab folgendes Problem:

Ich möchte gerne eine Stromwandelschaltung (lt. Titze Schenk ca. Seite 
800 Abb. 12.11) bauen und verwende dafür einen ganz einfachen TL081 OP 
von TI.

Wollte nun die Frequenz etwas erhöhen und benutze nun den THS4022 von 
TI.

Mit dem TL081 funktioniert die Schaltung einwandfrei, jedoch mit dem 
schneller OP funktioniert die Schaltung fast überhaupt nicht mehr. Das 
Ausganssignal rauscht und ist sehr unsauber.

Kennt zufällig irgendjemand den Unterschied zwischen den OP typen?

Ich finde lt. Datenblatt keine gavierenden Unterschiede und weis leider 
nicht mehr weiter!

Bitte um Antwort

mfg, Geri

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>lt. Titze Schenk ca. Seite 800 Abb. 12.11)

Welche Ausgabe?

Wenn am OP ein Transistor hängt: Problem ist, dass bei einem schnellen 
OP der Transistor das frequenzbestimmende Element ist und eine 
Phasenverschiebung erzeugt. Die Rückkopplung ist dann keine 
Gegenkopplung mehr ==> Schwingungen.

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Hi,
meinst du Strom-Spannungs-Wandler???

Poste mal deine Schaltung!!!!

Ich vermute mal, dass dir die Differentielle Eingangsspannung zu 
schaffen macht. Beim Transimpedanzverstärker liegt ja der nicht 
invertierende Eingang auf Masse und der Invertierende auf Höhe der 
Ausgangsspannung. Deine Ausgang darf beim TL081 +-30V betragen und beim 
THS4022 nur 4V...

Falls das ganze Ding schwingt, ist dein GBP zur Eingangskapazität zu 
groß und muss durch zusätzlichen C im Feedback gedämpft werden.

Gruß Alexander.

Autor: GeRi (Gast)
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hi Leute!

Die Schaltung ist in der 12. Auflage abgebildet!

An Stefan:
Deine Antwort klingt logisch, aber was könnte ich da dagegen machen? Hab 
jetzt mal einen MOSFET (IRL510) verbaut. Wie könnte ich das Problem in 
den Griff bekommen?

An Alex:
Nein, es ist eine spannungsgesteuerte Stromquelle.
Ich habe am Ausgang keine hohen Spannungen, ich benötige max. 4V

mfg,
Geri

Autor: HildeK (Gast)
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Gleich auf dem ersten Blatt im Datenblatt steht:
"Stable at a Gain of 10 (–9) or Greater"
Ist das bei dir immer erfüllt?

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>An Stefan:
>Deine Antwort klingt logisch, aber was könnte ich da dagegen machen? Hab
>jetzt mal einen MOSFET (IRL510) verbaut. Wie könnte ich das Problem in
>den Griff bekommen?

Probleme hast Du, wenn Du einen sehr schnellen OP und einen eher 
langsamen Transistor verwendest.

Evtl. könnte man irgendwie eine Frequenz-Kompensation machen -- das wäre 
eine Frage für die Experten in den Newsgroups sci.electronics.design 
oder wenn es deutsch sein soll in de.sci.electronics.

Oder man nimmt gleich einen speziellen Baustein, der für 
Spannungs-Strom-Wandlung konstruiert ist. Als Treiber für Laserdioden 
wird so etwas z.B. benötigt, Burr-Brown (jetzt TI) hatte da mal solche 
Chips, wird es sicher auch von anderen Herstellern geben.

Autor: GeRi (Gast)
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Ich bräuchte aber eine Frequenz von min. 1MHZ. Da fallen schon viele 
Bauteile weg.
Das ist ja das große Problem an meiner Art der Schaltung...

mfg, Geri

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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OPA2662 waren die, die ich mal verwenden wollte.
Müsste es noch geben -- zwar maximal 75mA, aber man kann auch mehrere 
parallel schalten.

1 MHz ist ja noch nicht so viel, vielleicht bekommst du es auch mit 
einem mittel-schnellen OP und einem schnellen Transistor hin. Aber frag 
doch mal in den Newgroups.

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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OK. Für High Speed Modulation der Laserleistung (Geregelte 
Stromquelle)verwende ich auf Arbeit immer die folgende Schaltung aus dem 
TI AppNotes. Funktioniert sehr zuverlässig. Siehe dazu Seite 5!

Als Transistor kann ich den FZT651 empfehlen oder aber nen N-Channel 
FET.

Wichtig beim OPAmp ist, dass er 1 Stabil ist!!!!!!!


Gruß Alexander

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Ups, der Anhang...  :-)

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Als OPAmp hatte ich glaub ich lange Zeit den LT1220 drinne...

Unit-Gain-Stabel
GBW = 45MHz
Differenzspannung +-6V

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Was willst du eigentlich bestromen???

Die Schaltungen arbeiten alle nur als Stromsenke, nicht als Quelle.

Wenn du ne Quelle brauchst, dann kommt deine Last zwischen 
Shunt-Widerstand und Masse. Über den Shunt musst du dann dein Signal mit 
Differenzverstärker abgreifen und der Rückkopplung zuführen. Diese 
Methode hab ich auch schon ein paar mal aufgebaut. Weiß aber nicht mehr 
wie die Grenfrequenz der Stromquelle war. Lässt sich doch aber leicht 
simulieren.

Autor: GeRi (Gast)
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Will eine Laserdiode bestromen.

Ich hab es genau so mit OP und Transistor aufgebaut...

Es geht nur darum, dass ich mit dem THS2044 von TI eine sehr schlechte 
bis gar keine Übertrag zusammenbringe und mit dem TL081 von TI eine 
super übertragung. Ich weiß aber nicht WORAN das liegt, um dass is es in 
dem Artikel gegangen...!

mfg,
Geri

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Der Verstärker muss 1 stabil sein.
Der THS4022 ist erst ab einer Verstärkung von 10dB und höher stabil. Und 
das ist doch nicht der Fall.
Du musst dir unbedingt einen raussuchen der die Angabe "unit gain 
stabel" hat.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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@Alexander Liebhold
>Der THS4022 ist erst ab einer Verstärkung von 10dB und höher stabil.

>Du musst dir unbedingt einen raussuchen der die Angabe "unit gain
>stabel" hat.

Du hast ja prinzipiell Recht, aber:

Der HS4022 ist nicht ab 10dB stabil, sondern ab Verstärkung 10.

Und bitte: Es heißt "unity-gain stable".

Das von Dir zitierte PDF ist interessant, hätte  ich vor Jahren brauchen 
können...

Im übrigen sind meine obigen Bemerkungen weiterhin gültig.

Autor: GeRi (Gast)
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hi Leute!

Leider konnte ich das prob. bis jetzt noch nicht lösen...

Hab mir jetzt noch mal den zweiten Beitrag überlegt:
Wenn der Transistor das frequenzbestimmende Glied ist, dann würde das 
komische Verhalten doch erst ab einer höheren Frequenz auftreten oder?

Das Problem tritt bei mir jedoch mit Gleichspannung auch schon auf!

Leider kenn ich mich noch nicht so richtig mit OPs aus, deswegen wäre es 
hilfreich, wenn mir mal jemand den Begriff "unity-gain stable" genau 
erklären könnte...!

Freue mich auf eure Antworten!

mfg, Geri

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Du musst dir mal nen OPAmp als Regelkreis aufzeichnen. Also: 
Eingangssignal auf Subtrahierstelle mit Rückkopplungssignal geben. Dann 
das Differenzsignal Verstärkern um den Faktor G und auf den 
Rückkopplungspfad geben. Dieser Rückkopplungspfad besitzt nun auch einen 
Verstärkungsfaktor K (bzw.Dämpfungsfaktor). Anhand dieses Gebildes 
ergibt sich die allgemeine Amplitudenbedingung. Also wenn G*V = 1 --> 
Eingeschwungen und wenn G*V>1 dann ungedämpfte Schwingung. Sprich wenn 
die Ringverstärkung größer 1 ist, setzt eine Schwingung ein. Dies gilt 
nur bei einer Gegenkopplung.

Jetzt zum GBW. Jedes Element des Kreises beeinflusst die Phase 
(OPAmp,Transistor). Die Phase darf sich nun nicht um 180° verschieben, 
da du sonst eine Mitkopplung erhältst. Schau mal bei nem OPAmp nach 
(oder mal Simulieren), wenn du die Frequenz erhöst, erhältst du eine 
immer höhere Phasenverschiebung am Ausgang. Sobald nun dein 
Eingangssignal die Frequenz überschreitet, an der du eine 180° 
Phasenverschiebung erreichst, wirds eine Mitkopplung und fängt an zu 
schwingen.

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Ach ja, der THS4022 benötigt eine Verstärkung von mindestens 10, damit 
er stabil läuft. Wie groß muss dann die Rückkopplung sein, damit die 
Amplitudenbedingung zur Oszillation nicht erfüllt ist????

Das kannst du am besten an nem nichtinvertierenden Verstärker 
ausprobieren. Dieser müsste bei G = 2 schwingen. Dann erhöhst du die 
Verstärkung und wirst merken, die Schwingung setzt irgendwann aus und es 
kommt zum normalen betrieb.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Hab mir jetzt noch mal den zweiten Beitrag überlegt:
>Wenn der Transistor das frequenzbestimmende Glied ist, dann würde das
>komische Verhalten doch erst ab einer höheren Frequenz auftreten oder?

>Das Problem tritt bei mir jedoch mit Gleichspannung auch schon auf!

>Leider kenn ich mich noch nicht so richtig mit OPs aus, deswegen wäre es
>hilfreich, wenn mir mal jemand den Begriff "unity-gain stable" genau
>erklären könnte...!

Als Ergänzung zu den Bemerkungen von  Alexander Liebhold:

Du hast in jedem realen System Rauschen, dass sich zu Schwingungen 
aufschaukeln kann.

Es gibt neben gewöhnlichen OPs, die auch für kleine Verstärkungen 
stabil/kompensiert sind auch welche, die speziell dafür optimiert sind, 
auch bei hoher Verstärkung noch eine hohe Bandbreite zu erreichen.

Du solltest schon besser einen "unity-gain stable" OP benutzen, davon 
gibt es reichlich, auch schnelle. Ich hatte vor Jahren mal einen 
Testaufbau mit einem OP mit 50 MHz Verstärkungsbandbreiteprodukt und 
gewöhnlichen NPN-Tansistoren (Type 2222A ?) gemacht -- hat auch 
Schwingungen gegeben, mit einem langsamen OP (1 bzw. 4 MHz GBP) ging es 
noch.

Nimm wenn möglich am besten die Schaltung, die in dem von Alexander 
Liebhold angegebenen PDF verwendet wird. Übrigens sind Laserdioden sehr 
empfindlich auf Überstrom. Selbst eine Schaltung zu basteln die unter 
allen Umständen sicher stellt, dass die Laserdiode nicht zerstört wird 
ist nicht einfach.

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