Instabile Stromsenke; LM358 geht, OP07 schwingt

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Robert Obermayer

Guest
Hallo,

wieder ein Problem mit mehr oder weniger seltsamen Instabilitäten.
Geben ist die Schaltung:
http://www.hobbyelektronik.org/usenet/dse/schalt1.png
OP Versorgung: +-12V, In=0,05V/0V geschaltet mit ca. 100Hz
Mit LM358 und CC=0 erwartungsgemäß instabil:
http://www.hobbyelektronik.org/usenet/dse/358_cc0.jpg
Mit CC=470pf stabil und sauber regelnd:
http://www.hobbyelektronik.org/usenet/dse/358_cc471.jpg (Bild etwas
verwackelt)

Da der 358 alles andere als präzise ist, wollte ich einen besseren OPV
nehmen, den OP07D von BB.
Damit ist das Ganze aber nichtmehr stabil:
CC=470pf:
http://www.hobbyelektronik.org/usenet/dse/op07_cc471.jpg
CC=10nf:
http://www.hobbyelektronik.org/usenet/dse/op07_cc471.jpg (man sieht es
vielleicht nicht besonders gut, aber überall wo die Linie dicker ist,
ist wieder HF drauf)
Auch mit konstanter Vin war die OP07 Schaltung nie stabil, auchnicht mit
CC=1ľf.

Warum läufts mit LM358 problemlos, geht aber mit dem OP07 garnicht?
 
Hallo Robert,

Robert Obermayer wrote:
http://www.hobbyelektronik.org/usenet/dse/schalt1.png
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welches Potential liegt denn an Pad1, Pad2 und Pad3?
Irgendwie hätte ich R2 an der anderen Seite von R3
erwartet.

Grüsse,
Robin
robin@adams-online.de
 
"Robert Obermayer" <coolpc@web.de> schrieb im Newsbeitrag
news:431ec27c$0$18648$14726298@news.sunsite.dk...

Hallo Robert,

Geben ist die Schaltung:
http://www.hobbyelektronik.org/usenet/dse/schalt1.png
OP Versorgung: +-12V, In=0,05V/0V geschaltet mit ca. 100Hz
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Ich vermute mal, dass du einen Fehler in deiner Schaltung hast. Für eine
Stromsenke wird der Spannungsabfall über dem Messwiderstand R3 mit der
Eingangsspannung verglichen. Ich vermute, dass der Punkt PAD2 auf Masse
liegen soll und die Eingangsspannung ebenfalls auf dieses Potential bezogen
sein soll. Dann müsste R2 jedoch am Source-Anschluss des Mosfet liegen.

Gruß,
Alexander
 
Hallo Robert,

Warum läufts mit LM358 problemlos, geht aber mit dem OP07 garnicht?
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weil eben OPs mehr oder weniger empfindlich auf kapazitive Belastungen
reagieren. In Deiner Schaltung kommt aber weder eine Masse noch eine
Stromversorgung vor, so kann das nicht klappen und ich auch nichts konkretes
sagen...

Marte
 
Marte Schwarz wrote:
weil eben OPs mehr oder weniger empfindlich auf kapazitive Belastungen
reagieren.
Welche mit 10k ausreichend isoliert sein müsste.
In Deiner Schaltung kommt aber weder eine Masse noch eine
Stromversorgung vor, so kann das nicht klappen und ich auch nichts konkretes
sagen...
Sorry, hab gemerkt, dass man vor export image speichern sollte, weil
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sonst die letzte gespeicherte, falsche Version abgebildet wird.
Schaltung wurde jetzt berichtigt.
 
Hallo Robert,

sonst die letzte gespeicherte, falsche Version abgebildet wird.
Schaltung wurde jetzt berichtigt.
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Mir ist nicht ganz klar, was Du mit CC erreichen willst. So würde ich sagen,
dass es ein D-Glied in den Regler setzt. Das riecht förmlich nach Schwingen.

Marte
 
Marte Schwarz wrote:
Mir ist nicht ganz klar, was Du mit CC erreichen willst. So würde ich sagen,
dass es ein D-Glied in den Regler setzt. Das riecht förmlich nach Schwingen.
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CC sollte die Verstärkung bei hohen Frequenzen reduzieren, da ab einer
bestimmten Frequenz die Phasenverschiebung durch den FET und dessen
Gatewiderstand zu groß wird, und das ganze dann schwingt (358_cc0,jpg).
 
Hallo Robert,

CC sollte die Verstärkung bei hohen Frequenzen reduzieren, da ab einer
bestimmten Frequenz die Phasenverschiebung durch den FET und dessen
Gatewiderstand zu groß wird, und das ganze dann schwingt (358_cc0,jpg).
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Dann heb das Problem dort, wo es entsteht und mach den Gatewiderstand raus.
Wenn Du unbedingt darauf bestehst, dann mach 10 ohm rein. Deine OPs sind
nicht schnell genug und können auch nicht genug Strom liefern, um den
Gatewiderstand zu rechtfertigen.

Marte
 
"Robert Obermayer" <coolpc@web.de> schrieb:
Warum läufts mit LM358 problemlos, geht aber mit dem OP07 garnicht?
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Welches Signal zeigen die Osziplots? Ist das die Spannung über dem
Messshunt? Und wie sieht denn der Ausgang des OP aus?

An der Schaltung fällt eigentlich nur auf, dass der OP bei einer
Führungsspannung von 0V u. U. übersteuern kann, da der
Gegenkopplungszweig aufgrund des FET nur für positive Spannungen wirkt.
Das würde den Regler zwar nicht schwingen lassen, aber doch ganz
furchtbar langsam machen. Eine Diode parallel zum CC (Kathode am
Ausgang) sollte zumindest dies beheben. Desweiteren erscheint der
Gatevorwiderstand reichlich gross und auch der R2. Damit erhält man
eine doppelte Verzögerung; einmal durch das Gate und einmal durch R2
mit CC. Das könnte möglicherweise die Schwingneigung begünstigen.
Dass das Layout sinnvoll ist und auch Blockkondensatoren an den
richtigen Stellen sitzen, setze ich mal voraus.

--
Es gibt keine Neue Rechtschreibung. Es gibt eine Rechtschreibung und
eine neue Schreibweise. Ausserdem hätte ich lieber eine
Mathematikreform, dann wäre das Rechnen nicht so schwer.
 
Andreas Donner wrote:
"Robert Obermayer" <coolpc@web.de> schrieb:

Warum läufts mit LM358 problemlos, geht aber mit dem OP07 garnicht?


Welches Signal zeigen die Osziplots? Ist das die Spannung über dem
Messshunt?
ja
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Und wie sieht denn der Ausgang des OP aus?
ähnlich
An der Schaltung fällt eigentlich nur auf, dass der OP bei einer
Führungsspannung von 0V u. U. übersteuern kann, da der
Gegenkopplungszweig aufgrund des FET nur für positive Spannungen wirkt.
Das würde den Regler zwar nicht schwingen lassen, aber doch ganz
furchtbar langsam machen. Eine Diode parallel zum CC (Kathode am
Ausgang) sollte zumindest dies beheben. Desweiteren erscheint der
Gatevorwiderstand reichlich gross und auch der R2. Damit erhält man
eine doppelte Verzögerung; einmal durch das Gate und einmal durch R2
mit CC. Das könnte möglicherweise die Schwingneigung begünstigen.
Ok, werde mal mit Rg=1k testen.
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Weniger wollte ich nicht, da die Gatekapazität sonst eher Probleme
macht,und ohne Rg hatte ich eine ca. 10Mhz-Schwingung durch die
Leitungsinduktivität des FETs und dessen Gatekapazität, was aber bekannt
ist, und desshalb steht ja auch überall dass man einen Rg benutzen soll.
Dass das Layout sinnvoll ist und auch Blockkondensatoren an den
richtigen Stellen sitzen, setze ich mal voraus.
Steckbrettaufbau, 100n direkt überm IC, 220ľ daneben, Stromversorgung
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über 2 Bleiakkus mit 20cm Drähten.
Mehr braucht es für einen so "langsamen" OPV eigentlich nicht (GBW=0,4Mhz)?
 
Rainer Ziegenbein wrote:
Hae?

Du schaltest 10k *hinter* den Kondensator und redest von "isoliert"?
Kannst Du das erklaeren?
Ja, weil es um die Gatekapazität geht.
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Der Gegenkopplungskondensator CC ist ja eigentlich keine kapazitive
Last, da dessen anderes "Ende" an einem rel. hochimpedanten Ort ist
(Eingangsimpedanz des OPV ist hoch, und die 22k sind es relativ gesehen
auch).
Außerdem braucht es einen Gatewiderstand, weil der FET sonst schon
alleine schwingt (ca. 10Mhz durch Gatekapazität und Leitungsinduktivitäten).
 
Robert Obermayer wrote:

Marte Schwarz wrote:

weil eben OPs mehr oder weniger empfindlich auf kapazitive
Belastungen reagieren.

Welche mit 10k ausreichend isoliert sein muesste.
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Hae?

Du schaltest 10k *hinter* den Kondensator und redest von "isoliert"?
Kannst Du das erklaeren?

Grusz,
Rainer
 
Marte Schwarz wrote:

CC sollte die Verstärkung bei hohen Frequenzen reduzieren, da ab
einer bestimmten Frequenz die Phasenverschiebung durch den FET
und dessen Gatewiderstand zu groß wird, und das ganze dann schwingt
(358_cc0,jpg).

Dann heb das Problem dort, wo es entsteht und mach den Gatewiderstand
raus. Wenn Du unbedingt darauf bestehst, dann mach 10 ohm rein. Deine
OPs sind nicht schnell genug und können auch nicht genug Strom liefern,
um den Gatewiderstand zu rechtfertigen.
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Ich wuerde erstmal den maximalen Gate-Strom aus Slew-Rate und Gate-
Kapazitaet nachrechnen und dann weitersehen.

Grusz,
Rainer
 
"Robert Obermayer" <coolpc@web.de> schrieb:
Steckbrettaufbau, 100n direkt überm IC, 220ľ daneben, Stromversorgung
über 2 Bleiakkus mit 20cm Drähten.
Mehr braucht es für einen so "langsamen" OPV eigentlich nicht
(GBW=0,4Mhz)?
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Besser zwei Elkos; jeweils von + bzw. - Stromschiene nach GND. Dann
darauf achten, dass der Strommessshunt und der Einspeisepunkt der
Führungsspannung sich in einer gemeinsamen Steckfeder treffen.
Noch was: Einen Serienwiderstand von PAD1 zum +Input mit demselben Wert
wie R2 (wie gesagt 22k sind an dieser Stelle auch reichlich viel) sowie
einen kleinen Kondensator (wenige 100p) direkt vom +Input nach GND
(auch wieder in der gemeinsamen Steckfeder).
Kommt dann die besagte Diode parallel zum CC, damit sich der OP unter
allen Umständen fangen kann, wäre die Sache vom Prinzip her sauber. Der
OP07 ist auch Unity Gain Stable; müsste also eigentlich alles passen.
Wie sieht denn der Lastkreis aus?

--
Es gibt keine Neue Rechtschreibung. Es gibt eine Rechtschreibung und
eine neue Schreibweise. Ausserdem hätte ich lieber eine
Mathematikreform, dann wäre das Rechnen nicht so schwer.
 
Hallo Robert,

Der Gegenkopplungskondensator CC ist ja eigentlich keine kapazitive Last,
da dessen anderes "Ende" an einem rel. hochimpedanten Ort ist
(Eingangsimpedanz des OPV ist hoch, und die 22k sind es relativ gesehen
auch).
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das Problem von CC ist nicht, dass er den Ausgang belasten würde, sondern,
dass Di ein D-Glied in den Regler einbaust, dem Du zuvor mit heftigen
I-Glieder die Geschwindigkeit des Stellgliedes geklaut hast. So etwas wird
selten stabil, das ist reine Glücksache.

Außerdem braucht es einen Gatewiderstand, weil der FET sonst schon alleine
schwingt (ca. 10Mhz durch Gatekapazität und Leitungsinduktivitäten).
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Aber doch keine 10k! Im Zweifelsfall bring den Regler zum Gate und mach die
Leitung kürzer. Ich glaubs nur noch nicht, dass Du mit einem langsamen OP
das Gate zum klingeln bringst (und dann auch noch 10 MHz), selbst bei großen
Leitungslängen. Das würde voraussetzen, dass da richtig Gatestrom fließen
kann, woher soll der denn kommen?

Marte
 
Marte Schwarz wrote:
das Problem von CC ist nicht, dass er den Ausgang belasten würde, sondern,
dass Di ein D-Glied in den Regler einbaust, dem Du zuvor mit heftigen
I-Glieder die Geschwindigkeit des Stellgliedes geklaut hast. So etwas wird
selten stabil, das ist reine Glücksache.
Ein Kondensator von out nach inv. in wirkt doch nicht als D-Glied.
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Wenn von Out nach +in, dann wärs klar, dass das nicht gutgeht.
Aber doch keine 10k! Im Zweifelsfall bring den Regler zum Gate und mach die
Leitung kürzer. Ich glaubs nur noch nicht, dass Du mit einem langsamen OP
das Gate zum klingeln bringst (und dann auch noch 10 MHz), selbst bei großen
Leitungslängen. Das würde voraussetzen, dass da richtig Gatestrom fließen
kann, woher soll der denn kommen?
Anscheinend reichen die Streukapazitäten und Induktivitäten, dass der
Click to expand...
FET schwingt.Manchmal von selber, manchmal erst wenn man einen Tastkopf
ans Gate hält.
Dazu brauchts nichtmal nen OP.Es reicht, wenn man eine konstante
Spannung ans Gate legt, und deren negativer Anschluss nicht direkt am S
ist sondern irgendwo am Laststrom-Weg abgegriffen wird.
 
Robert Obermayer wrote:
Anscheinend reichen die Streukapazitäten und Induktivitäten, dass der
FET schwingt.Manchmal von selber, manchmal erst wenn man einen Tastkopf
ans Gate hält.
Dazu brauchts nichtmal nen OP.Es reicht, wenn man eine konstante
Spannung ans Gate legt, und deren negativer Anschluss nicht direkt am S
ist sondern irgendwo am Laststrom-Weg abgegriffen wird.
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also ich finde, die Schaltung in dem Link ist soweit ok. Falls das
Schwingen wirklich von OP07 kommen sollte, würde ich einen R in Reihe zu
C1 vorschlagen, etwa so groß wie R2, dadurch wird die Phase
zurückgedreht auf 0 bis kurz vor die 1-Frequenz des OP. Wenn das nichts
nützt, könnte man von Gate nach Masse noch eine Kapazität legen, um
einen einfachen dominanten Pol zu erzeugen, der das Verhalten des FET
überfährt. Dieser Pol sollte dann deutlich unterhalb der 1-Frequenz des
OP liegen, würde ich sagen. Dann überschreitet in der geöffneten
Schleife die Phase niemals 90 Grad.

Falls es dann immer noch schwingt, käme der MOSFET alleine in Betracht.
Dieser Fall scheint mir hier vorzuliegen. Irgendwo habe ich was von
Steckbrett gelesen, davon würde ich abraten, besser mit kurzen Drähten
auf Lochrasterplatine löten, ist kein großer Aufwand. Dann _immer_ die
Versorgungen des OP mit C (keramisch und evtl. Elko parallel, z.B.
Tantal) nach Masse legen, dieser Fehler wird immmer wieder gemacht.

Falls es nach all diesen Maßnahmen noch schwingt mit Frequenzen über 1
MHz, wird es der MOSFET alleine sein, Deine Äußerung oben legt es
ziemlich nahe, daß das der wirkliche Grund ist. Instabile
Einzeltransistoren hat man natürlich auch immer sehr schnell. Die
Impedanz im Source könnte es hervorrufen oder eine Induktivität im
Drain. Vielleicht helfen einige 100 pF zwischen Drain und Gate etwas,
aber direkt am Transistor angelötet.

Dann noch wie andere schon ansprachen, wenn Du die volle Präzision des
OP07 wirklich brauchst, solltest Du einen Widerstand mit der Größe von
R2 vor den positiven Eingang setzen, wegen der Biasströme, das ist kein
FET-OP, sondern ein bipolarer. R2 könnte wegen des Offsetstromes auch
besser 2 KOhm sein. Deine Referenzspannung am Eingang mußt Du vom
Innenwiderstand natürlich mit berücksichtigen.

mfg. Winfried
 
Winfried Salomon wrote:
also ich finde, die Schaltung in dem Link ist soweit ok. Falls das
Schwingen wirklich von OP07 kommen sollte, würde ich einen R in Reihe zu
C1 vorschlagen, etwa so groß wie R2, dadurch wird die Phase
zurückgedreht auf 0 bis kurz vor die 1-Frequenz des OP. Wenn das nichts
nützt, könnte man von Gate nach Masse noch eine Kapazität legen, um
einen einfachen dominanten Pol zu erzeugen, der das Verhalten des FET
überfährt. Dieser Pol sollte dann deutlich unterhalb der 1-Frequenz des
OP liegen, würde ich sagen. Dann überschreitet in der geöffneten
Schleife die Phase niemals 90 Grad.
Muss ich mal versuchen.
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Hatte vorher gemerkt, dass die Probleme bei konstantem Vin plötzlich weg
waren wenn der 555 abgeklemmt war.
Vielleicht sind meine Kondensatoren auch kaputt, hab gerade gesehen dass
ich irgend welche FROLYT genommen habe, d.h. DDR-Schrott, da wunderts
mich dann weniger wenn die kaputt sind.
Morgen probier ichs mit neuen Elkos.
Falls es dann immer noch schwingt, käme der MOSFET alleine in Betracht.
Dieser Fall scheint mir hier vorzuliegen. Irgendwo habe ich was von
Steckbrett gelesen, davon würde ich abraten, besser mit kurzen Drähten
auf Lochrasterplatine löten, ist kein großer Aufwand. Dann _immer_ die
Versorgungen des OP mit C (keramisch und evtl. Elko parallel, z.B.
Tantal) nach Masse legen, dieser Fehler wird immmer wieder gemacht.
Der FET alleine ists nicht, das Problem hab ich durch den Gatewiderstand
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schon hinbekommen, außerdem war dessen Problem auch eher bei 10Mhz.
Hab nochmal 100R getestet, macht keinen Unterschied zu 10k.
Werds dann noch mit dem endgültigen FET (IRFP260N) testen, da der IRF530
bei gegebener Pv nicht mitkommt.
Falls es nach all diesen Maßnahmen noch schwingt mit Frequenzen über 1
MHz, wird es der MOSFET alleine sein, Deine Äußerung oben legt es
ziemlich nahe, daß das der wirkliche Grund ist. Instabile
Einzeltransistoren hat man natürlich auch immer sehr schnell. Die
Impedanz im Source könnte es hervorrufen oder eine Induktivität im
Drain. Vielleicht helfen einige 100 pF zwischen Drain und Gate etwas,
aber direkt am Transistor angelötet.
Frequenz ist grob 100Khz, und kommt vermutlich vom OPV.

Dann noch wie andere schon ansprachen, wenn Du die volle Präzision des
OP07 wirklich brauchst, solltest Du einen Widerstand mit der Größe von
R2 vor den positiven Eingang setzen, wegen der Biasströme, das ist kein
FET-OP, sondern ein bipolarer. R2 könnte wegen des Offsetstromes auch
besser 2 KOhm sein. Deine Referenzspannung am Eingang mußt Du vom
Innenwiderstand natürlich mit berücksichtigen.
Ja, wollte ich noch machen, momentan kommt die Spannung von einem
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Teiler, der von einem 555 betrieben wird.
Volle Präzision nicht unbedingt, nur besser als der 358, da der einfach
einen gewaltigen Offset hat, ich möcht halt nur bei Vin=0V einen Strom
kleiner 1mA haben, das geht mit dem OP07 ja auch, aber mit dem 358 eben
nicht.
 
"Robert Obermayer" <coolpc@web.de> schrieb im Newsbeitrag
news:431ec27c$0$18648$14726298@news.sunsite.dk...

Damit ist das Ganze aber nichtmehr stabil:
überall wo die Linie dicker ist, ist wieder HF drauf)
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Das schwingt, weil der Strom ueber die U- Versorgung des OpAmps
auch das Massebezugspotential des Eingangs aendert wegen
Steckbrettaufbau.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
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Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
 
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