Forum
Board-AnsichtOpAmp mit RC in Gegenkopplung (Elektronik)
verfasst von schaerer
, Kanton Zürich (Schweiz), 01.05.2009, 19:49 Uhr
Hallo Mark2211,
» ich habe folgende Schaltung vorliegen (s.u.), die ich aber nicht ganz
» verstehe. An Vin liegt ein 40kHz Sinus. Im Prinzip ja ein
» nichtinvertierender Verstärker. Ich habe mir sagen lassen, die
» "Tiefpass-Beschaltung" wäre dazu da, um Schwingungen des OPV oberhalb von
» 80 kHz zu verhindern.
Das nimmt mich auch wunder, wieso das ein Schwingen bei 80 kHz verhindern soll, weil ich habe rasch das R7C6-Tiefpassfilter nachgerechnet. Die Tiefpass-Grenzfrequenz liegt bei 159 kHz, wie ich ausgerechnet habe.
Die Grenzfrequenz des Opamp LM358 liegt, wie beim grossen Bruder LM324, bei Einheitsverstärkung (Gain=1) bei 1 MHz. Hier, weil Gain = 2, beträgt die Grenzfrequenz noch immer 500 kHz, hauptsaechliche gegeben durch die interne Frequenzgang-Kompensation, die diesen Opamp, wie bereits XY andeutete, unitygainstable (Gain=1 stabil) macht.
Durch diese 500 kHz ist die effektive Grenzfrequenz etwas niedriger als die 159 kHz, aber niemals nur oder weniger als 80 kHz. Und das heisst, ein Quasi-Sinussignal auf 40 kHz mit einem kleinen Anteil mit 80 kHz, wird dieser Anteil nicht nennenswert bedämpft.
Oszillieren bringst Du diesen Opamp eigentlich nur, wenn Du ihn am Ausgang direkt mit zuviel Kapazitaet belastest. Ein langes abgschirmtes Kabel könnte das verursachen. In diesem Fall, in Serie zum Ausgang ein Widerstand von wenigen 100 Ohm schalten. Man muss so etwas ausprobieren! Dabei hilft nur grad ein Kondensator im Gegenkopplungspfad meist nicht.
Es gibt für dieses Problem allerdings einen speziellen Trick, den man als Lead-Kompensation bezeichnet. Mehr dazu liest Du hier:
"Operationsverstärker II: Die Gain- und DC-Offsetabstimmung und die kapazitive Belastung (Lead-Kompensation)"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa2.htm
Siehe Kapitel "Die kapazitive Last am Ausgang des Opamp (Lead-Kompensation)" mit Bild 9
So und jetzt zum Hochpassfilter aus R8 und C5 mit einer neidrigen Grenzfrequenz von 7.23 Hz. Daraus schliesse ich, dass die Schaltung eine Single-Supply-Anwendung ist, was aber nur dann funktioniert, wenn der 40-kHz-Sinusspannung die halbe Betriebsspannung als Arbeitspunkt-Spannung überlagert ist.
» Wie komme ich auf die Grenzfrequenz und wieso sind C5 und C6 so
» dimensioniert, wie sie sind?
Zuerst musst Du verstehen, woraus der passive Hoch- und Tiefpass berechnet wird. Zuständig fuer den Hochpass ist alleine R7 und C16 und fuer den Tiefpass alleine R8 und C5.
Warum? Ganz einfach, der invertierende Opamp-Eingang hat stets die virtuelle Spannung die dem Wert der Spannung am nichtinv. Eingang entspricht. Das bedeutet, dass der invertierende Eingang des Opamp regelungstechnisch auf einen sehr niederohmigen Wert, oft praktisch Null Ohm, gesetzt wird. Das trennt die widerstands- bzw. impedanzseitige Betrachtung zwischen der Seite links und rechts von der "virtuellen Mauer".
Die Formeln fuer diese einfachen passiven Hoch- und Tiefpässe sind ganz einfach: f = 1 / (2 * PI * R *C)
Ich habe mal einen Elektronik-Minikurs gschrieben, der die Rauschminimierung mittels Begrenzung des Frequenzbandes (Tiefpassfilterung) beschreibt. Da gibts mit Bild 7 eine Situation mittels Filteraufspittung (R2 mit C1 und R5 mit C2), zu der die genau selbe Betrachtung gilt, wie ich eben beschrieben habe:
"Rauschdämpfung mit Tiefpassfilter"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/noise1.htm
Kapitel "Filter gleich im Verstärker implementiert".
» Ne Formel dafür wäre echt super! Ich hoffe ihr könnte mir auch am 1. Mai
» helfen, ich stehe echt auf dem Schlauch 
Am 1. Mai, an dem man sich erst recht an die sozialen Pflichten erinnern sollte, erst recht, Genosse Mark2211. 
--
Gruss
Thomas
Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9
Gesamter Thread:
, 01.05.2009, 19:49, 02.05.2009, 20:18, 03.05.2009, 09:01, 03.05.2009, 20:40