Konstantstromsenke schwingt

Erik M. schrieb:

Hat jemand vielleicht noch eine Idee wie ich die Schaltung stabil bekomme?

Ja. U1 hat aktuell ne Verstärkung nahe unendlich. Probiere mal, einen kleinen Kondensator, z.B. 4n7, vom Ausgang von U1 zu dessen neg. Eingang zu legen. Falls das Schwingen dann weg ist, solltest du seinen Wert nach und nach so weit verringern, daß die Schaltung noch zuverlässig stabil ist. Sonst wird die Stromsenke unnötig träge.

Ich habe gerade mal einen 4.7nF Kondensator zwischen Ausgang von U1 und dessen inv. Eingang gehalten. Leider hat sich die Schwingung auf dem Oszi gar nicht verändert.

Zwei hintereinander arbeitende OPVs innerhalb einer Regelschleife rufen nach Problemen. Nimm die Standard-Schaltung mit einem OPV und dann kannst Du mit dem Kondensator von Ausgang auf inv Eingang herumspielen.

Erik M. schrieb:

Leider hat sich die Schwingung auf dem Oszi gar nicht verändert.

Stimmt, ist plausibel, mach` mal zusätzlich noch einen R zwischen den Ausgang von U2 und den Eingang von U1. Dann sollte sich auf jeden Fall was ändern.

Uwe S. schrieb:

mach` mal zusätzlich noch einen R zwischen den Ausgang von U2 und den Eingang von U1.

Der Widerstand müsste dann aber schon ziemlich hochohmig sein. Zusätzlich noch einen 10k Widerstand vom Ausgang zum Eingang schalten und dazwischen den 10nF zum Ausgang von U1 nicht vergessen.

Oder wie Mark schon vorgeschlagen hat, von vorne herein eine Standardschaltung einsetzen.

Enrico E. schrieb:

Der Widerstand müsste dann aber schon ziemlich hochohmig sein.

Nee, der kann so ziemlich jeden Wert haben. Hauptsache er sorgt dafür, daß der (z.B.) 4n7 nicht zwischen beiden starren OP-Ausgängen liegt. Es geht bei der ganzen Sache ja nur darum, daß der OP nicht, wie im Bild zu sehen, beim ersten µV Differenz gleich voll aufsteuert...

Bei der zusätzlichen 4fach-Verstärkung wird sich der TO was gedacht haben.

R4 sollte er ganz rausnehmen, falls der OP mit der Gatekapazität zurecht kommt.

Erik M. schrieb:

Hat jemand vielleicht noch eine Idee wie ich die Schaltung stabil bekomme?

Nachbessern kannst Du die Schaltung, wie im Bild gezeigt.

https://rn-wissen.de/wiki/index.php?title=Regelungstechnik#I-Regler

Guten Abend,

die Antworten von Uwe und Dieter waren goldrichtig. Ich habe eine 10kOhm Widerstand und einen 4n7 Kondensator eingelötet und die Schaltung ist nun stabil. Vielleicht kann ich den Kondensator noch kleiner machen, aber für den ersten Versuch bin ich sehr zufrieden. Vielen Dank für den Tipp :)

Die Sprungantwort mit dem DAC sieht auch gut aus (siehe Bild, nur etwas stark verrauscht, ist am Gate gemessen und ich habe sehr viele recht lange Leitungen).

Den Vorverstärker habe ich mit Absicht eingesetzt, da damit der Eingangsbereich des ADCs und der Ausgangsbereich des DACs besser ausgenutzt werden kann.

Nun noch kurz etwas zur Theorie: Wie funktioniert diese Kompensation. Kann ich mir das einfach als Tiefpass vorstellen, der die hohen Frequenzen abschneidet, wodurch die 0dB Grenze früher erreicht wird? Und wie funktioniert die von Enrico vorgeschlagene Kompensation? (Habe sie nicht eingelötet, da es schon stabil war)

Viele Grüße EM

Erik M. schrieb:

Kann ich mir das einfach als Tiefpass vorstellen,

So weit würde ich gar nicht denken. U1 war ja völlig unbedämpft, solch ein Chopper-OP hat aber ne Verstärkung von 1 oder 10 Millionen. Wenn man da nicht direkt am OP gegenkoppelt, schafft man es niemals, eine Regelschleife aus mehreren Bauteilen zu bilden, die augenblicklich den Istwert dem Sollwert aufs letzte µV angleicht. Hat es noch nie gegeben... Der zusätzliche R (10K) ist erstmal nur dazu da, den neg. Eingang von U1 vom Ausgang des U2 zu trennen, so daß der C (4n7) überhaupt wirken kann. Sonst liegt der ja nur zwischen zwei "leistungsstarken" OP-Ausgängen. Diese Notwendigkeit hatte ich zunächst übersehen, weil analoge Signale meistens eh hochohmig sind. Durch den 4n7 kann der Ausgang von U1 nicht plötzlich hart steigen oder fallen, weil er ja sofort auf den neg. Eingang gegenkoppelt. Praktisch ist das eine Bandbreitenbegrenzung des OPs. Das reicht aber oftmals schon, man muss nur selten tatsächlich die DC-Verstärkung per R herunter schrauben. In diesem Fall geht es darum, die Auswirkungen des RC-Glieds, bestehend aus R4 und der Gatekapazität, zu beseitigen. Aber auch U2 ist natürlich nicht unendlich schnell.

Erik M. schrieb:

wie funktioniert die von Enrico vorgeschlagene Kompensation?

Das ist im Prinzip auch der Anteil eines I-Reglers.

Der Unterschied ist, dass er auf den OP davor koppelt. Da der OP davor als nicht-invertierender Verstärker arbeitet, geht der Rückkopplungskondensator auf den "+"-Eingang.

wie funktioniert die von Enrico vorgeschlagene Kompensation? (Habe sie nicht eingelötet, da es schon stabil war)

Es ist stabil fuer deine augenblickliche Testumgebung. Es ist aber unmoeglich es fuer beliebige Regelstrecken stabil zu bekommen und es ist Aufwand es fuer das meiste aus deiner Anwendung stabil zu bekommen. So verhaelt sich z.B der Ausgang verschiedener Labornetzteile oder einer Batterie anders. Und auch gerne anders in Abhaengigkeit von Uq der Spannungquelle oder unterschiedlichen Regelstroemen. Alles viel testen! Bedenke, auch in deinem Labornetzteil hast du einen Regler der gerne stabil regeln will und deine Last will das nun auch. Da kommen dann zwei Regler zusammen die sich gegenseitig betuedeln. .-)

Vanye