OpAmp für hohe kapazitive Last

Da wir hier häufiger mit kapazitiven Lasten wie Piezos, EOMs und fette FETs zu tun haben, wollte ich das Thema mal grundsätzlicher angehen. Bisher spiele ich immer mit Widerständen und Kompensationskondensatoren rum, bis es nicht mehr schwingt.

Die dse-FAQ empfiehlt die folgenden Opamps für kapazitive Last: LM6161/6261/6361/6362/6364/6365 (NS) und AD817/826/827/847/848/849 (Analog)

Leider sind die LM6x6x bei keinem meiner bevorzugten Katalogversender erhältlich. Die Teile von AD bekommt man zwar im Prinzip von Farnell, aber im Zweifelsfall nicht ab Lager und in nur in Großmengen, dafür aber zu gesalzenen Preisen.

Eine Websuche nach "capacitive load" führte mich zu LM8261 / LM8272, von denen National verkündet, sie könnten unbegranzt hohe kapazitive Lasten treiben. Angenehm ist auch, dass man bis zu 30V Spannungshub am Ausgang erreichen kann. Die Einzel-Opamps LM8261 kosten im Zehner-Pack moderate

1.80 EUR und sind ab Lager erhältlich. Ist das alles so gut, wie es aussieht? Oder verstecken sich im Datenblatt noch ungeahnte Fallen?

Etwas ärgerlich ist die Bauform SO23-5. Gibt es vergleichbares auch in SO8? Das wäre praktisch, um sie in existierenden Layouts zu ersetzen. Es muss auch nicht so schnell sein.

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Kai-Martin Knaak                                  tel: +49-511-762-2895
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Kai-Martin Knaak
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Ja, die Waermeabfuhr. Da werden schoene Diagramme gebracht, wie man das ueber Pins x, y und z in 2oz Kupfer leitet. Doch dann schlaegt oft die EMV zu, denn so baut man auch eine Antenne. Und 2oz Kupfer kostet bei der Fertigung extra.

Am Ende musst Du die Kapazitaet dauernd herumreissen und das bringt erhebliche Verlustleistung im Opamp. Mit diesen Futzelgehaeusen kommt man nicht weit. Warum nicht die letzte Stufe diskret mit DPAK oder gar TO220?

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Kai-Martin Knaak schrieb:

[Piezos, EOMs und fette FETs treiben]

leider verwenden die Hersteller keine einheitlichen Bezeichnungen dafür.

bei 30V etwas windig.

Nicht "unlimited", aber für : LMV821/2 TI hat welche, z.B. TLE2141/2/4, OPA2364. Von AD bin ich mal über AD8531/2/4 und OP279 gestolpert.

Bei LT glaube ich sowas auch schon mal gesehen zu haben.

Servus

Oliver

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Oliver Betz, Munich
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Oliver Betz

Kai-Martin Knaak schrieb:

Den AD817 kann ich für so etwas aus Erfahrung weiterempfehlen und ich habe immer ein paar für alle Fälle in der Schublade. Schon oft, wenn eine eine Regelschleife mal ein wenig schneller werden sollte und es nicht auf das letzte bischen Rauschen ankam, oder wenn mal eine etwas längeres BNC-Kabel oder eine ein wenig größere Last schnell getrieben werden mußte, hat der gerne geholfen.

Auch selten Stack-Piezos, obwohl da dann doch der Spannungsbereich meist nicht ausreicht. Hier ist aber eigentlich auch nicht die Elektrik sondern die mechanische Resonanz das Problem, und ohne gescheite mechanische Vorspannung zum Erhöhen der mechanischen Resonanzfrequenzen nützt auch die schnellste Regelschleife nichts. Für EOMs reicht der Spannungsbereich von 36V hinten und vorne nicht, und wenn es nur eine Festfrequenz-Modulation sein soll, nimmt man am besten eine Serieninduktivität, die die Reaktanz wegmacht und gleichzeitig die Spannung überhöht.

Mein Farnell hat über 200 Stück auf Lager für 4.46¤ (bzw 2.38 ¤).

Als jemand, der im Labor arbeitet, spreche ich mich definitiv für DIP-Gehäuse aus. Nichts ist praktischer, als daß man auch mal, nachdem die Elektronikwerkstatt um 15:30 die Türen schließt, durch einfaches Op-Amp-auswechseln eben schnell einen Controller eine Größenordnung schneller machen kann. Spätestens beim 3. Auslöten riskiert man sonst oft die dünnen Leiterbahnen...

Auch wenn es im ersten Moment hübscher und kleiner aussieht: SO8 ist fein für die Massenproduktion, aber wenn man sich mit Elektronik ein wenig auskennt, wünscht man sich im Labor doch viel zu oft, daß man für speziell diesen oder jenen Zweck doch mal eben etwas ändern könnte.

Somit kommt SMD bei mir eigentlich nur da zum Zuge, wo es nichts anderes gibt (oder wegen HF nichts anderes geht) oder wo Platz wirklich ein Problem ist. Der AD817 ist zudem mit GBW=50MHz auch so ziemlich an der Grenze dessen angesiedelt, wo ein DIP-Sockel noch Sinn macht.

Gruß, Jürgen

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Jürgen Appel

Jürgen Appel wrote: ...

Besorg Dir einen Heissluftkolben, und das Ausloeten von SOT23, (S)SOP und SO bis mind. SO16 geht viel einfacher, als jeden Pin einzeln freizukaempfen. Wenn es groesser wird, ueberleg Dir die Anschaffung einer Heizplatte...

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Uwe Bonnes                bon@elektron.ikp.physik.tu-darmstadt.de

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Uwe Bonnes

Uwe Bonnes schrieb:

[DIP auswechseln vs. SMD auslöten]

Schon klar, daß alles mit gutem Werkzeug einfacher ist. Wenn so ein Fall (>SO8) wirklich ansteht und die Methode mit drübergelöteter Entlötlitze nicht mehr greift, haben unsere Elektroniker ja auch professionelles Werkzeug parat. Nur ist es doch immer noch riskanter und auch deutlich umständlicher als ein gesockeltes IC zu tauschen, was meist ohne Ausbau des Boards möglich ist. Bei der Heizplatte darf man dann ja sogar gleich großflächig neubestücken...

Gruß, Jürgen

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Jürgen Appel

Kai-Martin Knaak schrieb:

Aus dem LT1363 Datenblatt: "The LT1363 may be inserted directly into AD817, AD847, EL2020, EL2044, and LM6361 applications improving both DC and AC performance, provided that the nulling circuitry is removed. The suggested nulling circuit for the LT1363 is shown below. ..."

Reichelt "Artikel-Nr.: LT 1363 CS8" 4,45 EURO

mfg Yanti

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Yanti

Ah. Daran hatte ich in der Tat nicht gedacht. Extra dickes Kupfer fällt bei unseren Mini-Stückzahlen extra stark im Preis auf :-|

Bei einigen Anwendungen haben die hohen Frequenzanteile nur geringen Hub und nur DC muss den vollen Hub fahren können. Allerdings wäre es schon dumm, wenn ein paar hunderrt Millisekunden Regelschwingung den Opamp abrauchen lassen würden.

Ok, das ist eine Alternative. An der Stelle fehlt mir allerdings die langjährige Endstufen-Erfahrung. Würde man sowas mit FETs, oder mit normalen Transistoren angehen? MOSFETS in TO220 haben auch wieder eine Kapazität von ein paar Hundert pF. Dafür entfällt die Sorge um den Ruhestrom.

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Kai-Martin Knaak

Jürgen Appel schrieb:

Hallo,

ich kann Dir ja Deine Vorliebe für das DIP Gehäuse nachfühlen, aber bei vielen modernen ICs hat man gar nicht die Wahl, es gibt sie nicht im DIP Gehäuse.

Bye

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Uwe Hercksen
[AD817]

Den hatte ich wegen der DIP-Bauform nicht im Suchraster. Die SMD- Versionen sind bestenfalls mit den üblichen Randbedingungne aus USA herbeifliegbar. Ich hatte auf etwas von der Reichelt-Klasse gehofft.

Ich _bin_ die nächste Annäherung an eine Elektronikwerkstatt hier. Und ich mache nicht um 15:30 Schluss :->

SO8 löte ich nicht aus, sondern ich amputiere die Beine mit einem Teppichmesser. Die Lötreste kann man mit einer fetten Lötspitze ohne Gefährdung der Pads zur Seite wischen. Richtig praktisch ist eine Auslötpinzette. Die setzt man an und hebt das Bauteil ab. Normalerweise überlebt es die Behandlung sogar. Einziger Nachteil ist der Preis für das Werkzeug. Dafür kann man eine Menge Opamps amputieren.

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Kai-Martin Knaak

Danke! Auf so etwas hatte ich gehofft. Im gelben Katalog gibts den unter 41 S 6994 in PDIP und in SO8.

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Kai-Martin Knaak

Auf die 30 V bin ich nicht festgelegt. Bei Piezo-Geschichten wünscht man sich immer so viele Volts wie möglich...

TLE2141 und AD8531 scheinen deutlich weniger in die Boutique zu gehören als die meisten anderen bisher genannten. In Hunderter-Stückzahlen kommen sie selbst bei Farnell deutlich unter 1 EUR und sind im Tausenderbereich vorrätig. Der AD8531 bekommt bei mir Minuspunkte weil er nur maximal 6V Versorgung an Single-Supply erlaubt. OPA2364 ist noch mehr auf der Niederspannungsseite und kommt nur bis 5.5V. Beim TLE2141 sind es immerhin +/- 22V

Danke für die Tipps.

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Kai-Martin Knaak

Es ist eher das Quaelen eines SO8 oder gar TSSOP, wo dann krampfhaft versucht wird, die Waerme ueber ein Thermal Pad oder ueber den Lead Frame rauszubringen. Was i.d.R. nur unter idealen und oft unrealistischen Bedingungen wie im Datenblatt funktioniert (2oz Kupfer, keine Thermal Reliefs, Vollmond, usw.)

Das sollte gehen. Was haengt an DC Last dran? Wenn es wenig ist, geht der alte Trick mit Serien-R, R von Last zum IN-, einige hundert pF vom Output Pin nach IN-.

Einige hundert pF sind nicht schlimm, etwas Ruhestrom brauchst Du aber auch bei FETs. Bei Folgern gibt's Trick Siebzehn: Wenig bis gar kein Ruhestrom und Widerstand von den Gates zu den Sources (oder eben Basis nach Emitter). Dann liefert der Opamp kleine Aussteuerungen und bei starken uebernehmen die Transistoren.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Kai-Martin Knaak :

Der treibt bei mir auch ein paar nF Kabel. Vorher lag der INA118 direkt am Kabel - der neigte durch EMV-Einwirkung zum Schwingen (aber erst durch die EMV). Jetzt läuft das ganz sauber.

M.

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Matthias Weingart

Hatte ich auch gerade, obwohl diesmal eine Lasergeschichte. Dieser hat abs max 44V, obwohl er bei schnellen Sachen natuerlich nicht passt, nur so fuer Deine "Koennte mal noetig sein" Liste:

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Joerg

Kai-Martin Knaak schrieb:

OPA454 könnt' ja mehr (und hat "thermal shutdown", aber dann mußt Du Dich um die Beherrschung der Kapazität selbst kümmern. Dürfte aber nicht so problematisch sein.

BTW: Jetzt ist mir wieder die Bezeichnung bei LT eingefallen: Die nennen das "C-Load", da gibt's säckeweise.

Servus

Oliver

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Oliver Betz, Munich
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Oliver Betz

Kai-Martin Knaak schrieb:

Die werden seit ca. 2004 nicht mehr hergestellt. Ich hatte die gerne verwendet, da sie ausgesprochen gutmütig reagieren. Haben/ hatten aber nur eine recht kleine Leerlaufverstärkung. Circa zu dieser Zeit habe ich RAP auf einer Konferenz mal direkt angesprochen, er konnte aber nicht erklären, warum man die Teile nicht mehr herstellt. Waren aber recht teuer.

Scheint der Nachfolger zu sein, mit nachgerüsteter Symmetrie auf RRIO gequält. Achtung, auch hier recht kleine open loop Verstärkung. Für Präzisionsanwendungen und/oder höhere Verstärkung müsste man ihn in einen über-alles-Loop reinnehmen, d.h. lediglich als Nachbrenner für einen präziseren Opamp verwenden.

Preis im Vergleich zum Vorgänger verdächtig tief.

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mfg Rolf Bombach
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Rolf_Bombach
[LM8261 / LM8272]

Das Datenblatt gibt als mögliches Anwendungsfeld Treiber für TFT-Anzeigen an. Wenn der Chip tatsächlich im großen Stil dafür eingesetzt wird, könnte das eine Erklärung sein.

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Kai-Martin Knaak

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