Bestimmung der Phasenreserve einer Schaltung mittels LTSpice

David schrieb:

Im Bild "ac_analysis1.jpg" ist die AC-Analyse nach Video (1) zu sehen. Das Ergebnis ist mMn völlig unplausibel, da der open-loop-Bodeplot die 0dB-Kennlinie nie erreicht. (Die dazugehörige Simulationsdatei ist "opamp_differentiator2.asc".)

C1 muss wie im Original an R1 angeschlossen bleiben und nicht am invertierenden Eingang des OPV.

David schrieb:

Im Bild "ac_analysis2.jpg" ist die AC-Analyse nach Video (2) zu sehen. Das Ergebnis ist ebenfalls mMn völlig unplausibel, da die Phasenreserve hier 90° beträgt. (Die dazugehörige Simulationsdatei ist "opamp_differentiator3.asc".)

Plotte "loop gain" d.h. nur V(out) und daraus dann die Phasenreserve ablesen. V(out)/V(fb) wäre "open loop gain".

Beide Methoden liefern das gleiche Resultat. Ausgehend von C1=470n dürfte die Phasenreserve nahe 0° sein.

Hallo Robert,

danke für die schnelle und hilfreiche Antwort! Ich habe jetzt beide Simulationen nachgebessert, und komme jetzt bei beiden auf das gleiche Ergebnis (Vergleich "ac_analysis1_vfb_vinm.jpg" und "ac_analysis2_vout.jpg"). Dementsprechend hat die Schaltung sogar eine minimal negative Phasenreserve.

Bei Methode 1 war das von dir angesprochene Problem die Ursache: Der Kondensator C1 muss am fb-Knoten hängen und nicht am inm-Knoten.

Bei Methode 2 war das Problem, dass ich den AOL_Loaded-Frequenzgang geplottet habe (entspricht V(out) / V(fb)) und nicht den Frequenzgang A_OL * beta (entspricht V(out)).

Im Anhang auch noch die korrigierte Simulation "opamp_differentiator2.asc".

Freundliche Grüße

David - es ist bekannt, dass der opamp-basierte Differentiator eine Phasenreserve im Bereich von 0 Grad besitzt. Deshalb kann er auch so in der gezeigten Form nicht eingesetzt werden. Um die Schleifenverstärkung (loop gain) im kritischen Bereich anzuheben (und damit auch die Phase) muss der Eingangskondensator mit einem passenden Reihenwiderstand kombiniert werden.

Allgemeine Regel für loop-gain-Simulation: Suche eine Stelle innerhalb der Schleife, bei der eine Öffnung nur eine vernachlässigbare Last-Änderung verursachen wird (opamp-Eingang oder auch opamp-Ausgang). Andernfalls muss die Last nachgebildet werden oder besser/genauer: Simulation nach Middlebrook mit Doppeleinspeisung (nacheinander Simulation mit Teststspannung und Teststrom)

Lutz V. schrieb:

muss der Eingangskondensator mit einem passenden Reihenwiderstand kombiniert werden.

1k könnten da u.U. schon ausreichend sein.