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Hallo Leute

Hätte mal ne Frage zur Frequenzgagskompensation beim OPV.

Hab mir bei den FAQ's das Sheet OP Amps for everyone von Texas Instruments runtergeladen und mir dort die Frequenzgangskompensation mal angeschaut. So wie ich das verstanden habe, ist die beste Möglichkeit einer Frequenzgagskompensaton ein RC-Glied am negatinven Eingang, das nach GND geschaltet wird( Lead-Lag Compensation).
Die zweite Möglichkeit wäre ein Kondensator parallel zum Rückkoppelwiderstand, das verringert jedoch die Bandbreite.
Stimmt das so?

Nun meine Frage zur Lead-Lag Kompensation:
Durch Kapazitäten in der Zuleitung füge ich einen zusätzlichen Pol ein(1/RC), der mein System instabiel macht. Durch das RC Glied erzeuge ich nen eine Nullstelle[(1/RG+R)*C], die die Phasenverminderung der Polstelle kompensiert.
So weit so gut.
Nur was ist, wenn mein System nicht durch die Kapazitäten der Zuleitung sondern durch meine Rückkoplung instabil wird?
Wenn ich die Verstärkung des geschlossenen Kreises kleiner mache, steigt ja die Verstärkung meines offenen Kreises.
Der OPV besitzt ja 2 Polstellen[(1/tau1) und 1(tau/2)], und die Amplitude muss die 0 DB Linie geschnitten haben, bevor die 2. Polstelle des OPV's(1/tau2) ihre -90° Phasenverschiebung erreicht hat.Da dies zusammen mit der ersten Polstelle ja -180 Grad ergeben würde. Dadurch das ich jetzt durch meine Rückkoplung die Verstärkung des offenen Kreises erhöht habe, braucht die Amplitude ja länger bis sie die 0 dB Linie geschnitten hat. Somit kann es ja sein, dass zuerst die -180° Phasenverschiebung erreicht werden, bevor meine Amplitude die 0 DB Linie schneidet. Somit hilft mir hier die Lead-Lag Kompensation auch nicht weiter, da diese lediglich die Polstelle der Zuleitungskapazität neutralisiert, oder hab ich da was falsch verstanden?

Gruß Enton

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Da säuft man den ganzen Tag und wird trotzdem nicht für voll genommen

» Hallo Leute
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» Hätte mal ne Frage zur Frequenzgagskompensation beim OPV.
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» Hab mir bei den FAQ's das Sheet OP Amps for everyone von Texas Instruments
» runtergeladen und mir dort die Frequenzgangskompensation mal angeschaut. So
» wie ich das verstanden habe, ist die beste Möglichkeit einer
» Frequenzgagskompensaton ein RC-Glied am negatinven Eingang, das nach GND
» geschaltet wird( Lead-Lag Compensation).
» Die zweite Möglichkeit wäre ein Kondensator parallel zum
» Rückkoppelwiderstand, das verringert jedoch die Bandbreite.
» Stimmt das so?

Ja. Diese Kapazität lässt sich aber nicht vollständig vermeiden, und genau um *die* handelt es sich, wenn von "stray capacitance", also Streu- oder Zuleitungskapazität gesprochen wird. Dadurch wird ein weiterer ( "externer" ) Pol eingeführt, der häufig/meist unterhalb des 1. internen Pols (1/tau1) des OpAmps liegt. Die u.a. lead-lag-Kompensation ist speziell dafür gedacht, die durch diesen externen Pol verursachte Phasenverschiebung zu neutralisieren.

» Nun meine Frage zur Lead-Lag Kompensation:
» Durch Kapazitäten in der Zuleitung füge ich einen zusätzlichen Pol
» ein(1/RC), der mein System instabiel macht. Durch das RC Glied erzeuge ich
» nen eine Nullstelle[(1/RG+R)*C], die die Phasenverminderung der Polstelle
» kompensiert.
» So weit so gut.
» Nur was ist, wenn mein System nicht durch die Kapazitäten der Zuleitung
» sondern durch meine Rückkoplung instabil wird?
» Wenn ich die Verstärkung des geschlossenen Kreises kleiner mache, steigt
» ja die Verstärkung meines offenen Kreises.
» Der OPV besitzt ja 2 Polstellen[(1/tau1) und 1(tau/2)], und die Amplitude
» muss die 0 DB Linie geschnitten haben, bevor die 2. Polstelle des
» OPV's(1/tau2) ihre -90° Phasenverschiebung erreicht hat.Da dies zusammen
» mit der ersten Polstelle ja -180 Grad ergeben würde. Dadurch das ich jetzt
» durch meine Rückkoplung die Verstärkung des offenen Kreises erhöht habe,
» braucht die Amplitude ja länger bis sie die 0 dB Linie geschnitten hat.
» Somit kann es ja sein, dass zuerst die -180° Phasenverschiebung erreicht
» werden, bevor meine Amplitude die 0 DB Linie schneidet. Somit hilft mir
» hier die Lead-Lag Kompensation auch nicht weiter, da diese lediglich die
» Polstelle der Zuleitungskapazität neutralisiert, oder hab ich da was
» falsch verstanden?
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» Gruß Enton

Dadurch neutralisiert sie eben die durch die Streukapazität im Zusammenhang mit der Gegenkopplung sonst zustandekommende Phasenverschiebung, sodass diese bis zum 1. (internen) Pol (1/tau1) erst 45° beträgt (und bei 1/tau2 dann 135°). *Ohne* diese Lead-Lag Kompensation hätte man schon bei dem durch die Streukapazität im Zusammenhang mit der Gegenkopplung zusätzlich eingeführten ( "externen" ) Pol eine Phasenverschiebung von 45°, bei 1/tau1 dann schon 135°, also (dort schon) nur noch wenig Phasenspielraum. Diese Kompensationsmethode ist also lediglich dazu gedacht, den zusätzlichen unerwünschten Einfluss des Gegenkopplungsnetzwerkes - weil dieses einen weiteren zusätzlichen Pol in die Gesamtschaltung einfügt - auf den Phasengang der gegengekoppelten Schaltung zu unterdrücken.
HTH
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Gruß, erikl

» Diese Kompensationsmethode ist also
» lediglich dazu gedacht, den zusätzlichen unerwünschten Einfluss des
» Gegenkopplungsnetzwerkes - weil dieses einen weiteren zusätzlichen Pol in
» die Gesamtschaltung einfügt - auf den Phasengang der gegengekoppelten
» Schaltung zu unterdrücken.

Wieso bringt mir das Gegenkopplungsnetzwerk einen zusätzlichen Pol ein? Durch die Streukapazität bekomme ich doch einen Pol, den ich mit dem RC-Glied kompensiere. Das Gegenkopplungsnetzwerk macht mir ja keinen Pol. Vielmehr bekomme ich ja durch das RC-Glied im zusammenhang mit der Gegenkopplung eine Nullstelle.

Mein Problem ist aber eigentlich ein anderes.
Wenn ich einen OPV habe, der nur bis zu einer Verstärkung von z.B. 10 Teilkompensiert ist, ich ihn aber mit einer Verstärkung von 1 betreiben will, wie kann ich ihn dann extern kompensieren?
Die Lead-Lag Kompensation kann ja hier nicht die Lösung sein, da sie nur die Streukapazität kompensiert.
Das einzige was dazu im Sheet von Ti stand, ist das man die Verstärkung des geschlossenen Kreises erhöhen kann, um es stabil zu machen. Das geht hier aber nicht, da ich ja dann keine Verstärkung von 1 mehr habe. Die 2. Möglichkeit wäre einen Dominanten Pol zu erzeugen(z.B. durch einen großen Lastkondensator), so das die Amplitude schon beim ersten Pol des OPV's(1/tau1) die 0 dB linie schneidet, und so die -180° nie erreicht werden. Damit hab ich aber so gut wie keine Bandbreite mehr. Da muss es doch irgend ne geschicktere Lösung geben,oder?
Es gibt ja auch intern vollkompensierte OPV's mit relativ großer Bandbreite, dann muss das doch auch irgendwie extern gehen.

Gruß Enton

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Da säuft man den ganzen Tag und wird trotzdem nicht für voll genommen

» Wieso bringt mir das Gegenkopplungsnetzwerk einen zusätzlichen Pol ein?

Durch die unvermeidlichen Streukapazitäten des Gegenkopplungs-Netzwerks
(bei hochohmigen Gegenkopplungswiderständen).

» Durch die Streukapazität bekomme ich doch einen Pol, den ich mit dem
» RC-Glied kompensiere.

Richtig, s.o.

» Das Gegenkopplungsnetzwerk macht mir ja keinen Pol.

Doch, u.U. schon, s.o.

» Vielmehr bekomme ich ja durch das RC-Glied im zusammenhang mit der
» Gegenkopplung eine Nullstelle.

Ja, damit kompensiert man den o.a. Pol der Gegenkopplung.

» Mein Problem ist aber eigentlich ein anderes.
» Wenn ich einen OPV habe, der nur bis zu einer Verstärkung von z.B. 10
» Teilkompensiert ist, ich ihn aber mit einer Verstärkung von 1 betreiben
» will, wie kann ich ihn dann extern kompensieren?
» Die Lead-Lag Kompensation kann ja hier nicht die Lösung sein, da sie nur
» die Streukapazität kompensiert.

Richtig.

» Das einzige was dazu im Sheet von Ti stand, ist das man die Verstärkung
» des geschlossenen Kreises erhöhen kann, um es stabil zu machen. Das geht
» hier aber nicht, da ich ja dann keine Verstärkung von 1 mehr habe.

Auch richtig

» Die 2. Möglichkeit wäre einen Dominanten Pol zu erzeugen(z.B. durch einen großen
» Lastkondensator), so das die Amplitude schon beim ersten Pol des
» OPV's(1/tau1) die 0 dB linie schneidet, und so die -180° nie erreicht
» werden. Damit hab ich aber so gut wie keine Bandbreite mehr.

Stimmt auch.

» Da muss es doch irgend ne geschicktere Lösung geben,oder?
» Es gibt ja auch intern vollkompensierte OPV's mit relativ großer
» Bandbreite, dann muss das doch auch irgendwie extern gehen.

AFAIK geht das nur mit "Pole-Splitting" und einer der gewünschten Verstärkung angepassten Frequenzgang-Korrektur, und auch nur bei OpAmps, bei denen die Anschlüsse für den Kompensationskondensator herausgeführt sind, s. z.B. Tietze-Schenk, Kap. 5.2 , S. 522 ff (12. Auflage).

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Gruß, erikl

Dank dir.

Nach 2 Tage langem Kampf habs jetzt sogar ich kapiert

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Da säuft man den ganzen Tag und wird trotzdem nicht für voll genommen

» Dank dir.
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» Nach 2 Tage langem Kampf habs jetzt sogar ich kapiert

Na prima, dann war die Mühe zwar umsonst aber doch nicht vergebens!
Und schön, dass Du Dich bedankt hast ; kommt leider nicht immer vor!

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Gruß, erikl