I
Ilka Harders
Guest
Hallo NG,
ich habe Probleme mit einer OP-Schaltung, die ich in der Ausgangsstufe
eines Mittelwellen Signalgenerators einsetzen will.
Mit der Schaltung soll für ein Sinussignal von 50kHz ... 30MHz ein
Spannungshub von ca. 20Vpp erzeugt werden. Dazu habe ich einen Current
Feedback OP vom Typ AD811 als invertierenden Verstärker (Au = 5)
beschaltet. Die Versorgungsspannug des OP beträgt +/- 11V. Der Ausgang
des OP geht in der eigentlichen Schaltung auf den hochohmigen Eingang
eines Buffers, wurde jedoch zum Testen im Leerlauf betrieben bzw. über
18k nach Masse geschaltet.
Bei 1MHz funktioniert die Schaltung im Prinzip gut. Das Signal ist bei
maximaler Aussteuerung nur geringfügig verzerrt, was ich auf den
geringen Abstand zur Versorgungsspannung zurückführe. Bei weiterer
Erhöhung des Eingangssignalpegels beginnt das Ausgangssignal zu
clippen, es tritt jedoch keine erhöhte Stromaufnahme auf. Kurz gesagt:
der OP verhält sich so, wie ich es erwarte.
Die Probleme beginnen bei höheren Frequenzen (>10MHz). Bei 30MHz ist
es nicht mehr möglich, den gewünschten Spannungshub zu erzeugen. Ab
einer Ausgangsspannung von ca. 17Vpp beginnt der OP Strom zu ziehen und
wird heiß. Bei weiterer Erhöhung der Eingangsspannung nimmt die
Ausgangsspannung nicht mehr linear zu. Die Stromaufnahme nimmt jedoch
überproportional zu und mit dem Oszilloskop ist ein langsames -
offenbar temperaturbedingtes - unsymmetrisches "Schrumpfen" des
Ausgangssignals zu erkennen. Das Ausgangssignal ist nun leicht
verzerrt, jedoch clippt es nicht.
Ähnliche Probleme treten auch auf, wenn ich anstelle des AD811 einen
THS3061 verwende. Auch dieser arbeitet bei 1MHz zufriedenstellend. Bei
30MHz ist das Ausgangssignal bis zu einem Spannungshub von ca. 9,5Vpp
unverzerrt. Bei weiterer Erhöhung der Eingangsspannung bricht die
Ausgangsspannung schlagartig zusammen und die Stromaufnahme steigt noch
extremer an, als die des AD811.
Hier einige Ansätze, die ich bereits untersucht und (u.U.
fälschlicherweise?) verworfen habe:
- OP hat zu geringe Slew Rate: Der AD811 hat eine Slew Rate von ca.
2500V/us, was gerade so reichen sollte. der THS3061 hat eine Slew Rate
von ca. 7000V/us - das sollte aber wirklich genügen.
- OP wird zu dicht an den Grenzen der Versorgungsspannung betrieben: Um
dies zu untersuchen habe ich den THS3061 testweise mit +/- 15V
Versorgungsspannung betrieben. Das Ergebnis war im Prinzip das gleiche,
wie oben beschrieben. Außerdem gab der OP nach Erhöhung des
Ausgangspegels über 9,5Vpp in kleines Rauchzeichen von sich - der ist
dann wohl hin :-(
- OP ist am Ausgang zu stark belastet: Die Probleme treten selbst dann
auf, wenn der Ausgang des OP nicht beschaltet ist.
Ich begreife einfach nicht, was da im OP passiert. Was ist die Ursache
des Problems? Kann mir da jemand auf die Sprünge helfen?
Habe ich überhaupt eine Chance, einen OP zu finden, der das mitmacht?
Paradoxerweise werfe ich etwa die Hälfte der Spannung, die ich mit
oben beschriebener Schaltung erzeuge hinter dem Buffer wieder in den
Spannungsabfalleimer. Der Buffer hat eine sehr niedrige
Ausgangsimpedanz, der Ausgang meines Signalgenerators muß jedoch auf
50 Ohm angepasst sein. Um das zu erreichen, habe ich zwischen den
Bufferausgang und den eigentlichen Ausgang meines Generators noch ca.
39R in Reihe geschaltet. Über dem 50 Ohm Lastwiderstand fällt somit
nur noch die hälfte der Spannung ab, die ich in der OP-Stufe mühsam
erzeugt habe - Leistungsanpassung eben.
Um diese "Verschwendung" zu vermeiden, überlege ich auch, ob eine
Schaltung, die von Hause aus mit 50 Ohm Ausgangsimpedanz daherkommt
eine bessere Lösung wäre. Ich denke da in Richtung Transistor
Push/Pull-Stufe. Gibt's sowas eigentlich auch integriert?
Wie auch immer die Lösung aussieht - irgendwie muß ich 23dBm an 50
Ohm (50kHz ... 30MHz) aus meinem Generator rausbringen.
Bin dankbar für jegliche Erklärungsansätze für mein oben
beschriebenes Problem, wie auch für alternative Lösungsvorschläge.
Gruß
Ilka
ich habe Probleme mit einer OP-Schaltung, die ich in der Ausgangsstufe
eines Mittelwellen Signalgenerators einsetzen will.
Mit der Schaltung soll für ein Sinussignal von 50kHz ... 30MHz ein
Spannungshub von ca. 20Vpp erzeugt werden. Dazu habe ich einen Current
Feedback OP vom Typ AD811 als invertierenden Verstärker (Au = 5)
beschaltet. Die Versorgungsspannug des OP beträgt +/- 11V. Der Ausgang
des OP geht in der eigentlichen Schaltung auf den hochohmigen Eingang
eines Buffers, wurde jedoch zum Testen im Leerlauf betrieben bzw. über
18k nach Masse geschaltet.
Bei 1MHz funktioniert die Schaltung im Prinzip gut. Das Signal ist bei
maximaler Aussteuerung nur geringfügig verzerrt, was ich auf den
geringen Abstand zur Versorgungsspannung zurückführe. Bei weiterer
Erhöhung des Eingangssignalpegels beginnt das Ausgangssignal zu
clippen, es tritt jedoch keine erhöhte Stromaufnahme auf. Kurz gesagt:
der OP verhält sich so, wie ich es erwarte.
Die Probleme beginnen bei höheren Frequenzen (>10MHz). Bei 30MHz ist
es nicht mehr möglich, den gewünschten Spannungshub zu erzeugen. Ab
einer Ausgangsspannung von ca. 17Vpp beginnt der OP Strom zu ziehen und
wird heiß. Bei weiterer Erhöhung der Eingangsspannung nimmt die
Ausgangsspannung nicht mehr linear zu. Die Stromaufnahme nimmt jedoch
überproportional zu und mit dem Oszilloskop ist ein langsames -
offenbar temperaturbedingtes - unsymmetrisches "Schrumpfen" des
Ausgangssignals zu erkennen. Das Ausgangssignal ist nun leicht
verzerrt, jedoch clippt es nicht.
Ähnliche Probleme treten auch auf, wenn ich anstelle des AD811 einen
THS3061 verwende. Auch dieser arbeitet bei 1MHz zufriedenstellend. Bei
30MHz ist das Ausgangssignal bis zu einem Spannungshub von ca. 9,5Vpp
unverzerrt. Bei weiterer Erhöhung der Eingangsspannung bricht die
Ausgangsspannung schlagartig zusammen und die Stromaufnahme steigt noch
extremer an, als die des AD811.
Hier einige Ansätze, die ich bereits untersucht und (u.U.
fälschlicherweise?) verworfen habe:
- OP hat zu geringe Slew Rate: Der AD811 hat eine Slew Rate von ca.
2500V/us, was gerade so reichen sollte. der THS3061 hat eine Slew Rate
von ca. 7000V/us - das sollte aber wirklich genügen.
- OP wird zu dicht an den Grenzen der Versorgungsspannung betrieben: Um
dies zu untersuchen habe ich den THS3061 testweise mit +/- 15V
Versorgungsspannung betrieben. Das Ergebnis war im Prinzip das gleiche,
wie oben beschrieben. Außerdem gab der OP nach Erhöhung des
Ausgangspegels über 9,5Vpp in kleines Rauchzeichen von sich - der ist
dann wohl hin :-(
- OP ist am Ausgang zu stark belastet: Die Probleme treten selbst dann
auf, wenn der Ausgang des OP nicht beschaltet ist.
Ich begreife einfach nicht, was da im OP passiert. Was ist die Ursache
des Problems? Kann mir da jemand auf die Sprünge helfen?
Habe ich überhaupt eine Chance, einen OP zu finden, der das mitmacht?
Paradoxerweise werfe ich etwa die Hälfte der Spannung, die ich mit
oben beschriebener Schaltung erzeuge hinter dem Buffer wieder in den
Spannungsabfalleimer. Der Buffer hat eine sehr niedrige
Ausgangsimpedanz, der Ausgang meines Signalgenerators muß jedoch auf
50 Ohm angepasst sein. Um das zu erreichen, habe ich zwischen den
Bufferausgang und den eigentlichen Ausgang meines Generators noch ca.
39R in Reihe geschaltet. Über dem 50 Ohm Lastwiderstand fällt somit
nur noch die hälfte der Spannung ab, die ich in der OP-Stufe mühsam
erzeugt habe - Leistungsanpassung eben.
Um diese "Verschwendung" zu vermeiden, überlege ich auch, ob eine
Schaltung, die von Hause aus mit 50 Ohm Ausgangsimpedanz daherkommt
eine bessere Lösung wäre. Ich denke da in Richtung Transistor
Push/Pull-Stufe. Gibt's sowas eigentlich auch integriert?
Wie auch immer die Lösung aussieht - irgendwie muß ich 23dBm an 50
Ohm (50kHz ... 30MHz) aus meinem Generator rausbringen.
Bin dankbar für jegliche Erklärungsansätze für mein oben
beschriebenes Problem, wie auch für alternative Lösungsvorschläge.
Gruß
Ilka