Kann ein aktiver Tiefpass schwingen?

t

Hallo Michael,

der Verst=E4rker reagiert empfindlich auf kapazitive Belastung=20 (Schwingneigung). Der 40nF-Kondensator belastet den Opamp.

Im Datenblatt auf

ist diese Information in der Grafik "Stability vs. Capacitive Load" auf=20 Seite 6 enthalten. Als Abhilfe kann man einen Opamp verwenden der besser =

mit kapazitiven Lasten klarkommt.

HTH

Bernd Mayer

--=20 Schr=F6der, Zypries, Schmidt - weg damit! usw.

der 40 nF - C belastet nicht den Ausgang, sondern die Gegenkopplung wird stärker. Da der LMC662 1-stabil ist, macht ihm das nichts aus, für solche Zwecke ist er vorgesehen. Die Frage ist, was am Ausgang angeschlossen ist, vielleicht 2m Koaxkabel? Darauf reagieren die meisten OPs mit Schwingneigung, hier noch verschlimmert durch die starke Gegenkopplung. Abhilfe: Vielleicht mal 50 oder 100 Ohm in Reihe zum Ausgang. Was danach kommt, wurde leider nicht beschrieben, ich gehe mal von einem langen Koaxkabel aus.

Japanisch können die meisten hier nicht, besser ist:

Auf Seite 8 steht was über Kompensation von Lastkapazitäten, nur ist der Fall hier für den TP 1. Ordnung nicht derselbe, wird also so nicht gehen.

Was auch oft falsch gemacht wird, die beiden Versorgungsanschlüsse mit Kapazitäten niederohmig nach Masse beschalten, z.B. 0.1 uF Vielschicht Keramik Z5U und evtl. Tantal einige uF parallel mit möglichst kurzen Anschlüssen.

Denn daß man ja eigentlich nur Gleichspannung verstärken wollte, interessiert den Oszillator nicht :-).

mfg. Winfried

Ich habe den Typ hier in Gebrauch, er hat Mucken die nicht im Datenblatt stehen. Wenn man z.B. die Eingangspins über den CMV-Bereich ( d.h. näher als ca. 1V an die positive Versorgung ) bringt hat er saftigen latchup.

MfG JRD

ist

d=20

Hallo Winfried,

Widerspruch! Als Nebeneffekt wirkt der Kondensator auch als Last f=FCr de= n=20 Opamp genauso wie der 100kOhm-Widerstand. Das kann man im=20 Ersatzschaltbild gut erkennen. Der Kondensator ist ja vom Ausgang an die =

virtuelle Masse am Minus-Eingang des Opamp angeschlossen. Das bedeutet,=20 der Opamp muss den Strom durch den Kondenasator liefern. Dazu kommt=20 noch, dass dadurch die Verst=E4rkung frequenzabh=E4ngig wird.

HTH

Bernd Mayer

--=20 Schr=F6der, Zypries, Schmidt - weg damit! usw.

das ist immer so, schließlich wollen die verkaufen, hilft nur probieren. Aber der LMC662 ist unter anderem als Integrator vorgesehen, das macht er hier auch, deshalb liegt das Problem IMHO beim Benutzer.

Das sollte man keinesfalls machen, Latch Up passiert dann sehr oft, ob diese Bedingung hier verletzt wurde, ist nicht bekannt.

Eine einfache Möglichkeit, bei nicht universell frequenzgangkompensierten OPs das Schwingen abzustellen wäre hier, in Reihe zu den 40 nF noch einen R mit grob geschätzt 10-100 Ohm zu schalten, dann geht die Phase wieder nach 0 zurück. Die Dämpfung wird dann aber bei hohen Frequenzen etwas schlechter.

Aber ich glaube immer noch an das Koaxkabel am Ausgang.

mfg. Winfried

ok, ich hab's etwas verkürzt beschrieben, dann mal etwas genauer. Natürlich belastet der 40 nF - C den OP-Ausgang, aber nicht gegen Masse, sondern gegen "virtuelle Masse". Du hast die beiden verwechselt. Für diesen Fall, nämlich Integrator, ist der LMC662 ausgelegt laut Datenblatt. Was würde aber passieren, wenn Du am Ausgang ein

2m-Koaxkabel zum Oszilloskop anschließt? Dann liegen ca. 200 pF am Ausgang gegen Masse (nicht "virtuelle Masse"!) und mit dem ohmschen Anteil des Innenwiderstandes bildet sich eine weitere Polstelle im OP mit zusätzlich 90 Grad Phasendrehung und schon schwingts. Das ist aus dem Datenblatt auch eindeutig zu erkennen.

Andere Fehlermöglichkeiten sind noch denkbar. Wenn hier der Ausgang an die Versorgungssspannungsgrenzen (die hier nicht genannt wurden) anstößt, wäre auch Latch Up und Schwingneigung denkbar. Einfachste Maßnahme dagegen: 2 antiparallele kapazitätsarme Schottky- (oder Germanium-) -Dioden, schnelle Siliziumdioden tun's evtl. zur Not auch, zwischen die beiden Op-Eingänge schalten. Dann wird auch das Sprungverhalten besser.

mfg. Winfried

=20

d.

se,=20

Hallo Winfried,

nein - da habe ich nix verwechselt!

Die diversen (Warn-)Hinweise im Datenblatt z.B auch FIGURE 4.=20 "Compensating for Large Capacitive Loads with a Pull Up Resistor" machen =

diesen Opamp f=FCr mich schon so verd=E4chtig, dass ich den in einer solc= hen=20 Schaltung nicht einsetzen w=FCrde und auch nicht kaufen oder leichtfertig= =20 damit etwas entwickeln w=FCrde.

Gruss

Bernd Mayer

--=20 Schr=F6der, Zypries, Schmidt - weg damit!

=20

d.

se,=20

Hallo Winfried,

nein - da habe ich nix verwechselt!

Die diversen (Warn-)Hinweise im Datenblatt z.B auch FIGURE 4. "Compensating for Large Capacitive Loads with a Pull Up Resistor" machen diesen Opamp f=FCr mich schon so verd=E4chtig, dass ich den in einer solc= hen Schaltung nicht einsetzen w=FCrde und auch nicht kaufen oder leichtfertig=

damit etwas entwickeln w=FCrde. Wozu einen integrierten Opamp wenn man de= n erst durch etliche externe Widerst=E4nde und Zusatzsbeschaltung vern=FCnf= tig nutzen kann?

Im Datenblatt steht zwar auch, das der wegen der geringen EIngangsstr=F6m= e als Integrator gnutzt werden kann. Da steht aber nicht, dass man den mit

40 nF als Intergrator verwenden kann. Selbst beim BIAS-Test steht dazu:

"A suitable capacitor for C2 would be a 5 pF or 10 pF silver mica, NPO ceramic, or air-dielectric."

Gruss

Bernd Mayer

--=20 Schr=F6der, Zypries, Schmidt - weg damit! usw.

=20

d.

se,=20

Hallo Winfried,

nein - da habe ich nix verwechselt!

Die diversen (Warn-)Hinweise im Datenblatt z.B auch FIGURE 4. "Compensating for Large Capacitive Loads with a Pull Up Resistor" machen diesen Opamp f=FCr mich schon so verd=E4chtig, dass ich den in einer solc= hen Schaltung nicht einsetzen w=FCrde und auch nicht kaufen oder leichtfertig=

damit etwas entwickeln w=FCrde. Wozu einen integrierten Opamp wenn man de= n erst durch etliche externe Widerst=E4nde und Zusatzsbeschaltung vern=FCnf= tig nutzen kann?

Im Datenblatt steht zwar auch, das der wegen der geringen Eingangsstr=F6m= e als Integrator genutzt werden kann. Da steht aber nicht, dass man den=20 mit 40 nF als Intergrator verwenden kann. Selbst beim BIAS-Test steht daz= u:

"A suitable capacitor for C2 would be a 5 pF or 10 pF silver mica, NPO ceramic, or air-dielectric."

Gruss

Bernd Mayer

--=20 Schr=F6der, Zypries, Schmidt - weg damit! usw.

Ich hatte den Typ vor ein paar Tagen auf Breadboard, nichtinvertierend G=2 und über zwei 10cm Drähte geht er in den Eingang eines alten Audio-Wobblers der da 600 Ohm Trafo hatte: Schwingungen bis in den MHz-Bereich. Möglich das die Trafowicklung irgendwo oberhalb 20kHz kapazitiv wird.

Formal ja. Aber normalerweise hebelt man heute den OP aus dem Sockel und tut einen stabileren Typ rein. Ich hab einen LM358 reingetan und begnüge mich einstweilen mit weniger Pegel.

LMC66x funktioniert bei mir bestenfalls in 50% der Anwendungen auf Anhieb. Drum hab ich auch noch soviele unbenutzte in der Bastelkiste.

MfG JRD

Hallo Raffael,

"Rafael Deliano" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@t-online.de...

was ist Breadboard, sowas zum Stecken ohne Löten? Davon würde ich dringend abraten, die Kontaktleisten haben große Kapazitäten. Besser ist da Löten auf Lochrasterplatine oder so, ist kein großer Aufwand.

Als einfachen Test würde ich vielleicht mit ohmschem Spannungsteiler entkoppeln, allerdings wird der Pegel dann kleiner. Ansonsten Leistungsverstärker dahinter, z.B. mit 2 komplementären Transistoren. Ich vermute mal, daß Du einenTrafo nicht einfach an den OP-Ausgang hängen darfst.

Nein sowas. Hast Du keinen Sinn für Herausforderungen? ;-)

Für einfache Zwecke waren immer die LF356 gut, für higher speed LF357, aber unkompensiert. Aber die sind nicht für rail-to-rail, 5 V oder single supply geeignet, außerdem teilweise bipolar. Dafür waren die CA 3060 gut, weiß nicht ob's die noch gibt, die muß man aber selber kompensieren glaube ich.

Also NatSemi hat doch IMHO immer gute Bauteile gemacht, oder hat sich da was geändert, seit die als Firmenlogo die stilisierte "0" eingeführt haben? :-)

Den LMC662 hab ich noch nicht benutzt und die ganze Serie noch nicht. Dieser macht auf den 1. Blick ins Datenblatt einen guten Eindruck, klirrarm, dann 2 fA input bias. Weißt Du was 2 fA sind? Du kannst die Elektronen mitzählen! Den wird man dort einsetzen, wo man extrem kleine Ströme verarbeiten muß wie beim eingangs erwähnten Ladungsverstärker. Leider haben die keinen Innenschaltplan angegeben, ich vermute aber, die CMOS-Eingänge sind sehr empfindlich, schräges Angucken reicht vielleicht schon, Anfassen schon mit ziemlicher Sicherheit. Und bei CMOS heißt kaputt nicht etwas kaputt, sondern es reicht von angeknackst, geht aber noch bis richtig kaputt.

mfg. Winfried

In Figure 4 steht nur, daß man die Stabilität bei großen kapazitiven Lasten so verbessern kann. Ansonsten fängt der LMC662 schon ab 100 pF zu schwingen an laut Diagramm, da reicht ein kurzes Koaxkabel zum Oszilloskop. Das ist ein Rail-to-Rail-OP, wenn man so einen haben will, muß man das sicher in Kauf nehmen. Ansonsten reicht TL081 oder so aus, aber selbst den kriegste zum Schwingen. Zum Schwingen reicht vielleicht sogar schon ein 1:1-Tastkopf aus, besser ist da 1:10.

In Figure 4 wird der sogar als Buffer benutzt, stärker kannste nicht gegenkoppeln, da schwingt er auch nicht.

Da wird aber der Biasstrom gemessen, hat mit Stabilität nix zu tun. In der Beschreibung von Figure 4 wird ein Buffer beschrieben, dessen große Cload mit Rx und Cx kompensiert werden kann. Das kann man aber beim Integrator so nicht machen, deshalb Ausgang einfach entkoppeln.

mfg. Winfried

Hallo Winfried,

als Tiefpass beschaltet kann die Verst=E4rkung frequenzabh=E4ngig auch=20 kleiner als 1 werden.

Zur Frage des Koaxkabels am Ausgang (kapazitive Belastung) sollte sich=20 der OP mal =E4ussern, in seinem posting hat er davon nichts erw=E4hnt. Da= s=20 kann man ja =FCblicherweise mit einem kleinen Serienwiderstand am Ausgang= =20 vor dem Kabel beheben (ca. 50 Ohm o.=C4.).

Eine einfache 1-polige NF-Tiefpassschaltung mit einem Opamp sollte=20 normalerweise auch auf einem Steckbrett keine zeitaufwendige=20 Herausforderung darstellen!

Im der Erl=E4uterung zum Blockschaltbild (AMPLIFIER TOPOLOGY, S. 7 des=20 englischen Datenblattes) wird auch erw=E4hnt, dass der Opamp extrem=20 unsymmetrisch aufgebaut ist (unterschiedliche Stufenanzahl: "While sinking current the whole amplifier path consists of three gain=20 stages with one stage fed forward, whereas while sourcing the path=20 contains four gain stages with two fed forward.") -> das riecht schon=20 nach Instabilit=E4t und Schwingneigung.

F=FCr Spezialzwecke wo die Eigenschaft des geringen BIAS-Stromes ben=F6ti= gt=20 wird, mag der ja taugen. Nicht jeder Opamp ist f=FCr jeden Zweck optimal,= =20 daher gibt es ja eine grosse Auswahl.

Ansonsten sch=E4tze ich Opamps von NSC aus Erfahrung auch. Wer weiss=20 allerdings was die PISA-Generation da anstellt?

Der aktuelle Trend zu lowvoltage-opamps hat wohl auch einen Einfluss auf =

die Qualit=E4t.

Gruss

Bernd Mayer

--=20 Schr=F6der, Zypries, Schmidt - weg damit! usw.

Hallo Winfried,

"Winfried Buechsenschuetz" schrieb im Newsbeitrag news:42023edd$0$25911$ snipped-for-privacy@news.freenet.de...

ich könnte noch eine Literaturempfehlung hinzufügen, IMHO ist z.B. Tietze/Schenk nicht geeignet, um bei höheren Anforderungen wirklich was zum Laufen zu bringen:

Herpy/Berka Aktive RC-Filter Franzis-Verl.

Allerdings geht's da ganz schön zur Sache, IMHO aber das Beste was man deutschsprachig dazu finden kann.

Bei Filtern höherer Ordnung werden die Toleranzempfindlichkeiten auch immer größer, deshalb besonders auf gute Cs achten.

mfg. Winfried

Im Prinzip kann jeder aktive Tiefpass schwingen, da er nur funktioniert, wenn der OpAmp ein ideales Phasenverhalten über den gesamten Frequenzbereich hat. Bei hohen Frequenzen kann jedoch die Phasenlage gewaltig abweichen, sodaß dann aus einer Gegenkopplung eine Mitkopplung wird. In etlichen Applikationen wird daher noch ein rein passives (RC-) Filter nachgeschaltet, das hat (bei nicht grottenschlechten Kondensatoren) diese Probleme nicht.

Winfried Büchsenschütz

--
Immer auf dem aktuellen Stand mit den Newsgroups von freenet.de:
http://newsgroups.freenet.de

bei max. Gegenkopplung wird die invertierende Verstärkung = 0, die nichtinvertierender = 1.

Lösungsmöglichkeiten wurden ja genug vorgeschlagen, ohne Rückmeldung müssen wir es dabei belassen.

Solche Steckbretter haben IMHO schnell ausgeleierte Kontakte und wegen der großen Kapazitäten fängt man sich sehr schnell Schwingneigung ein, aber muß jeder selber wissen, kann gehen, muß aber nicht.

Kann mich damit nicht im Detail beschäftigen, normalerweise sucht man nach dem besten Preis/Leistungsverhältnis. Da der LMC662 ein 2fach-OP ist, soll der 2. sicher für diesen Zweck als invertierender Tiefpaß eingesetzt werde, IMHO vernünftig. Daß man die Stabilitätsprobleme dabei nicht mit einfachsten Mitteln in den Griff kriegt, halte ich doch für sehr unwahrscheinlich. Jeder Anfänger stolpert darüber, dann muß man eben lernen.

Heute werden doch nur noch Applikation Notes kopiert oder alles gleich fertig gekauft. Hoffentlich sehe ich das zu pessimistisch, aber ich fürchte nein.

Kann ich im Moment schlecht beurteilen, aber analoge Schaltungen sind nicht so einfach aufgebaut wie digitale und die Versorgungsspannung abzusenken aus Leistungsgründen macht da auch wenig Sinn, höchstens wegen der max. Pegel oder um die Versorgung zu vereinfachen.

mfg. Winfried

Die zehren vom Ruhm der 70er Jahre. Der LMC66x ist steinalt, ca. 1986 angekündigt worden. Hat aber wegen der Stabilitätsprobleme nie gegen TLC27xx die ca. 1983 angekündigt wurden viel Verbreitung gefunden.

MfG JRD

2 fA sind Starkstrom. Über 10'000 Elektronen pro Sekunde. Hatte in der Photoelektronenspektroskopie nie so starke Signale. Je nach Analysator muss man da mit 2-3 Elektronen pro Sekunde im Signalmaximum zufrieden sein. Und die sieht man nicht mit einem Opamp, da hilft nur Vakuum- elektronik. So ca 1 Mio Elektronen aufs Mal gibt dann einen einigermassen erkennbaren Impuls.

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mfg Rolf Bombach