Warum schwingt mein Operationsverstärker?

Ich versuche, die folgende Schaltung mit einem LM6171-Operationsverstärker aufzubauen . Ich weiß, dass dieser Operationsverstärker stabil ist. Ich hatte diese Schaltung zuvor mit einem LT1637-Operationsverstärker , aber ich musste Teile für ein höheres GBWP wechseln.

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich möchte eine Sinuswelle mit niedriger Amplitude (10 mV, Spitze-Spitze) an den Eingang anlegen. Der Ausgang ist über ein Relais, das normalerweise ausgeschaltet ist (also normalerweise offener Stromkreis), mit einer niederohmigen Last (< 10 Ohm) verbunden.

Wenn ich den Strom einschalte, zeigt der Ausgang eine Sinuswelle von ~20 V, 20 MHz (ohne dass ich eine Spannung an den Eingang anlege). Warum schwingt dieser Operationsverstärker? Ich bin mir nicht sicher, welcher Teil des Datenblatts mir hier einen Hinweis geben würde - ich dachte, dass das Hauptproblem der Phasenabstand war.

Die Last reduziert den Phasenabstand, indem sie mindestens einen Pol in der Rückkopplung hinzufügt. Bei 20 MHz ist dafür nicht viel Nebenschlusskapazität oder Reiheninduktivität erforderlich, und das ist ein ziemlich „heißer“ Operationsverstärker (100 MHz GBW), sodass er sehr gerne bei 20 MHz oszillieren würde.
@Spehro Würde das immer noch ein Problem ohne Last verursachen? (Ich denke, es würde - Streukapazität braucht keine Tage frei.) Noch wichtiger - wie senke ich diese?
Siehe Antwort unten - natürlich können Sie versuchen, die Streukapazität als erste Wahl zu reduzieren, aber das erscheint nicht im Schaltplan.
Schwingt es bei angehängter Last? Die Zehn-Ohm-Last ist hauptsächlich ohmsch? (Was ist das?) Haben Sie ein langes (wenige Fuß) Kabel, das zur Last führt? (Das könnte etwas Kapazität hinzufügen.)
Es hört nicht auf zu oszillieren, wenn ich die Last anschließe, die schließlich eine Batterie sein wird. Es gibt vorerst ein kurzes Kabel, aber es könnte später zu einem langen Kabel geändert werden.
Warum ist der Feedback-Anschluss an der - Klemme nach dem Widerstand? Wenn Sie es vor den Widerstand stellen, wäre R1 Teil eines RC-Filters mit jeder Lastkapazität, wodurch alle Phasenprobleme des Operationsverstärkers reduziert werden.
Ich versuche, den Strom zu messen, der in die Last eintritt. Ich tue dies, indem ich die Spannung über diesem Widerstand messe. Das Schema ähnelt diesem: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/72/Potentiostat3.png

Antworten (3)

Versuchen Sie etwas Ähnliches - Sie müssen möglicherweise mit dem Wert des Kondensators herumspielen, um ihn zu optimieren, wenn Sie einen wirklich hohen Frequenzgang benötigen.

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Darf ich fragen woher du die Komponentenwerte hast?
Es ist eine sehr grobe Vermutung, die dazu führen würde, dass es abrollt ... st wie 8 MHz mit einer 10-Ohm-Last.
Achten Sie auch auf eine gute Entkopplung der Versorgungsschienen. Vielleicht gute, hochwertige 0,1-uF- und 0,01-uF-Keramikkappen an jedem Versorgungsstift des IC mit einer guten niederinduktiven Verbindung zur Masse.

Meiner Erfahrung nach ist das, was Sie sehen, das Ergebnis verschiedener schlechter Praktiken Ihrerseits - das heißt, Sie tun (oder nicht tun) Dinge auf eine Weise, die beim ersten Mal ganz gut funktioniert hat, aber jetzt beißen Sie ins Mark Hintern.

Beachten Sie zunächst, dass Sie einen enormen Sprung in der Leistung Ihres Operationsverstärkers gemacht haben. Sie haben die GBW von 1,1 MHz auf 100 MHz und die Anstiegsrate von 0,4 V/usec auf 3600 V/usec erhöht. Diese Leistungssteigerung hat ihren Preis. Sie müssen anfangen, auf neue Weise auf das Layout zu achten. Zuerst MÜSSEN Sie eine Grundebene haben. Zweitens MÜSSEN Sie Ihre Netzteile richtig entkoppeln. Siehe Abbildung 58 des Datenblatts und lesen Sie den Text. Drittens benötigen Sie ein gutes Hochfrequenz-Layout, das die Spuren so kurz wie möglich hält, insbesondere die Spuren, die mit den Eingängen des Operationsverstärkers verbunden sind.

Wenn Sie dies auf einem lötfreien Steckbrett bauen, sind Sie wahrscheinlich zum Scheitern verurteilt.

Nachdem dies gesagt wurde, bietet sich eine andere Möglichkeit an. Sie sagen, dass Sie den Strom ohne Eingabe eingeschaltet haben. Bedeutet das, dass die Eingabe schwebend war? Das ist ein großes Nein-Nein. Schließen Sie den Eingang gegen Masse kurz, wenn er nicht mit der Nennquelle verbunden ist.

Sind Sie sich sicher, dass Sie diesen schnellen Operationsverstärker brauchen? Sie haben die Frequenz der 10-mV-Sinuswelle, für die Sie entwerfen, nicht angegeben, und wenn sie weniger als etwa 10 MHz beträgt, sollten Sie sich einen langsameren Verstärker ansehen.

Leute, die mehr Bandbreite verlangen, als sie brauchen, verdienen, was sie bekommen.

Das ist genau die Art von Antwort, die ich erhofft hatte. Ich werde auf die Punkte bei Gelegenheit separat antworten (dh wenn ich nicht am Telefon bin).
Mal sehen. Ich habe eine Grundplatte. Ich habe Entkopplungskondensatoren, obwohl sie nicht den Empfehlungen des Datenblatts entsprechen (0,1 uF! = 0,01 uF) - dies könnte ein Problem sein. Meine Signalspuren sind nicht besonders kurz oder übermäßig lang. Der Eingang wird von einem anderen Operationsverstärker angesteuert, er schwebt also nicht. Bitte beachten Sie, dass der Ausgang eine größere Amplitude als 10 mV hat. Die maximale Frequenz beträgt 100 kHz. Ich bin nicht ganz zufrieden mit der (sehr hohen) Anstiegsgeschwindigkeit, aber ich dachte, dass zu hoch > zu niedrig ... vielleicht habe ich mich geirrt.

Der LM6171 hat einen Phasenabstand von 40 Grad, wodurch er auch unter guten Bedingungen nach einer Stufenlast klingelt. Jede Belastung oder jedes Schaltungslayout, das den Phasenabstand verschlechtert, und es wird schnell zu einem Oszillator. Das Layout wird sehr wichtig sein, kurze Läufe und kleine Schleifenbereiche. Wenn sich der Verstärker nicht auf der Last befindet, müssen Sie ihn möglicherweise in einen Sondenkopf einbauen, um sicherzustellen, dass er in der Nähe ist.

In diesem Fall wird der Verstärker durch die gezeichnete Schaltung und das Schalten der Last nicht nur mit einem Lastschritt, sondern auch mit einem Verstärkungsschritt von Einheitsverstärkung bis zu einer Verstärkung von > 10 (für eine 10-Ohm-Last) konfrontiert. Irgendwie muss der 100-Ohm-Ausgangswiderstand außerhalb der Verstärkerschleife liegen, oder es muss eine innere Schleife hinzugefügt werden.

Möglicherweise verlangen Sie zu viel von dieser Schaltung. Ein zusätzlicher Verstärker kann erforderlich sein, um die Erfassung und Schleifenrückkopplung zu vervollständigen.

+1 - das sind hilfreiche Informationen. Nette Idee am Sondenkopf: Ich hatte nicht daran gedacht, den Verstärker buchstäblich näher zu rücken. Es sieht so aus, als wäre ich nur naiv gewesen (was normalerweise für langsame Schaltungen funktioniert) und endlich in die Welt der Analogtechnik eingetreten, wo echtes Fachwissen und Vorsicht erforderlich sind.