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Unter welchem Stichpunkt steht denn sowas in einem Datenblatt bzw. was macht man wenn das Thema nicht behandelt wird?
(Als Beispiel bleiben wir bei den TL072 und NE5532. Bei denen bin ich in diversen Datenblättern nicht fündig geworden.) |
Ach was?
Im Datenblatt des NE5532 habe ich sofort folgendes gefunden: "These
operational amplifiers are compensated With VCC±= ±15 V and RL=600Ω internally for unity-gain operation."
Der TL072 ist auch kein gerade gutes Beispiel dafür.
Er ist intern heftig frequenzkompensiert und in der Folge eine so lahme Ente, dass er beinahe kaum noch für Audio Zwecke taugt.
Er kann auch nicht mit den Inputs an der negativen Versorgung betrieben werden, bzw. er funktioniert da nicht mehr.
Im Datenblatt findet sich aber ein Schaltbeispiel als Pufferverstärkerr mit V=1, also kann er das auch.
Darüber hinaus hat TI bis zur letzten Revision des Datenblatts des TL072 vom Juli 2017 neue Fehler eingebaut, so dass man lieber ein älteres Datenblatt zu Rate ziehen sollte als dieses:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl072a.pdf
Vermutlich haben die das alte gedruckte Datenblatt mit OCR behandelt, und danach hat sich kein Mensch mehr darum gekümmert, was dabei herausgekommen ist.
Aufgefallen ist mir, dass in den ersten Seiten stets von einer "Utility-gain bandwidth" die Rede ist; erst ab Seite 17 heisst es dann richtig "Unity-gain bandwidth".
Ich habe keine Lust nach weiteren Fehlern zu suchen, aber ich habe das Datenblatt vom September 1978, da ist es noch richtig.
Wenn ein OpAmp den Betrieb mit voller Gegenkopplung verträgt, so steht oft schon auf der ersten Seite, dass er "Unity Gain stable" sei. Andernfalls steht da auch schon mal, das er für Verstärkungen größer als 3 stabil ist, oder so etwas.
Die oben genannte Unity-gain bandwidth ist in diesem Zusammenhang eine wichtige Zahl, denn oberhalb dieser Frequenz kann der Verstärker nicht mehr schwingen, weil er da keine Leerlaufverstärkung mehr hat.
Die andere wichtige Größe ist die interne Phasenverschiebung, die bis zu dieser Frequenz auftritt.
Wenn die Phasenverschiebung zwischen (+)-Eingang und Ausgang nämlich 90° überschreitet, kann man die Ausgangspannung vektoriell in einen Anteil zerlegen, der genau 90° beträgt und in einen Anteil, der 180° beträgt.
Dieser 180°-Anteil ist es, der dafür sorgt, dass aus der Gegenkopplung eine Mitkopplung wird, und wenn dafür die Schleifenverstärkung grösser als 1 ist, wird das Teil schwingen.
Um das beurteilen zu können, zeigt der Hersteller in den Datenblättern gewöhnlich ein so genanntes Bode-Plot, in welchem Leerlaufverstärkung und Phasenverschiebung gegen die Frequenz aufgetragen sind.
Wenn du dir vergleichsweise das Datenblatt eines nicht gar so alten Audio-Verstärkers anschaust, z.B.
http://www.ti.com/product/lm4562
so wirst du finden, dass er erstens eine viel höhere Grenzfrequenz hat, und zweitens, dass er potentiell schwingfähig ist.
Wenn nämlich bei ca. 4,5MHz die Verstärkung noch 20dB beträgt, also 10-fach ist, beträgt die Phasenverschiebung schon etwa 105°.
Das sind also 15° zuviel und in der Folge ist der sin(15°) = 0,26 -fache Teil von 10 mitkoppelnd geworden.
Eine Verstärkung von 2,6 reicht jedenfalls, damit der Verstärker schwingt.
Leider kann man die exakten Zahlen in dem Diagramm nicht so genau ablesen, aber jedenfalls steht bei der Verwendung als Pufferverstärker mit V=1 das Ausbrechen einer Schwingung auf des Messers Schneide. Man sieht das auch an den Wiggles auf den Impulsdächern im Bild 108. Das sind bereits Schwingungen, aber sie sind noch gedämpft, weil die Verstärkung bei der hohen Frequenz von vielleicht 50MHz nicht mehr ausreicht.
Zum Glück steht, wie erwähnt, auf der ersten Seite: "The LM4562 is unity gain stable."
Wie wir gesehen haben, fehlt aber nicht viel zum Schwingeinsatz, und das sollte eine Warnung für den Konstrukteur sein, der diesen Verstärker verwendet.
Auf englisch kannst du diese Geschichten z.B. hier
http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an148fa.pdf nachlesen.
Dort steht auch, welche Konsequenzen die Streukapazitäten durch allzu grosszügige Verwendung von Masseflächen haben. Viel hilft eben nicht immer viel.
Hier habe ich auf die Schnelle einen weiteren Aufsatz auf deutsch zu diesem Thema gefunden:
http://www.controllersandpcs.de/leh.....2.pdf
