Problem mit OP: 30MHz, 20Vpp erzeugen

[Chris Jones]

Ilka Harders wrote:

Wenn so viel Ausgangsspannung erzeugt werden muss, dann ist es vielleicht
besser mit +/-15V Versorgungsspannung zu probieren.

Leider stehen mir auf dem Board nur +/-12V aus einem PC-Netzteil zur
VerfĂźgung.
Um herauszufinden, ob das Problem an der niedrigen Versorgungsspannung
liegt, habe ich den THS3061 auch mal von extern mit +/-15V versorgt.
Das Problem tritt trotzdem auf und das IC hat sich mit einem kleinen
Rauchzeichen verabschiedet.
Das habe ich schon gelesen, aber wie sieht es aus mit dem AD811? Ich wuerde

den Eingangspegel langsam erhoehen und aufhoeren wenn zu viel Strom
fliesst, (oder wenn das Ding zu heiss wird).

Chris

 

[Michael Rübig]

Hi,
noch eine Idee:

ich habe Probleme mit einer OP-Schaltung, die ich in der Ausgangsstufe
eines Mittelwellen Signalgenerators einsetzen will.

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.

In der Nähe der Versorgungsspannung muss der OP mit seinen Transistoren
eventuell schon teilweise in Sättigung arbeiten. Um die Transistoren
dann wieder aus der Sättigung rauszuziehen brauchts einerseits
ordentlich Ansteuerleistung.
Als weiterer Effekt ist folgendes denkbar:
Der Sinus steigt an Richtung Maximalwert. Damit der Ausgang wirklich auf
des gewünschte Ausgangspotential von 10V kommt, muss der obere
Transistor teilweise in Sättigung betrieben werden, aber er schafft es.
Nun gehts wieder abwärts im Sinus. Der untere Transistor fängt an zu
ziehen, der obere ist aber auch noch leitend, weil er so schnell nicht
aus der Sättigung rauskommt. -> hoher Strom durch die Endstufe.

Das ganze wiederholt sich je nach internem Aufbau 1-2mal pro Periode.
Je höher nun die Frequenz, desto öfter muss ein Transistor mit Gewalt
aus der Sättigung rausgezogen werden. Die Zeit, in der der Transistor in
der Sättigung hängt, ist relativ konstant. Die Periodenzeit nimmt zu
höheren Frequenzen aber ab. -> Die Verlustleistung steigt stark an.

Laut Datenblatt ist der AD811 eh nur bis 2V unter der
Versorgungsspannung spezifiziert.
Du gehst aber bis 1V an die Versorgungsspannung ran. Da brauchst Du Dich
nicht wundern, dass der OP nicht das macht, was Du willst.

Wenns nicht massebezogen sein muss, könnte man eventuell an zwei OPVs im
Brückenbetrieb denken.

Grüße
Michael

 

[Helmut Schellong]

Michael Rübig wrote:

Laut Datenblatt ist der AD811 eh nur bis 2V unter der
Versorgungsspannung spezifiziert.
Du gehst aber bis 1V an die Versorgungsspannung ran. Da brauchst Du Dich
nicht wundern, dass der OP nicht das macht, was Du willst.

Er hat es auch mit ą15V probiert, mit gleichem Ergebnis.


--
Mit freundlichen Grüßen
Helmut Schellong var@schellong.biz
www.schellong.de www.schellong.com www.schellong.biz
http://www.schellong.de/c.htm

 

[Dieter Wiedmann]

Helmut Schellong schrieb:

Er hat es auch mit ą15V probiert, mit gleichem Ergebnis.
^^

http://www.vde.com/Bezirksvereine/Niederrhein/Ueber+Uns/Preise+und+Ehrungen.htm?wbc_purpose=BasicdetailSearch


Gruß Dieter

 

[Helmut Schellong]

Dieter Wiedmann wrote:

Helmut Schellong schrieb:


Er hat es auch mit ą15V probiert, mit gleichem Ergebnis.

^^

http://www.vde.com/Bezirksvereine/Niederrhein/Ueber+Uns/Preise+und+Ehrungen.htm?wbc_purpose=BasicdetailSearch

Das kommt von der vielen Arbeit, die ich um die Ohren habe.
Es ist ja ein Ilka, wußte ich Tage zuvor schon.



--
Mit freundlichen Grüßen
Helmut Schellong var@schellong.biz
www.schellong.de www.schellong.com www.schellong.biz
http://www.schellong.de/c.htm

 

[horst-d.winzler]

Dieter Wiedmann schrieb:

Helmut Schellong schrieb:


Er hat es auch mit ą15V probiert, mit gleichem Ergebnis.

^^
http://www.vde.com/Bezirksvereine/Niederrhein/Ueber+Uns/Preise+und+Ehrungen.htm?wbc_purpose=BasicdetailSearch

Gruß Dieter

Na ja, er spricht von Überlegungen die nicht nur nicht überzeugen,
sondern in höchst überzeugender Weise zu Papier gebracht werden. Er
überschlägt sich ja geradezu in seiner "Lobpreisung".

--
gruß hdw

 

[horst-d.winzler]

Helmut Schellong schrieb:

Michael Rübig wrote:

Laut Datenblatt ist der AD811 eh nur bis 2V unter der
Versorgungsspannung spezifiziert.
Du gehst aber bis 1V an die Versorgungsspannung ran. Da brauchst Du
Dich nicht wundern, dass der OP nicht das macht, was Du willst.

Er hat es auch mit ą15V probiert, mit gleichem Ergebnis.

Das besagt, das hier offensichtlich Transistoren nicht schnell genug
arbeiten (können). Sie arbeiten in Sättigung. Was da aber genau
passiert, kann nur geraten werden. Man müßte die Innenschaltung
genauer kennen.

--
gruß hdw

 

[Michael Rübig]

Hi,

Laut Datenblatt ist der AD811 eh nur bis 2V unter der
Versorgungsspannung spezifiziert.
Du gehst aber bis 1V an die Versorgungsspannung ran. Da brauchst Du
Dich nicht wundern, dass der OP nicht das macht, was Du willst.


Er hat es auch mit ą15V probiert, mit gleichem Ergebnis.


Hatte ich übersehen.

Wenn man in die "Slewrate-Begrenzung" kommt, werden allerdings
vermutlich auch Transistoren sättigen, außer die Slewrate wird intern
durch Cs in irgendeinem Rückkopplungszweig begrenzt

Michael

 

[Uwe Hercksen]

Ilka Harders schrieb:

in unmittelbarer Nähe des OP sind beide Versorgungsspannungen (+/-11V)
mit je einem 10u Elko und einem 100nF Chipkondensator nach Masse hin
abgeblockt. Leider habe ich es beim Entwurf der Schaltung versäumt,
Widerstände in den Zuführungen für die Versorgungsspannungen
vorzusehen.

Hallo,

die 100 nF könnten evtl. schon zuviel sein, entscheidend ist ihre
Resonanzfrequenz, man muß noch in dem Bereich bleiben wo das Gebilde aus
Zuleitungsinduktivität und Kapazität noch halbwegs wie ein Kondensator
wirkt. Wie schon geschrieben, Datenblatt des 100 nF Kondensators ansehen.

Bye

 

[Ingolf Haeusler]

Ilka Harders wrote:

Hallo Ingolf,


Ich tippe auf eine Fehlanpassung am OP Ausgang. Bei Fehlanpassung und
hoeheren Frequenzen kann der Wellenwiderstand einer Leitung gegen Null
gehen. Damit faehrst Du diesen OP in den Kurzschluss.

Halte also waehrend Deiner Messungen die Leitungen am Ausgang so kurz
wie moeglich (weniger 3cm sollten reichen). Achte auch auf die
Lastkapaziateten. Schalte Deinen Tastkopf vom Oszi auf 10:1 oder 100:1.


Hab ich: 1:10. Sonst hätte mein Tastkopf überhaupt nicht die nötige
Bandbreite.

Aber zunächst einmal: Das Problem der hohen Stromaufnahme (und damit
verbundenen Erhitzung des IC) bei hohen Frequenzen und großem
Spannungshub tritt auch dann auf, wenn ich nicht mit einem Tastkopf in
der Schaltung messe.

Das war mir sogar klar. Jedoch weiss ich nicht _wie_ Du Deine Schaltung
aufgebaut hast. Und zusaetzlich eine vielleicht nicht beachtete
Lastkapazitaet... Hast Du denn ansonsten (auch wenn Du nicht misst) den
Ausgang offen?

Aber mal grundsätzlich: Bei 30MHz habe ich eine Freiraumwellenlänge
von 10m, die Wellenlänge auf der Leitung ist etwas kürzer. Dass sich

Der erste moegliche Kurzschluss bei Fehlanpassung waere bei Lambda/4.
Das sind immerhin nur noch 2,5m.

unter diesen Umständen die mehreren Megohm || 20pF auf einer
Leitungslänge zwischen Probe und Scope von ca. 1m in einen Kurzschluss
transformieren, kann ich mir eigentlich nicht vorstellen. (Mahl ehrlich
- wie lang sind deine Messleitungen, wenn du damit Probleme hast ;-)

Habe noch nicht die Laenge meiner Messleitungen nachgemessen, aber ich
denke so an die 1,5m... Aber bei mir ist das sowieso egal, mein Oszi
schafft nicht mehr als 20MHz.
;o)

Aber schon recht, 30Mhz sind keine 300MHz. Wird also wohl wirklich
andere Ursachen haben. Sorry - es war ein Schnellschuss, ich haette erst
nochmal nachrechnen sollen. Meine theoretischen Kenntnisse stehen hier
weit vor meinen praktischen Erfahrungen. ;o)

Dass aber die "Moehre" von OP nicht die Leistung liefert, wie im
Datenblatt vorgegeben, erschuettert mich schon ein wenig.
Vielleicht hast Du ja doch etwas uebersehen? Ich habe es ja nicht
nachgerechnet, aber bei steigender benoetigter Ausgangsspannung wird die
Slew Rate der begrenzende Faktor - die angegebene Grenzfrequenz hat dann
nur noch theoretische Relevanz zur Berechnung der Phasenreserve.

Aber das weisst Du ja schon alles...
)

Gruss, Ingolf

--
***wer mir mailen moechte, sollte invalid.invalid entfernen
und durch MOC.nuS ersetzen, aber spiegelschriftlich***

 

[Martin]

Am Mon, 31 Oct 2005 11:31:17 +0100 schrieb Ingolf Haeusler
<ingolf.haeusler@invalid.invalid>:

Ilka Harders wrote:
Hallo Ingolf,

Ich tippe auf eine Fehlanpassung am OP Ausgang. Bei Fehlanpassung und
hoeheren Frequenzen kann der Wellenwiderstand einer Leitung gegen Null
gehen. Damit faehrst Du diesen OP in den Kurzschluss.

Halte also waehrend Deiner Messungen die Leitungen am Ausgang so kurz
wie moeglich (weniger 3cm sollten reichen). Achte auch auf die
Lastkapaziateten. Schalte Deinen Tastkopf vom Oszi auf 10:1 oder 100:1.
Hab ich: 1:10. Sonst hätte mein Tastkopf überhaupt nicht die nötige
Bandbreite.
Aber zunächst einmal: Das Problem der hohen Stromaufnahme (und damit
verbundenen Erhitzung des IC) bei hohen Frequenzen und großem
Spannungshub tritt auch dann auf, wenn ich nicht mit einem Tastkopf in
der Schaltung messe.

Das war mir sogar klar. Jedoch weiss ich nicht _wie_ Du Deine Schaltung
aufgebaut hast. Und zusaetzlich eine vielleicht nicht beachtete
Lastkapazitaet... Hast Du denn ansonsten (auch wenn Du nicht misst) den
Ausgang offen?

Aber mal grundsätzlich: Bei 30MHz habe ich eine Freiraumwellenlänge
von 10m, die Wellenlänge auf der Leitung ist etwas kürzer. Dass sich

Der erste moegliche Kurzschluss bei Fehlanpassung waere bei Lambda/4.
Das sind immerhin nur noch 2,5m.

Der typische Verkürzungsfaktor vieler Leitungen liegt bei 0,66. Da bleiben
dann 1,66m über und mit etwas zusätzlicher Kapazität bist du bei lambda/4.
Die Tastkopfleitung mußt du allerdings nicht so betrachten, da sie durch
den 9M Widerstand im 1:10 Betrieb im Tastkopf entkoppelt ist. Der Tastkopf
ist HF mäßig im wesentlichen eine Kapazität.

unter diesen Umständen die mehreren Megohm || 20pF auf einer
Leitungslänge zwischen Probe und Scope von ca. 1m in einen Kurzschluss
transformieren, kann ich mir eigentlich nicht vorstellen. (Mahl ehrlich
- wie lang sind deine Messleitungen, wenn du damit Probleme hast ;-)

siehe oben

--
Martin

 

[Helmut Schellong]

horst-d.winzler wrote:

Helmut Schellong schrieb:

Michael Rübig wrote:

Laut Datenblatt ist der AD811 eh nur bis 2V unter der
Versorgungsspannung spezifiziert.
Du gehst aber bis 1V an die Versorgungsspannung ran. Da brauchst Du
Dich nicht wundern, dass der OP nicht das macht, was Du willst.


Er hat es auch mit ą15V probiert, mit gleichem Ergebnis.


Das besagt, das hier offensichtlich Transistoren nicht schnell genug
arbeiten (können). Sie arbeiten in Sättigung. Was da aber genau
passiert, kann nur geraten werden. Man müßte die Innenschaltung genauer
kennen.

Ja, und ein Einzeltransistor in einem IC hat gewöhnlich miserable Eigenschaften
im Vergleich mit nicht integrierten Transistoren.
Beispw. Stromverstärkung 3.4 im Mittel.
Der Vorteil eines IC ist die gute Paarung/Gleichmäßigkeit aller Elemente
des gleichen Typs in einem IC-Exemplar.

Wenn die Ansprüche steigen, sollte man auch mindestens 5V Uce sicherstellen
zu jedem Zeitpunkt. Bei 5V haben Transistoren noch gute Parameterwerte.
Niederohmigkeit ist bei HF hilfreich.


--
Mit freundlichen Grüßen
Helmut Schellong var@schellong.biz
www.schellong.de www.schellong.com www.schellong.biz
http://www.schellong.de/c.htm

 

[Winfried Salomon]

Hallo Ilka,

Ilka Harders wrote:

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.

nachdem ich mir die Diskussion etwas durchgelesen habe, denke ich auch,
daß der OP hier intern übersteuert wird. Beim EL5166 (Elantec, Intersil)
z.B. werden nur weit kleinere Amplituden im Datenblatt angegeben.

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?

Irgendwo ist auch die Grenze der Integrierbarkeit oder die Anwendung ist
so selten, daß man selbst entwickeln muß. Zum Glück ;-) ...

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.

Am Bufferausgang selbst muß nicht unbedingt Leistungsanpassung
vorliegen, an der Last schon. Ich kenne auch Funktionsgeneratoren, die
die doppelte Ausgangsspannung durch Fehlanpassung bringen können per
Umschaltung. Der Buffer darf dann natürlich keine interne Rückkopplung
haben. Man hat sowas früher recht einfach mit komplementären
AB-Gegentaktstufen mit BD139/140 bei 10 MHz und 20 Vss gemacht.

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.

Was meinst Du mit Push/Pull, dieser Begriff ist hier nicht geläufig?

Bin dankbar für jegliche Erklärungsansätze für mein oben
beschriebenes Problem, wie auch für alternative Lösungsvorschläge.

Ich bin jetzt bei Current Feedback OPs zwar nicht so drin, trotzdem
könnte ich mir eine Lösung mit integriertem OP vorstellen. Im Datenblatt
des THS3061 ist in Bild 57 ein Integrator dargestellt, der mir auch
unter dem Begriff Howland-Stromquelle bekannt ist. Im Prinzip müßte man
damit einen nichtinvertierenden Verstärker aufbauen können. Ich stelle
mir die Dimensionierung so vor, daß die Eingänge und der Ausgang des OP
sich auch bei hoher Verstärkung nur sehr wenig relativ voneinander
abweichen. Mit anderen Worten, die Eingänge 'schwimmen' auf dem Signal
mit, es ist dort bereits verstärkt mit Hilfe der Mitkopplung durch R2.
So funktioniert die Schaltung 57.

Warum ich das erwähne? Falls Du nicht unbedingt invertieren mußt, kannst
Du den OP komplett über die Versorgung in einer Art Bootstrap betreiben.
Solche Schaltungen habe ich schon entwickelt, z.B. einen
Hochspannungsbuffer mit 100 Vss mit chopperstabilisiertem CMOS-OP, der
nur 16 V verträgt, das geht. Man muß nur mit Schutzdioden arbeiten,
sonst ist der bei Übersteuerung sofort kaputt.

Das Prinzip ist einfach, ein doppelter Spannungsteiler, jeweils 1 npn
und pnp-Transistor vor die Versorgungsanschlüsse, Schutzwiderstände
gegen zu hohen Querstrom in Reihe. Die beiden Transistoren stellen im
Grunde eine Gegentakt-AB-Enstufe dar, den Ruhestrom liefert der OP.
Zwischen die Versorgungsanschlüsse des OP kommt dann 1 Z-Diode,
vielleicht 10 V oder so und die Abblock-Cs. Der Witz dabei ist, daß die
ganze Verlustleistung in den externen Transistoren bleibt. Ein weiter
Effekt kommt hinzu: Wenn Du mit 30 V Gesamtversorgung arbeitest und der
OP 'lokal' mit 10 V, so müßte glaube ich die Slew-Rate um Faktor 3
ansteigen, auch das habe ich nachgemessen. Den Strom kannst Du damit
aber nicht vergrößern, nur den Spannungshub.

Ob das bei 30 MHz aber alles noch so reibungslos geht, kann ich schlecht
sagen. Bei 30 MHz fängt auch das Layout an kritisch zu werden und für
die Stabilität muß man aber bis zur Transitfrequenz gehen, die liegt bei
einigen dieser OPs weit über 1 GHz.

Bei Interesse kann ich das auch zeichen, mir ist es im Moment nur zu
spät dazu und ich müßte auch noch mal nach den alten Unterlagen suchen.
Dieser Ansatz müßte natürlich noch komplett durchgerechnet werden, ob da
nicht ein Denkfehler drinsteckt, würde aber ein komplett neues Design
bedeuten.

mfg. Winfried

 

[Winfried Salomon]

Hallo Helmut,

Ich würde mal eine separate Ausgangsstufe dranhängen und diese in
die Gegenkopplung einbeziehen. Mit FETs.

das würde ich auf gar keinen Fall machen, weil Du dann _sofort_ einen
Oszillator hast. Das mit dem Fet-Leistungsverstärker _dahinter_ wäre
eine Überlegung wert, irgendwo hab ich sogar eine Applikation Note
gesehen für ganze Kurzwellensender mit Power-Mosfet.

mfg. Winfried

 

[Chris Jones]

Helmut Schellong wrote:

horst-d.winzler wrote:
Helmut Schellong schrieb:

Michael RĂźbig wrote:

Laut Datenblatt ist der AD811 eh nur bis 2V unter der
Versorgungsspannung spezifiziert.
Du gehst aber bis 1V an die Versorgungsspannung ran. Da brauchst Du
Dich nicht wundern, dass der OP nicht das macht, was Du willst.


Er hat es auch mit Âą15V probiert, mit gleichem Ergebnis.
Allerdings bisher nur mit TI...

Das besagt, das hier offensichtlich Transistoren nicht schnell genug
arbeiten (kÜnnen). Sie arbeiten in Sättigung. Was da aber genau
passiert, kann nur geraten werden. Man müßte die Innenschaltung genauer
kennen.

Ja, und ein Einzeltransistor in einem IC hat gewĂśhnlich miserable
Eigenschaften im Vergleich mit nicht integrierten Transistoren.
Beispw. Stromverstärkung 3.4 im Mittel.
Dass haengt vom Prozess ab: Laterale PNPs sind miserabel, aber gute

komplementaere Bipolar Prozessen haben normalerweise um die 100 fuer beide
Polaritaeten.

Der Vorteil eines IC ist die gute Paarung/Gleichmäßigkeit aller Elemente
des gleichen Typs in einem IC-Exemplar.

Wenn die AnsprĂźche steigen, sollte man auch mindestens 5V Uce
sicherstellen zu jedem Zeitpunkt. Bei 5V haben Transistoren noch gute
Parameterwerte.
Wenn Rc nicht zu gross ist, reicht 0.4V Uce aus um Saettigung zu vermeiden.

Sonst haetten wir keine Handys mit 3,6V Akku. Allerdings sind die
parasitaeren Kapazitaeten von bestimmte Transistoren weniger mit mehr
spannung. Echte Saettigung passiert nur wenn Strom von B nach C fliesst.
Wenn es passiert wird alles ganz schlimm.

Niederohmigkeit ist bei HF hilfreich.
Stimmt.

Chris

 

[Ilka Harders]

Hallo Winfried,

On Mon, 31 Oct 2005 23:29:29 +0100, Winfried Salomon
<wsalomontrashcan@t-online.de> wrote:

nachdem ich mir die Diskussion etwas durchgelesen habe, denke ich auch,
daß der OP hier intern übersteuert wird. Beim EL5166 (Elantec, Intersil)
z.B. werden nur weit kleinere Amplituden im Datenblatt angegeben.

Elantec bzw. Intersil habe ich auch schon als Geheimtipp genannt
bekommen, konnte im Internet aber nichts dazu finden. Gibt's die noch?
Unter neuem Namen?

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.

Am Bufferausgang selbst muß nicht unbedingt Leistungsanpassung
vorliegen, an der Last schon. Ich kenne auch Funktionsgeneratoren, die
die doppelte Ausgangsspannung durch Fehlanpassung bringen können per
Umschaltung.

Vom Ausgang des OP ( AD811) gehe ich hochohmig auf den Buffer. Aber
der eigentliche Generatorausgang hinter dem Buffer muss angepasst
sein.

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.

Was meinst Du mit Push/Pull, dieser Begriff ist hier nicht geläufig?

Also ich verstehe darunter eine Gegentaktstufe. Oder nich?

...
Bei Interesse kann ich das auch zeichen, mir ist es im Moment nur zu
spät dazu und ich müßte auch noch mal nach den alten Unterlagen suchen.
Dieser Ansatz müßte natürlich noch komplett durchgerechnet werden, ob da
nicht ein Denkfehler drinsteckt, würde aber ein komplett neues Design
bedeuten.

Da liegt im Moment der Knackpunkt. Neues Layout haut im Moment
aufwandmäßig nicht hin, weswegen ich wohl vorerst versuchen werde, aus
dem bisherigen Schaltungskonzept so viel wie möglich rauszuholen.
Wenn's irgendwann an's Redesign geht, muss ich dann aber sowieso noch
mal grundlegend überlegen, wie ich das Problem angehe und komme dann
ggf. noch mal auf deinen Schaltungsvorschlag zurück.

Gruß Ilka

 

[Ilka Harders]

On Mon, 31 Oct 2005 00:14:40 +0100, Dieter Wiedmann
<Dieter.Wiedmann@t-online.de> wrote:

http://www.vde.com/Bezirksvereine/Niederrhein/Ueber+Uns/Preise+und+Ehrungen.htm?wbc_purpose=BasicdetailSearch

Uuups. Erwischt.
Wusste gar nicht, dass so was über mich im Internet steht.

Gruß Ilka

 

[Ilka Harders]

Hallo Ingolf,

Aber zunächst einmal: Das Problem der hohen Stromaufnahme (und damit
verbundenen Erhitzung des IC) bei hohen Frequenzen und großem
Spannungshub tritt auch dann auf, wenn ich nicht mit einem Tastkopf in
der Schaltung messe.

Das war mir sogar klar. Jedoch weiss ich nicht _wie_ Du Deine Schaltung
aufgebaut hast. Und zusaetzlich eine vielleicht nicht beachtete
Lastkapazitaet... Hast Du denn ansonsten (auch wenn Du nicht misst) den
Ausgang offen?

Ob offen über 18k oder auch nur 1k nach Masse macht kaum
einenUnterschied - das Problem tritt in allen Fällen auf. Die
Lastkapazitäten in der Schaltung liegen im pF-Bereich.
Ich vermute die Ursache des Problems mittlerweile eher im OP, als in
dessen Beschaltung.

Aber mal grundsätzlich: Bei 30MHz habe ich eine Freiraumwellenlänge
von 10m, die Wellenlänge auf der Leitung ist etwas kürzer. Dass sich

Der erste moegliche Kurzschluss bei Fehlanpassung waere bei Lambda/4.
Das sind immerhin nur noch 2,5m.

unter diesen Umständen die mehreren Megohm || 20pF auf einer
Leitungslänge zwischen Probe und Scope von ca. 1m in einen Kurzschluss
transformieren, kann ich mir eigentlich nicht vorstellen. (Mahl ehrlich
- wie lang sind deine Messleitungen, wenn du damit Probleme hast ;-)

Habe noch nicht die Laenge meiner Messleitungen nachgemessen, aber ich
denke so an die 1,5m... Aber bei mir ist das sowieso egal, mein Oszi
schafft nicht mehr als 20MHz.
;o)

Wenn man den Verkürzungsfaktor von 0,6 (den Martin in seinem Posting
erwähnt) in die Kalkulation mit einbezieht, kommen die 1,5m
Leitungslänge zum Oszi tatsächlich schon in den Bereich von Lambda/4 -
*grübel*.
Auch wenn ich das nicht als die Ursache meines Problems ansehe und
30MHz noch für relativ unkritisch halte, bin ich doch wieder
überascht, dass derartige Effekte schon bei so niedrigen Frequenzen
u.U. nicht mehr ausser Acht gelassen werden können.
Irgendwie habe ich die unvernünftige Neigung, alles was sich unter
1GHz abspielt als wackelnden Gleichstrom zu betrachten ;-)

Aber schon recht, 30Mhz sind keine 300MHz. Wird also wohl wirklich
andere Ursachen haben. Sorry - es war ein Schnellschuss, ich haette erst
nochmal nachrechnen sollen. Meine theoretischen Kenntnisse stehen hier
weit vor meinen praktischen Erfahrungen. ;o)

Kommt mir bekannt vor, geht mir auch so. Das mit der praktischen
Erfahrung lerne ich gerade auf die mühsame Art: Try&Funktioniertnich
;-)

Dass aber die "Moehre" von OP nicht die Leistung liefert, wie im
Datenblatt vorgegeben, erschuettert mich schon ein wenig.

Das ist es auch, was mich so irritiert. Wenn ich aus dem Datenblatt
klar ersehen könnte, dass das nicht hinhaut, wäre das zwar ärgerlich,
aber wenigstens nachvollziehbar. Im Datenblatt vom AD811 ist ja
zumindest ein Diagramm, dem man entnehmen kann, dass es bei 30MHz mit
dem vollen Spannungshub nicht mehr hinhaut - auch wenn der massive
Anstieg der Stromaufnahme mich doch sehr überrascht hat. Im Datenblatt
vom THS3061 habe ich aber bislang noch keinen eindeutigen Hinweis
darauf finden können, dass ich den OP mit 20Vpp bei 30MHz überfordere
- und der ist mir ja sogar schlagartig abgeraucht.

Vielleicht hast Du ja doch etwas uebersehen? Ich habe es ja nicht
nachgerechnet, aber bei steigender benoetigter Ausgangsspannung wird die
Slew Rate der begrenzende Faktor - die angegebene Grenzfrequenz hat dann
nur noch theoretische Relevanz zur Berechnung der Phasenreserve.

Erhöhung der Slew Rate war auch mein erster Ansatz, um das Problem
anzugehen, ist aber nicht die seligmachende Lösung. Besagter THS3061
hat eine SR von 7000V/us, was locker reichen müsste, wirft aber schon
weit vor dem AD811 (SR 2500V/us - sollte knapp ausreichen) das
Handtuch.
Dank der vielen Postings habe ich zwar mittleweile eine grobe
Vorstellung von den Vorgängen im OP, die vermutlich Ursache des
Problems sind, aber wie ich anhand von Datenblättern herausfinden
soll, ob ein OP meine Anforderungen erfüllt, weis ich immer noch nicht
so recht.

Aber das weisst Du ja schon alles...
)

Habe mit meiner Wellenlängengeschichte wohl 'n Bisschen
rumgeklugscheißert - Sorry.

Gruß Ilka

 

[Ilka Harders]

Hallo Chris,

Das habe ich schon gelesen, aber wie sieht es aus mit dem AD811? Ich wuerde
den Eingangspegel langsam erhoehen und aufhoeren wenn zu viel Strom
fliesst, (oder wenn das Ding zu heiss wird).

Genau so werde ich vorerst vorgehen.
Habe die Schaltung mit dem AD811 heute über längere Zeit bei 10MHz mit
23dBm Ausgangsleistung (entspricht knapp 19Vpp am Ausgang des AD811)
laufen lassen. Als Gehäusetemperatur des AD811 habe ich mit einem
IR-Thermometer Werte zwischen 35°C und 40°C gemessen. Das sollte der
AD811 eigentlich auch im Dauerbetrieb abkönnen. Werde wohl auf diesem
Weg mal ausloten, wie weit ich ihn treiben kann.

Gruß Ilka

 

[Jens Dierks]

Ilka Harders schrieb:

On Mon, 31 Oct 2005 23:29:29 +0100, Winfried Salomon
wsalomontrashcan@t-online.de> wrote:

nachdem ich mir die Diskussion etwas durchgelesen habe, denke ich auch,
daß der OP hier intern übersteuert wird. Beim EL5166 (Elantec, Intersil)
z.B. werden nur weit kleinere Amplituden im Datenblatt angegeben.

Elantec bzw. Intersil habe ich auch schon als Geheimtipp genannt
bekommen, konnte im Internet aber nichts dazu finden. Gibt's die noch?
Unter neuem Namen?

Vielleicht steht da noch etwas verwertbares drin:
http://www.analog.com/UploadedFiles/Associated_Docs/427664003sect1.pdf

Gruß Jens