Logarithmierer (mit OPV)

Hallo!

Habe eine dringende Frage: Beim Designen eines Logarithmierers mittels Transistor sollte man ja folgendes berücksichtigen:

Die Spannungsverstärkung der gesamten Schleife wird ja durch den Transistor erhöht -> deshalb sollte man darauf achten, nicht in den Mitkopplungsbereich zu kommen, damit die Schaltung nicht schwingt. Man fügt dazu einen Emitterwiderstand ein, der die Spannugnsverstärkung des Transistors beschränkt (man muß zusätzlich noch darauf achten, den OPV nicht zu übersteuern). Außerdem ist es zweckmäßig, einen Kondensator als differenzierendes Element einzuschalten.

Ich habe dabei 2 Fragen:

  • Worin äußert sich hier die Spannungsverstärkung des Transistors? Wie ist sie berechnet? Ich denke, es handelt sich hier um eine Basisschaltung, doch wie berechnet sich hier die Spannungsverstärkung? S*R1? (wobei R1 der Widerstand zwischen Eingang und invertierendem Eingang des OPVs ist) Und in welcher Weise wird die Spannung begrenzt?

  • In welcher Weise verbessert ein differenzierendes Element die Schwingungsneigung? Meine Idee wäre, daß es Flanken "aufspürt"...aber ganz klar ist mir das nicht.

Vielen Dank für die Hilfe,

Simone

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Simone Winkler
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"Simone Winkler" schrieb:

Wie ist

Basisschaltung, doch

S wäre ca. so gross wie der Kehrwert des Emitterwiderstandes R_E, wenn man davon ausgehen kann, dass dieser viel grösser ist als der Eingangswiderstand der Basisstufe. Die Spannungsverstärkung wäre theoretisch maximal S*R1 oder einfacher R1/R_E. Damit der OP nicht unstabil wird, genügt es, den R_E so gross zu machen, wie den R1, dann bleibt die Verstärkung immer Und in welcher Weise wird die Spannung begrenzt?

Wenn R1/R_E gleich eins ist, darf die Eingangsspannung betragsmässig etwa so hoch werden, wie die maximale Aussteuerbarkeit des OP-Ausgangs minus einem Abstand von ca. 500mV (Basis-Emitter-Diode), ohne dass was übersteuert.

ganz

Du meinst einen Kondensator in der Gegenkopplung? Der begrenzt letztendlich die Bandbreite der Basisstufe, sodass der OP nicht mehr so leicht instabil wird. Wird er ausreichend gross gemacht, kann auch der R_E entfallen.

Mit besten Grüssen

Andreas Donner

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Andreas Donner

Hallo Simone,

zu Logaritmierern gibt es von TI (ehemals BB), AD und von NSC interessante Doku siehe deren Homepage. Das Problem beim Logarithmierer, der ja meist über mehrere Dekaden arbeiten soll, ist die zusätzliche Verstärkung des eingefügten Transistors. Dieser bewirkt zusätzliche Phasendrehungen und erhöht daher die Schwingneigung weil der Opamp dafür nicht eingestellt wurde. Die Verstärkungseigenschaften des Transistors sind stark stromabhängig (über die Steilheit) sowohl Phase und Frequenzgang als auch die Verstärkung und auch Ein- und Ausgangswiderstände. Daher ist ein Logarithmierer nicht ganz einfach zu kompensieren. Analoglogarithmierer können ja leicht über 6 Dekaden ausgesteuert werden. Der maximale Strom plus etwas Reserve beschränkt den Maximalwert des Emitterwiderstandes (Linearer Arbeitsbereich).

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HTH

Bernd Mayer

--
Monopole haben nicht nur Vorteile
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Bernd Mayer

Und wie macht er das genau? Zusammen mit R_E als Tiefpaß?

Danke, Simone

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Simone Winkler

"Simone Winkler" schrieb:

Jeweils so gross wie der y12 des Transistors in Basisschaltung bei gegebenem Arbeitspunkt. Nur kann dieser eben sehr unterschiedlich sein, weil ja der Kollektorstrom I_C sich über Dekaden ändert. Die Grössenordnung wird schätzungsweise (nicht festnageln bitte) zwischen

1mS und einigen 100mS zu liegen kommen, aber genau kann man das nur mit Transistor-Datenblatt und genauer Kenntnis des sich einstellenden I_C herausfinden. Grundsätzlich ist S umso höher, je höher der I_C wird.

"aufspürt"...aber

mehr so

der

Zusammen mit dem R1. Bei isolierter Betrachtung der Basisstufe kann man sich vorstellen, dass bei Kleinsignalen die Eingangswechselspannung (direkt am Emitter) sehr klein ist gegenüber der verstärkten Ausgangsspannung, also annähernd Null. Der Kondensator wirkt deshalb im Wesentlichen gleich; egal, ob er parallel zum Kollektorwiderstand liegt, vom Kollektor direkt nach Masse oder zum Emitter führt. Im Zusammenspiel mit dem OP im Logarithmierer wird halt letztere Variante bevorzugt, weil C dann gleichzeitig (bei weggelassenem Emitterwiderstand) direkt in der Gegenkopplung des OP zu liegen kommt, was (bei kompensierten OPs!) grundsätzlich gut gegen HF-Schwingen ist.

Mit besten Grüssen

Andreas Donner

-- "All das, was wir hier sehen, lässt darauf schliessen, dass wir noch Einiges zu erwarten haben!" (Aus "Die überzeugenden Vorteile des Abends", Ror Wolf)

Reply to
Andreas Donner

"Andreas Donner" schrieb:

Verzeihung, Vorwärtssteilheit natürlich, y21.

Mit besten Grüssen

Andreas Donner

Reply to
Andreas Donner

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