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Hallo,

momentan verstehe ich die Welt nicht mehr.
Da baut man einen Audio-Verstärker auf dem Steckboard auf und er funktioniert.
Ein paar Bauteilwerte hier und da geändert, um die Stabilitätsgrenzen des Systems herauszufinden.
Mit den gewählten Bauteilen funktioniert er sicher und stabil.

Dann der Aufbau auf einer Lochrasterplatine. Erste Inbetriebnahme: Er schwingt wie Sau.
Alles Mögliche kontrolliert und geändert, bis mir auffiel, dass ich ein Bauteil auf dem Steckboard
noch nicht hatte. Dieses ausgelötet und siehe da, er funktioniert!

Nur warum, dass verstehe ich nicht.
Normalerweise baut man diesen kleinen Kondensator vom OpAmp-ausgang zum invertierenden Eingang um

A) die obere Grenzfrequenz tiefer zu legen (bei mir sollten es 3kHz sein, daher 3,3nF)
B) die Stabilität zu erhöhen, indem man die Verstärkung für hohe Frequenzen verringert.

Der verwendete Kondensator war ein Keramik-C wegen des benötigten Rasters von 2,5mm.
Warum wird der TDA2030 dabei instabil?

Mikee

» Hallo,
»
» momentan verstehe ich die Welt nicht mehr.
» Da baut man einen Audio-Verstärker auf dem Steckboard auf und er
» funktioniert.
» Ein paar Bauteilwerte hier und da geändert, um die Stabilitätsgrenzen des
» Systems herauszufinden.
» Mit den gewählten Bauteilen funktioniert er sicher und stabil.
»
» Dann der Aufbau auf einer Lochrasterplatine. Erste Inbetriebnahme: Er
» schwingt wie Sau.
» Alles Mögliche kontrolliert und geändert, bis mir auffiel, dass ich ein
» Bauteil auf dem Steckboard
» noch nicht hatte. Dieses ausgelötet und siehe da, er funktioniert!
»
» Nur warum, dass verstehe ich nicht.
» Normalerweise baut man diesen kleinen Kondensator vom OpAmp-ausgang zum
» invertierenden Eingang um
»
» A) die obere Grenzfrequenz tiefer zu legen (bei mir sollten es 3kHz sein,
» daher 3,3nF)
» B) die Stabilität zu erhöhen, indem man die Verstärkung für hohe Frequenzen
» verringert.
»
» Der verwendete Kondensator war ein Keramik-C wegen des benötigten Rasters
» von 2,5mm.
» Warum wird der TDA2030 dabei instabil?
»
» Mikee
»
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http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/25043/STMICROELECTRONICS/TDA2030.html
siehe Seite 5/ Fig. 13 und auf Seite 7 ist die Erklärung mit Werten.

» Warum wird der TDA2030 dabei instabil?

Der TDA2030 ist kein "normaler" Opamp, das wird schnell klar wenn man sich das Datenblatt des L165 ansieht, die beiden haben das gleiche Die drin.

Du hast zum einen das Boucherot-Glied weg gelassen, und zum zweiten den Widerstand in Serie zu deinem Gegenkopplungskondensator. Letzteres wird leider in neueren Versionen des Datenblatts nicht mehr richtig erwähnt, greif dir deshalb ein Datenblatt aus der Zeit als die Bude noch SGS-Thomson hieß.

» Du hast zum einen das Boucherot-Glied weg gelassen, und zum zweiten den
» Widerstand in Serie zu deinem Gegenkopplungskondensator.

Das Boucherot-Glied ist schon drin, ich habe habe es nur im Bild weggelassen, habe auch keine Betriebsspannungen gezeichnet.

Aber der Hinweis im Datenblatt auf mind. 24dB Verstärkung scheint der Knackpunkt zu sein, bzw. den von Dir erwähnten Widerstand.

Mikee

» mind. 24dB Verstärkung

Du hast 27dB eingestellt.

» » mind. 24dB Verstärkung
»
» Du hast 27dB eingestellt.

Hallo,

ja, aber der Kondensator zieht die Verstärkung ab 3kHz auf 0dB runter, d.h. schon bei 6kHz habe ich nur noch 21dB und das scheint die Instabilität zu erzeugen.

Mikee

» ja, aber der Kondensator zieht die Verstärkung ab 3kHz auf 0dB runter, d.h.
» schon bei 6kHz habe ich nur noch 21dB und das scheint die Instabilität zu
» erzeugen.

So einfach kannst du das nicht rechnen, man Phasenreserve.

» So einfach kannst du das nicht rechnen, man Phasenreserve.

Könntest Du mir das mal erklären, wie man das berechnet?
Ich weiß zwar wovon Du redest, aber konkret berechnen kann ich das nicht. Gerne auch am Beispiel eines "normalen" OpAmps, z.B. µ741 oder NE5534.
Letzterer braucht auch eine Mindestverstärkung von drei, damit er funktioniert oder man muss ihn extern phasenkorrigieren.
Ich bin gespannt!

Mikee

» » So einfach kannst du das nicht rechnen, man Phasenreserve.
»
» Könntest Du mir das mal erklären, wie man das berechnet?

sloa020a von TI.

Vielleicht hilft Dir das weiter:

http://www.mwselektronik.net/schaltungen/TDA2003.html

» Dann der Aufbau auf einer Lochrasterplatine. Erste Inbetriebnahme: Er
» schwingt wie Sau.
» Alles Mögliche kontrolliert und geändert, bis mir auffiel, dass ich ein
» Bauteil auf dem Steckboard
» noch nicht hatte. Dieses ausgelötet und siehe da, er funktioniert!
» Nur warum, dass verstehe ich nicht.
» Normalerweise baut man diesen kleinen Kondensator vom OpAmp-ausgang zum
» invertierenden Eingang um
»
» A) die obere Grenzfrequenz tiefer zu legen (bei mir sollten es 3kHz sein,
» daher 3,3nF)
» B) die Stabilität zu erhöhen, indem man die Verstärkung für hohe Frequenzen
» verringert.

» Warum wird der TDA2030 dabei instabil?

Weil B) nicht stimmt. Das Verringern der (äußeren) Verstärkung bei hohen Frequenzen erhöht die innere Verstärkung (Schleifenverstärkung), so dass der IC auch bei hohen Frequenzen noch die Schwingbedingung erfüllen kann (Phasendrehung 180° + Schleifenverstärkung knapp über 1).

» » B) die Stabilität zu erhöhen, indem man die Verstärkung für hohe
» Frequenzen
» » verringert.
»
» Weil B) nicht stimmt. Das Verringern der (äußeren) Verstärkung bei hohen
» Frequenzen erhöht die innere Verstärkung (Schleifenverstärkung), so dass
» der IC auch bei hohen Frequenzen noch die Schwingbedingung erfüllen kann
» (Phasendrehung 180° + Schleifenverstärkung knapp über 1).

Hallo,
und genau das verstehe ich nicht.

"Das Verringern der (äußeren) Verstärkung bei hohen Frequenzen ..."
Es sind nur passive Bauteile, da kann nichts Verstärken.
Wenn ich das "äußere" weglasse komme ich im Satz etwas weiter, bevor ich es nicht verstehe:

"Das Verringern der Verstärkung bei hohen Frequenzen erhöht die innere Verstärkung (Schleifenverstärkung)"

Die innere Verstärkung ist doch fix, jedes Datenblatt redet von 100.000facher Verstärkung oder dergleichen. Da wird nie ein Bereich angegeben.
Und diese Verstärkung nimmt dann mit 6dB/Okt. wegen interner Kapazitäten ab, die Grenzfrequenz von z.B. 1MHz gibt an, bei welcher Frequenz die Verstärkung auf eins abgefallen ist. Soweit ok. Das ganze geht auch mit Phasendrehung (0 bis 90°) einher. Auch klar. Wenn der Phasenwinkel 90° erreicht, muss die Verstärkung unter eins liegen, sonst schwingt es. Aber mit dem Kondensator vom Ausgang zum inv. Eingang schaffe ich mir doch ein bisschen Phasenreserve!
Aber irgendwo fehlt mir ein ganz kleines bisschen Verständnis, wo jetzt der Hase im Pfeffer liegt.

Mikee

Du denkst einfach viel zu kompliziert.
Der Verstärker hat eine Leerlaufverstärkung (=ohne Beschaltung), die teilt sich im Betrieb auf die äußere (=die mit der Beschaltung eingestellte, z.B. 20-fach) und auf die innere (=Schleifenverstärkung) auf.

Die Grenzfälle sind offene Schleife = keine Gegenkopplung, keine Schleifenverstärkung, kein Schwingen möglich bzw. totale Gegenkopplung (Spannungsfolger), Schleifenverstärkung = Leerlaufverstärkung -> höchste Schwinggefahr.

Wenn du die äußere Verstärkung durch die Beschaltung absenkst, vergrößerst du die verbleibende innere Verstärkung, also die Schleifenverstärkung. Und nur durch diese kann der Verstärker schwingen. Da die Phasendrehungen mit der Frequenz zunehmen, ist eine hohe Schleifenverstärkung bei hohen Frequenzen genau das, was Instabilität verursacht.

» Der Verstärker hat eine Leerlaufverstärkung (=ohne Beschaltung), die teilt
» sich im Betrieb auf die äußere (=die mit der Beschaltung eingestellte, z.B.
» 20-fach) und auf die innere (=Schleifenverstärkung) auf.
»
» Die Grenzfälle sind offene Schleife = keine Gegenkopplung, keine
» Schleifenverstärkung, kein Schwingen möglich bzw. totale Gegenkopplung
» (Spannungsfolger), Schleifenverstärkung = Leerlaufverstärkung -> höchste
» Schwinggefahr.
»
» Wenn du die äußere Verstärkung durch die Beschaltung absenkst, vergrößerst
» du die verbleibende innere Verstärkung, also die Schleifenverstärkung. Und
» nur durch diese kann der Verstärker schwingen. Da die Phasendrehungen mit
» der Frequenz zunehmen, ist eine hohe Schleifenverstärkung bei hohen
» Frequenzen genau das, was Instabilität verursacht.


Hallo,
dann gestatte mir noch eine letzte Frage:
Die Datenblattapplikation gibt an 22k zu 680R als äußere Verstärkungsbeschaltung (33-fache Verstärkung).
Da ich nicht ganz so viel benötige, habe ich 15k zu 680R gewählt, was aber immer noch über der geforderten Mindestverstärkung von 24dB liegt.
Wenn ich Dich richtig verstanden habe, müsste der Verstärker bei 100k zu 680R deutlich stabiler arbeiten, da die äußere Verstärkung größer und damit die innere kleiner würde (damit geringere Schwingneigung).
Dass damit einhergehend die obere Grenzfrequenz sinkt, ist klar. Ist aber kein Problem, ich benötige ja nur 3kHz maximal.

Mikee

» Wenn ich Dich richtig verstanden habe, müsste der Verstärker bei 100k zu
» 680R deutlich stabiler arbeiten, da die äußere Verstärkung größer und damit
» die innere kleiner würde (damit geringere Schwingneigung).

Ja.