Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : OpAmp-Spannungsfolger schwingt
Moin!
Ich habe ein Problem mit einer OpAmp-schaltung. Das anliegende Bild zeigt einen Auschschnitt aus der Gesamtschaltung. Es handelt sich bei diesem Teil um zwei einfache Messverstärker für NTC-Widerstände. Probleme macht nur der rot umkreiste Teil, der Rest funktioniert. Der umkreiste OpAmp hat die Funktion, die interne Referenzspannung eines AVR-µC zu puffern, damit ich sie verwenden kann, um damit die Messspannungsteiler zu versorgen (an K3 bzw. K6 sitzt jeweils der NTC). Demensprechend liegt die AVR-Referenz am nichtinvertierenden Eingang des OpAmps, der ansonsten als Spannungsfolger beschaltet ist.
Das Problem: am Ausgang des OpAmps (Pin 8 ), ensteht eine (relativ saubere) Sinusschwingung von ca. 1 MHz, die damit natürlich auch das gemessene Temperatursignal überlagert.
Ich weiss nun nicht, ob es sich um eine Einkopplung handelt (was möglich ist, in unmittelbarer Nähe zur Platine befindet sich ein Schaltnetzteil) oder ob der Spannungsfolger selber schwingt (wofür evnt. der relativ saubere Sinus spricht). Da der Ausgang des OpAmps nicht übermäßig stark belastet ist (ca. 1K), hielt ich es für möglich, das der ganze Aufbau zu hochohmig ist (ich weiss, 1K würde man nicht unbedingt sehr hochohmig nennen :-)). Deshalb habe ich den Ausgang zusätzlich mit ca. 300 Ohm belastet, was die Amplitude der Schwingung deutlich verringert.
Auch wenn diese Maßnahme praktisch ihren Zweck erfüllt, würde ich gerne wissen warum (ob zB meine Idee mit "Belastung" richtig ist), und ob es evnt. noch eine sauberere, "richtigere" Lösung für das Problem gibt.
Vielen Dank für alle Hinweise!
Viele Grüße
Malte
BASTIUniversal
16.02.2010, 16:55
Hi!
Wie hoch ist denn die Amplitude der Sinus-Schwingung? So sehr hoch sollte sie ja nicht sein, der OpAmp hat ja nur 1,5MHz Gain-Bandwith Product.
300 Ohm Last ist in meinen Augen schon recht viel...das sollte normalerweise nicht nötig sein.
Dadurch das der Eingang des OpAmp sehr hochohmig ist (10 Tera Ohm), kann es sein das du dir da was einfängst. Du könntest einen Tiefpass am Eingang ausprobieren.
Wie sauber ist denn deine Versorgungsspannung bzw. wie gut ist der OpAmp abgeblockt? Vielleicht kommt auch was über die Versorgung rein.
Gruß
Basti
Yossarian
16.02.2010, 17:00
Hallo
Das Schwingen könnte auch von den anderen OPs kommen, da der Verstärkerausgang wieder auf den Eingang gekoppelt wird.
Mit freundlichen Grüßen
Benno
Hallo malthy!
Ein Spannungsfolger mit OpAmp kann nicht schwingen nur das Signal vom seinen sehr hochohmigen + Eingang weitergeben.
Es scheint unwahrscheinlich, dass das Schaltnetzteil mit 1 MHz arbeitet, höchstens der µC.
MfG
kolisson
16.02.2010, 17:21
hallo,
was macht denn der 4te opv des dil14 gehäuses ?
eingänge offen ?
gruss klaus
Hallo!
Danke für die vielen schnellen Reaktionen!
Die Amplitude der Schwingung liegt bei ca. 500 mV, die der 2.5 V großen Referenzspannug aufgelagert ist. Der vierte OpAmp ist in Verwendung für einen aktiven Tiefpass (um aus einem PWM-Signal DC zu machen), es gibt also keine offenen Eingänge. Die Versorgungspannung ist relativ sauber, es ist keine 1 MHz Komponente sichtbar (FFT). Der µC läuft auf 8 MHz (µC-interner Takt). Ich habe in der Schaltung nach 1 MHz Schwingungen gesucht, aber nirgends etwas gefunden.
Noch Ideen? :-)
Danke!
Malte
Hoffentlich wohnst du nicht in der Nähe des MW Senders DLF 990 kHz... :)
Da die Referenzspannung DC ist, würde ich den + Eingang für HF mit einem Kondensator (1... 10 nF) mit GND kurzschliessen.
MfG
kolisson
16.02.2010, 19:42
da an der ref des avr ja sowieso schon 100nF hängen sollten bietet sich
wohl noch ein serienwiderstand in verbindung mit pictures vorgeschlagenen
1-10nF an.
gruss
Na, das Radioprogramm wär' aber etwas langweilig wenn die den ganzen Tag nur einen Sinus ausstrahlen würden... ;-)
An dem Ref-Ausgang vom AVR - der ja am nichtinv. Eingang vom OPA liegt - sitzt sowieso schon ein C mit 100 nF nach Masse. Meinst Du, dass die eine Größenordnung kleinere Kapazität da noch qualitative Sprünge bringt? Ich probier's auf jeden Fall noch aus. Aber wie gesagt, genau dieses Signal (an OPAs + Eingang) habe ich mir auch schon sehr genau angeguckt, das sieht sauber aus, mit bloßen Auge und auch mit Fourier.
Welchen Schluss kann ich denn daraus ziehen, dass der zusätzliche Widerstand am Ausgang das Rauschen deutlich runtertdrückt? Spricht das nicht dafür, dass der Schaltungsteil zu hochohmig ist?
Danke!
Malte
Besserwessi
16.02.2010, 20:14
Die Amplitude ergibt sich vermutlich aus der relativ begenzten Slew rate. Mehr schaft der OPA bei so hoher Frequenz vermutlich nicht.
Der OP sollte als Spannungsfolger eigentlich stabil arbeiten, zumindest, wenn da kein Kondensator am Ausgang ist. So etwa 500 pF könnten die Grenze sein. Ein Lastwiderstand sollte da nicht nötig sein. Mit weniger als 1 K Ohm wird man schon eher zu niederohmig und könnte schon in den Anfang der Strombegrenzung kommen. Da kommt es dann schon mal vor das ein OP schwingt, genau wie bei Labornetzteilen.
Auch wenn der OP noch nicht gerade schnell ist, ist da ein Abblockkondensator für die Versorgung drauf ?
Sonst im Zweifelsfall mal ein anderes OP Exemplar testen. Vielleicht ist es ja ein Auschußexemplar.
Ein Abblock-C ist nicht in unmittelbarer Nähe zum OpAmp vorhanden, aber ein "Stück weit weg" (ein paar Zentimeter). Da war ich etwas nachlässig, werden den also noch nachrüsten. Ich versteh aber nicht ganz, warum dann nur ein Amp schwingen sollte... Der Tipp, einfach mal ein anderes Bauteil zu verwenden ist natürlich gut, auch das werde ich versuchen. Alles aber erst morgen, habe den Krempel in der Uni liegen.
Ganz vielen Dank nochmal!
Malte
Sind die Versorgungsspannung und GND Verbindungen sternförmig geführt und es fliesst dadurch jeweils Strom von nicht mehr als einem Verbraucher ?
MfG
Hallo!
Die Schaltung ist auf einer geätzten und nach meinen Möglichkeiten einigermaßen ordentlich gerouteten Platine aufgebaut, die oben und unten Masseflächen hat. Die Masse vom OpAmp liegt direkt "in" den Flächen. Das IC hat eine positive Versorgungsspannung für sich alleine. Genaugenommen existiert eine 12 V Versorgung, an der (auf der Platine) nur der OpAmp liegt, während für den Rest der Schaltung diese 12 V von einem 7805 auf 5 V runtergeregelt werden. An den 12 V hängen später noch weitere Verbraucher - das genannte Problem tritt aber bereits ohne diese auf. Und wie gesagt, die Versorgungsspannung ist relativ sauber.
Gruß
Malte
Hallo!
Rein theoretisch gibt es kein Grund zum Oszillieren der Schaltung und man sollte praktisch stufenweise von Eingang/Ausgang angefangen, die gesamte Schaltung in Betrieb nehmen. Dann sieht man sofort, wann es fängt zum Schwingen an, da man nie sicher seien kann, dass kein Routen/Montagefehler vorliegt. Diese Vorgehensmethode hat sich schon in der Praxis bewehrt und diskutieren, wegen unzähligen Fehlermöglichkeiten, bringt meistens nichts.
MfG
Hallo nochmal!
Ich habe das Problem "gelöst", auch wenn mir das Ganze noch nicht wirklich klar ist. Das Phänomen: Ich habe zum Anschluss der Sensoren jeweils ein zweiadriges abgeschirmtes Kabel verwendet. Wenn ich den Schirm mit auf die "allgemeine Masse" lege schwingt's (besagte 1 MHz), wenn der Schirm nicht angeschlossen ist, ist das Signal sauber. Ganz klar ist mir nicht was da vor sich geht, vermutlich ensteht irgendeine Masseschleife oder Antenne durch den Schirm. Der Schirm ist jetzt ab und alles funktioniert... :-). Ich muss mir bei Gelegenheit nochmal genauere Gedanken machen, fürs erste bin ich froh, dass ich an anderer Stelle weitermachen kann.
Danke an alle Helfer nochmal!
Gruß
Malte
Hallo malthy!
Das freut mich sehr, dass du das Schwingen beseitigen konntest ! :)
Normaleweise ein Schirm sollte nur elektrostatisch funktionieren und deswegen nur an einem Ende mit GND verbunden sein, damit durch den Schirm kein Strom fliesst.
Es ist auch möglich, dass die kleine Kapazität zwischen den Adern nötig ist um das HF kurzzuschliessen.
MfG
Besserwessi
17.02.2010, 14:18
Wenn die Kabel lang sind, kann die Kapazität der Kabel den OP Stören und zum Schwingen bringen. Die Grenze solle bei etwa 5-10 m (500 pF-1 nF) liegen.
Hallo!
Ist echt etwas "magic", der Schirm des Kabels war nur an einer Seite mit der Masse verbunden, das andere Ende war offen. Ich stelle mir so eine Abschirmung immer als Gehäuse vor, das dann eben an irgendeinem Punkt geerdet sein muss. Insofern konnte es tatsächlich keinen Kreis geben, der über den Schirm fließt. Die Kabellänge ist 1.5 m, also auch nicht allzu lang. Vielleicht dennoch was kapazitives? Keine Ahnung... Naja, die Infos wollte ich noch eben nachliefern, ansonsten betrachte ich die Sache erstmal als erledigt.
Gruß
Malte
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