Hallo zusammen!

Ich benötige äußerst rauscharme Operationsverstärker und Dividierer um 4 kleine Gleichspannungssignale (A,B,C,D) von je etwa 20-80mV so zu verrechnen

Ausgang = A+B - (C+D) / SUM(A B C D)

und den Ausgang um einen Faktor von etwa 10 zu verstärken.

Die Schaltung muss mindestens 150kHz schnell sein. Bislang benutze ich OPs vom Typ OPA4227UA (BB) und einen Dividierer AD633JR.
Die Platine hänge ich als Bild an.
Leider fange ich mir ein starkes Rauschen im Hz-Bereich und im MHz-Bereich ein, welches ich mit Kondensatoren (100nF an OP-Ausgang gegen Ground) nur beschränkt in den Griff bekomme.

Kann mir einer von euch andere Bauteile empfehlen / bzw. einen Tip geben?
Vielen Dank!

Zitat :

eider fange ich mir ein starkes Rauschen im Hz-Bereich und im MHz-Bereich ein, welches ich mit Kondensatoren (100nF an OP-Ausgang gegen Ground) nur beschränkt in den Griff bekomme.

Oha!
Hast du dir mal überlegt, welche Belastung 100nF bei 150kHz darstellen?
Es ist auch gut möglich, daß der Verstärker wegen dieser kapazitiven Belastung schwingt.
Wenigstens ein paar Ohm, vielleicht 50 oder 100 solten zwischen dem Ausgang und einem Kondensator liegen.

P.S.:
Was den Rest deiner Schaltung angeht: Vertragen deine Signalquellen diese verhältnismäßig starke Belastung?
Normalweise findet man an derartigen Schaltungen hochohmige Eingänge vor.

P.P.S.:
Der AD633 verträgt 10V an den Eingängen.
Warum bietest du ihm dann nur die paar mV der Addierer an?
Du kannst doch diese Stufen verstärken lassen.


Außerdem ist der OPA4277 zu langsam. Bei 150kHz hat er kaum noch Verstärkung. Meilenweit weg vom idealen Opamp.
Damit treffen auch die mathematischen Vereinfachungen in den Gleichungen nicht mehr zu.
Datenblätter werden dafür gemacht sie anzusehen!


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 19 Dez 2013  2:52 ]

Hallo Perl! Danke für deine Antwort und Kommentare! Hier einige Antworten.
Beste Grüße!

Zitat :

Hast du dir mal überlegt, welche Belastung 100nF bei 150kHz darstellen? Es ist auch gut möglich, daß der Verstärker wegen dieser kapazitiven Belastung schwingt. Wenigstens ein paar Ohm, vielleicht 50 oder 100 solten zwischen dem Ausgang und einem Kondensator liegen.

- nein, hier habe ich noch keinen Gedanken verschwendet. Bislang teste ich nur mit Gleichspannungen und da bekomme ich bereits Rauschen

Zitat :

Was den Rest deiner Schaltung angeht: Vertragen deine Signalquellen diese verhältnismäßig starke Belastung? Normalweise findet man an derartigen Schaltungen hochohmige Eingänge vor.

- die Signale kommen aus einem Positionsdetektor (PSD). Eine ähnliche Schaltung, bei der die Signale nur addiert und subtrahiert werden (Division findet nach A/D wandeln im Rechner statt), funktioniert gut (d.h. kein Rauschen und richtige Verrechnung)

Zitat :

Der AD633 verträgt 10V an den Eingängen. Warum bietest du ihm dann nur die paar mV der Addierer an? Du kannst doch diese Stufen verstärken lassen.

- das habe ich bereits probiert. wenn ich an den Verstärkungen vor dem ad633 drehe (ich habe z.B. R7 und R14 auf je 51K und 100k probiert), dann wird das Schwingen noch viel stärker.

Zitat :

Außerdem ist der OPA4277 zu langsam. Bei 150kHz hat er kaum noch Verstärkung. Meilenweit weg vom idealen Opamp. Damit treffen auch die mathematischen Vereinfachungen in den Gleichungen nicht mehr zu. Datenblätter werden dafür gemacht sie anzusehen!

- ja, 150khz sind momentan noch Wunschdenken. Wie gesagt spiele ich erstmal mit Gleichspannungen. Ein Tip für einen rauscharmen und schnellen OP wäre super.

Zitat :

dann wird das Schwingen noch viel stärker.

Bei Gleichspannung am Eingang? Dann stimmt wohl etwas grundsätzlich nicht.

Zitat :

bei der die Signale nur addiert und subtrahiert werden (Division findet nach A/D wandeln im Rechner statt), funktioniert gut (d.h. kein Rauschen und richtige Verrechnung)

Und der Rechner soll jetzt wegoptimiert werden?



_________________
Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

Zitat :

die Signale kommen aus einem Positionsdetektor (PSD).

Wenn du den so belastest, und er keine Pufferstufe hat, verschlechtert sich seine Linearität.

Zitat :

nein, hier habe ich noch keinen Gedanken verschwendet. Bislang teste ich nur mit Gleichspannungen und da bekomme ich bereits Rauschen

Das wird kein Rauschen sein, sondern Schwingen. Schmeiss die Kondensatoren an den Ausgängen raus!
Aber bau grosszügig welche zur Stützung der Versorgungsschienen ein.

Zitat :

150khz sind momentan noch Wunschdenken. Wie gesagt spiele ich erstmal mit Gleichspannungen. Ein Tip für einen rauscharmen und schnellen OP wäre super.

Das wird nicht funktionieren. So etwas muß von Anfang an berücksichtigt werden. Wenn du dem Multiplizierer keine vernünftigen Signale anbietest, wirst du bald wissen, was mit Offset und Drift gemeint ist, und wenn die Verstärker zu wenig Verstärkung haben, muß man eben mehrere nehmen.
Außerdem wirst du darauf achten müssen dir keine Phasenverschiebungen zwischen den Kanälen einzuhandeln.
So wie das jetzt aufgebaut ist, darfst du die Schaltung getrost verschrotten.

....Und dann einmal die Zielvorstellung posten.