OPV treibt kapazitive Last

Hallo Simone,

"Simone Winkler" schrieb im Newsbeitrag news:4204c13b$ snipped-for-privacy@e-post.inode.at...

(kleinen)

werden,

kleine

zusammentrifft.

diese Schaltung wird benutzt, um die Stabilität nichtinvertierender Verstärker bezüglich Lastkapazität zu verbessern. Es gibt eine andere Schaltung für invertierende, die aber deutlich abweicht. In diesem Fall wird R_S direkt in den Ausgang des OP gelegt, bevor die Rückkopplung angreift.

Ob Deine Schaltung auch bei invertierender Verstärkung wirkt, kann ich so von vornherein nicht sagen, aber rein intuitiv gesehen schon.

(funktioniert!)

Habe ich nicht ganz verstanden, R_S so wie oben oder einfach nur in Reihe zur Lastkapazität? Beides wäre sinnvoll.

also

wandert.

Ich glaube, Du hast den reellen Innenwiderstand des OP-Modells vergessen, der steht im Datenblatt und wenn nicht, kann man vielleicht 'nen groben Schätzwert von 100 Ohm annehmen. Ohne den kannste beliebig große kapazitive Lasten ohne Stabilitätsprobleme an den Ausgang hängen. Der Witz ist ja, daß sich mit diesem Innenwiderstand und der Lastkapazität in der Leerlaufverstärkung eine weitere Polstelle bildet, die dann zur Instabilität führen kann.

Magie? ;-)

mfg. Winfried

[...]

Ich habe ein Bild der Schaltung (im Prinzip, also ohne Werte) auf

gestellt. Das sollte eigentlich schon die Lösung für einen invertierenden Verstärker sein.

Aber wenn ich den OPV bereits als Tiefpaß modelliert hab? Zwar nur 1. Ordnung, aber...? Wie ist der Ausgangswiderstand miteinzubeziehen? Einfach die Ausgangsspannung vor dem Ausgangswiderstand ansetzen und ihn so mitrechnen? Lt. Datenblatt hat mein Ausgangswiderstand einen Wert von 3 mOhm. Sehr suspekt.... Das ist der AD797 von Analog Devices.

Habe grad übrigens auch ein interessantes Tool gefunden:

Hilft mir zwar nicht bei der Berechnung, ist aber trotzdem sinnvoll.

Simone

Hallo Simone,

"Simone Winkler" schrieb im Newsbeitrag news:42050f9d$ snipped-for-privacy@e-post.inode.at...

so

Reihe

ok, die Schaltung ist soweit bekannt, beziehen wir uns also drauf.

vergessen,

In Wirklichkeit kommen da vielleicht mehr als 10 Pole hinzu, aber das kannste nicht mehr berechnen. Mit 2 Polstellen kommst Du nur asymptotisch an den Stabilitätsrand, aber dann mußte schon 'ne quadratische Gleichung lösen. Bei 3 Polstellen schon Cardan'sche Gleichung, horrender Aufwand, die Wurzelortskurven würde ich dann numerisch machen, vielleicht Matlab oder eigenes Programm, auch horrender Aufwand :-).

mitrechnen?

Wenn ich Dich jetzt richtig verstanden habe, ja. In Deinem Plan wäre das R0, links davon wäre dann die neue OP-Ausgangsspannung, also 1 Knoten mehr und damit größerer Rechenaufwand.

Ja, das ist dumm. Habe mir das Datenblatt angesehen, die 3 mOHM ist der Ausgangswiderstand bei voller Gegenkopplung als Buffer und bei 1 KHz. Da kann man nur rückrechnen, hab ich mal für Dich getan:

Ro=Ri*(1+V0)

Ri= gemessener Ausgangswiderstand Buffer, hier 3 mOHM V0= offene Schleifenverstärkung bei hier 1 KHz, als Betrag 1.e5

Dabei kommt man auf ca. 300 Ohm, was mir schon etwas viel vorkommt. Bin auch nicht sicher ob das so stimmt, weil V0 komplex ist, bzw. bei 1 KHz rein imaginär. Möglicherweise ist R0 nur der Betrag der obigen Gleichung, aber das gemessene Ri könnte auch nur imaginär sein. Auf jeden Fall ist R0 aber reell hoffe ich. Aber da sieht man mal wieder, die Hersteller schreiben alles Mögliche, nur nicht das was man braucht.

Der Artikel behandelt die Frequenzgangkompensation von OPs, damit sollte man sich unbedingt beschäftigen, wenn man mal wirklich 'ne Schaltung ausbauen möchte.

mfg. Winfried

Hallo Simone,

Was bei solchen Sachen sehr hilft, ist LTSpice von Linear Technology. Mitsamt Opamp Modellen. Oder gueldet so etwas bei einer Diplomarbeit nicht? Wir haetten es zu meiner Zeit gedurft, solange nur am Ende das Projekt auch wie gefordert funktionierte und dokumentiert war. Allerdings hatten wir kaum Zugriff auf Rechner.

Gruesse, Joerg

"Joerg" schrieb im Newsbeitrag news:brbNd.783$ snipped-for-privacy@newssvr24.news.prodigy.net...

Hab ich auch gemacht. :) Allerdings ist genau dieser Effekt im zugehörigen OPV-Modell nicht enthalten...und ich solls natürlich zusätzlich rechnen.

Danke! Simone

Hallo Simone,

"Simone Winkler" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@e-post.inode.at...

[....]

Allerdings

schau mal bei Analog Devices nach Spice-Modellen, ich hab's mal angehängt. Hab dann mal mit Pspice 7.1 Deine Schaltung simuliert und man kann das wunderbar feststellen. Als Innenwiderstand sind da aber eher 40 Ohm statt

300 Ohm zu sehen. Du kannst auch die Hotline von Analog Devices wegen dieser Frage kontaktieren, früher waren die mal gut.

Die OP-Modelle von Analog Devices sind die besten, die ich kenne, ideal sind sie natürlich auch nicht. Die von Texas Instruments, Linear Technologies u.a. kannst Du vergessen, deren Vorteil ist nur, daß der Simulator stabil bleibt.

LTspice kenne ich jetzt nicht, aber benutze mal das Original-Modell, das ich angehängt habe, da geht es. Bei Pspice gibt es das Problem der Demo-Beschränkung, da darfst Du keine Subcircuits (Unterprogramme) benutzen, sondern mußt die im ASCII-Editor selbst flachklopfen. Vielleicht ist das bei LTSpice nicht so.

mfg. Winfried

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• AD797 SPICE Macro-model 10/92, Rev. A

• AAG / PMI

*

• Copyright 1992 by Analog Devices, Inc.

*

• Refer to "README.DOC" file for License Statement. Use of this model

• indicates your acceptance with the terms and provisions in the License

• Statement.

*

• Node assignments

• non-inverting input

• | inverting input

• | | positive supply

• | | | negative supply

• | | | | output

• | | | | | decompensation

• | | | | | | .SUBCKT AD797 1 2 99 50 38 14

*

• INPUT STAGE & POLE AT 500 MHz

• IOS 1 2 DC 50E-9 CIND 1 2 20E-12 CINC1 1 98 5E-12 GRCM1 1 98 POLY(2) 1 31 2 31 (0,5E-9,5E-9) GN1 0 1 44 0 1E-3 CINC2 2 98 5E-12 GRCM2 2 98 POLY(2) 1 31 2 31 (0,5E-9,5E-9) GN2 0 2 47 0 1E-3 EOS 9 3 POLY(1) 22 31 25E-6 1 EN 3 1 41 0 0.1 D1 2 9 DX D2 9 2 DX Q1 5 2 4 QX Q2 6 9 4 QX R3 97 5 0.5172 R4 97 6 0.5172 C2 5 6 3.0772E-10 I1 4 51 100E-3 EPOS 97 0 99 0 1 ENEG 51 0 50 0 1

*

• INPUT VOLTAGE NOISE GENERATOR

• VN1 40 0 DC 2 DN1 40 41 DEN DN2 41 42 DEN VN2 0 42 DC 2

*

• +INPUT CURRENT NOISE GENERATOR

• VN3 43 0 DC 2 DN3 43 44 DIN DN4 44 45 DIN VN4 0 45 DC 2

*

• -INPUT CURRENT NOISE GENERATOR

• VN5 46 0 DC 2 DN5 46 47 DIN DN6 47 48 DIN VN6 0 48 DC 2

*

• GAIN STAGE & DOMINANT POLE AT 7.33 Hz

• EREF 98 0 31 0 1 G1 98 10 5 6 10 R7 10 98 10 E1 99 11 POLY(1) 99 31 -2.294 1 D3 10 11 DX E2 12 50 POLY(1) 31 50 -2.294 1 D4 12 10 DX G2 98 13 10 31 1E-3 R8 13 98 10 G3 99 14 98 13 34.558E-3 G4 99 16 98 98 34.558E-3 G5 14 15 15 14 20E-3 G6 16 17 17 14 20E-3 R9 15 18 400 R10 17 18 400 E3 18 98 16 98 1 R11 16 98 4.3406E8 C5 16 98 50E-12 V1 99 19 DC 2.2542 D5 16 19 DX V2 20 50 DC 2.2542 D6 20 16 DX RDC 14 98 1E15

*

• COMMON-MODE GAIN NETWORK WITH ZERO AT 1.35 kHz

• ECM 21 98 POLY(2) 1 31 2 31 (0,158.11E-3,158.11E-3) RCM1 21 22 1 CCM 21 22 1.1789E-4 RCM2 22 98 1E-6

*

• POLE-ZERO PAIR AT 3.9 MHz/10 MHz

• GPZ 98 23 16 98 1 RPZ1 23 98 1 RPZ2 23 24 0.63934 CPZ 24 98 24.893E-9

*

• NEGATIVE ZERO AT -300 MHz

• ENZ 25 98 23 31 1E6 RNZ1 25 26 1 CNZ 25 26 -5.3052E-10 RNZ2 26 98 1E-6

*

• POLE AT 300 MHz

• GP2 98 27 26 31 1 RP2 27 98 1 CP2 27 98 5.3052E-10

*

• POLE AT 500 MHz

• GP3 98 28 27 31 1 RP3 28 98 1 CP3 28 98 3.1831E-10

*

• POLE AT 500 MHz

• GP4 98 29 28 31 1 RP4 29 98 1 CP4 29 98 3.1831E-10

*

• OUTPUT STAGE

• VW 29 30 DC 0 RDC1 99 31 23.25E3 CDC 31 0 1E-6 RDC2 31 50 23.25E3 GO1 98 32 37 30 25E-3 DO1 32 33 DX VO1 33 98 DC 0 DO2 34 32 DX VO2 98 34 DC 0 FDC 99 50 POLY(2) VO1 VO2 7.56E-3 1 1 VSC1 35 37 0.945 DSC1 30 35 DX VSC2 37 36 0.745 DSC2 36 30 DX FSC1 37 0 VSC1 1 FSC2 0 37 VSC2 1 GO3 37 99 99 30 25E-3 GO4 50 37 30 50 25E-3 RO1 99 37 40 RO2 37 50 40 LO 37 38 10E-9

*

• MODELS USED

• .MODEL QX NPN(BF=2E5) .MODEL DX D(IS=1E-15) .MODEL DEN D(IS=1E-12 RS=6.3708E3 AF=1 KF=1.59E-15) .MODEL DIN D(IS=1E-12 RS=474 AF=1 KF=7.816E-15) .ENDS AD797

Hallo Simone,

Er sollte eindeutig zu sehen sein, wie Winfried sagte. Kapazitive Last bei Opamps ist einer der Hauptgruende, warum manche Neuentwicklung nicht funktioniert. Es ist nicht nur die Schwingneigung, die der Simulator normalerweise eindeutig zeigt. Es ist auch bei schnellen Signalen die Last, die die Endstufe sieht. Ob Logik Chip oder schneller Opamp, damit quaelt man das letzte Transistorpaerchen im Chip manchmal bis es kaputt geht.

Gruesse, Joerg