Output Stage Distortion

[zymorg]

Hallo zymorg,
der TL072 ist ja eher unkritisch. Die Betriebsspannung sollte, wie bei jedem Opamp, in der Nähe abgeblockt sein. Schwingt nur U3 allein oder die ganze Schaltung? Was heißt offener Eingang? Wenn die Eingänge bzw. R8/R9 in der Luft hängen, würde es mich nicht wundern, wenn es da rückkoppelt.

Servus,
Ich habe es einmal mit und auch ohne zusätzliche Keramik 100n von den 4 Versorgungspins zu Masse probiert: Kein Unterschied.
Eingang ist kurzgeschlossen, aber auch da keinen Unterschied ob wirklich offen oder kurzgeschlossen.
Ganz sauber ist auch nicht, dass ich den 4. OpAmp nicht in einen definierten Zustand gebracht habe, die Anschlüsse hängen frei, aber da schwingt nichts.

Es schwingt nur U3 schwingt. Dort hängt es wie beschrieben von den an "Out" oder "I-" hängenden Kapazitäten zu Masse ab, wie stark es schwingt (Amplitude). Tastkopf an I- und Out gibt die größte Amplitude. Tastköpfe auf 1/10 geschaltet, deutlich geringer.

Ein anderer TL072 zeigt etwas weniger Amplitude (5mV statt 8mV nur mit Oszi am Ausgang mit R10=10k) aber 7 statt 6 MHz. Ein drittes IC liegt bei 12mV. Also am IC liegt es wohl nicht. Nur die Streuung hab ich nicht erwartet.

[zymorg]

Ist der OP "unity-gain-stable" oder nicht und braucht einen Kompensations-C? Manche OP´s reagieren auch böse auf (parasitäre) kapazitive Lasten ...

Ansonsten, wart´s ab: Du hast mich motiviert mein Devil-Platinenlayout fertig zu machen, großformatiges Basismaterial für den "badger" ist da und in den nächsten Tagen wird belichtet und geätzt !

Das hört dich ja super an! Dann bestelle ich mal die Bauteile :-)

Der TL072 ist Unity Gain Stable. Er hat auch (allein schon weil zwei OpAmps im Gehäuse stecken) keine Möglichkeit zur externen Kompensation.

[zymorg]

Gerade habe ich noch R3 nach unten verlegt um nochmal ein paar mm Leiterbahn/Draht zu sparen. Ergebnis: Tastkopf an I- (U3) bringt erstmal keine Amplitudenerhöhung - bleibt bei ~10mV. Die Schwingung kann aber durch ein kurzes anhalten des Tastkopfes an den Out-Pin von U3 angeregt werden und hält sich. Immerhin eine kleine Verbesserung.

Ich habe gerade die Spannungsversorgung gemessen. >500mV "Ripple" auf der gleichen Frequenz wie die Schwingung! Das sollte ich wohl ernst nehmen. Merkwürdig nur, dass die 100nF Kondensatoren nicht geholfen haben.

Wenn ich das richtig verstanden habe, brauche ich, um Entkopplung richtig zu machen, einen Kondensator inkl. Zuleitung/Leiterbahn, welcher bei ~6MHz in serieller Resonanz liegt. Link dazu.
Das werde ich jetzt mal angehen und auch noch mit der 100nF Variante experimentieren. Der verlinkte Artikel ist nach meinem Verständnis erst im GHz Bereich wirklich relevant...

[Fraggle]

Merkwürdig nur, dass die 100nF Kondensatoren nicht geholfen haben.

Sind die 500 mV auch direkt am Kondensator zu messen? Das wäre schwer zu verstehen...

[zymorg]

Sind die 500 mV auch direkt am Kondensator zu messen? Das wäre schwer zu verstehen...

Es war wohl gestern zu spät. Ich hatte keine Masseverbindung zum SMA Stecker und habe die Spannungsversorgungspins ohne Massebezug gemessen. Nun, mit 100nF überall ist Spannungsversorgung völlig sauber. Ob das auch noch ohne die Kondensatoren der Fall ist, will ich später mal prüfen. Vermutlich ja, denn die 100nF hatten ja keinen Einfluss auf die Schwingung.

[mechanic]

Habe ich gerade quergelesen - bringt vielleicht neue Ideen:

https://www.analog.com/media/en/tech...es/an148fa.pdf

[zymorg]

Habe ich gerade quergelesen - bringt vielleicht neue Ideen:

https://www.analog.com/media/en/tech...es/an148fa.pdf

Danke für den Tipp! Da bin ich noch nicht drauf gestoßen. Ich habe es gelesen und mir ein paar Gedanken gemacht.

1) Das Oszi Kabel + Oszi Eingang bringt es zusammen auf 194pF (x1). Das ist schon eine ganze Menge. Wenn ich die Ausgangsimpedanz des TL072 mit 200Ohm annehme, bekomme ich durch diese Kapazität einen Pol bei 4MHz. Bei 3MHz erreicht der Opamp 0dB gain bei etwa 72° phase gain. Da ist noch Platz für 45°, also entweder der Pol liegt niedriger (Ausgangsimpedanz höher als angenommen) oder es sind noch andere Effekte im Spiel. Formel ist: 1/(2xpixRxC).
--> Hier bin ich mir aber nicht sicher, welche Rolle R10 in der Berechnung spielt. Ich denke er müsste mit in die Berechnung einfließen, also Zout+R10, oder? Dann würde aber mit steigendem R10 der Pol zu einer niedrigen Frequenz wandern und die phase gain immer kleiner werden. Was ich aber beobachtet habe war:
0Ohm: 2,8MHz/780mV RMS
100Ohm: 2,8MHz/674mV
1k: 3,8MHz/85mV
4k7: 5,5MHz/24mV
10k: 5,8MHz/12mV
Wodurch wird die Schwingung überhaupt auf eine bestimmte Amplitude beschränkt?

2) Ich habe die Verstärkung von U3 von 1 auf 10 erhöht. Oszillation ist noch da aber von 500mV Amplitude runter auf 3mV, 6MHz.

3) Ich könnte einfach einen anderen Opamp als Buffer (U3) nehmen.

[Fraggle]

Die Lastkapazität dürfte ihm spätestens bei R10 = 10k überhaupt nichts mehr ausmachen. Natürlich bringt R10 einen Tiefpaß ein, aber die Gegenkopplung (R3) wird ja vor diesem Tiefpaß abgenommen.
Oder?
Die Amplitudenbegrenzung kann man sich mit der Anstiegsgeschwindigkeit (slew rate) des TL072 erklären. Die bei 2,8 MHz gemessene Amplitude paßt dazu. Bei höherem R10 kommt noch die Tiefpaßwirkung der Lastkapazität dazu. Das würde die kleineren Werte, hinter R10 gemessen, erlären.
Aber wie kann überhaupt ein Verstärker auf 6 MHz schwingen, der doch schon ab 3 MHz keine Verstärkung mehr macht?

[zymorg]

Stimmt, an die Slew Rate hatte ich garnicht gedacht. Bei R10=100Ohm und 2,8MHz/674mV ergibt sich ziemlich exakt die im Datenblatt stehende SR. Die kleiner werdende Amplitude mit steigendem R10 könnte ich mir so erklären, dass viel Spannung an R10 abfällt. Aber die Frage warum ein 3MHz Opamp auf 6MHz schwingt kann ich auch nicht beantworten.

Ich habe heute den TL072 nochmal als einfachen Spannungsfolger aufgebaut auf einer separaten Platine. Schwingt genauso mit dem Kabel zum Oszi dran. Leider geht mein Signalgenerator im Oszi nur bis 1MHz, sonst könnte ich Bode Diagramme aufzeichnen. Aber so fehlt ja der entscheidende Teil

Ich könnte ja einfach einen anderen Opamp nehmen, einen der problemlos kapazitive Lasten treiben kann. Aber vorher will ich wenigstens diese Phänomene verstehen.

Ich werde mal schauen wer Bode Plots machen kann oder ein entsprechendes Oszi hat.

Hier noch ein Lesetipp zum Thema OpAmps treiben kapazitive Lasten: link

[zymorg]

Die kleiner werdende Amplitude mit steigendem R10 könnte ich mir so erklären, dass viel Spannung an R10 abfällt.

Kann ja nicht sein denn mit gain = 10 hatte ich ja nur noch 3mV Amplitude bei 6MHz und R10=100Ohm...

[zymorg]

Ich denke das Rätsel um die Oszillationen ist gelöst. Ich habe bei Conrad nochmal den gleichen Typ OpAmp bestellt (TL072CP). Die anderen hatte ich von Ebay.

Der von Conrad verhält sich genau wie erwartet: Keine Oszillationen! Nicht mal wenn ich den Tastkopf auf x1 stelle (~180pF) fängt es an zu schwingen (kein Widerstand zwischen Ausgang und Tasktopf, gain = 1)

Wieder was gelernt...

Links Fake, rechts gut:

[mechanic]

Habe ich schon öfter gehört, aber noch nicht "live" gesehen. Also Finger weg von Elektronik-Bauteilen aus der Bucht. Wegen ein paar Cent lohnt sich das nicht und wenn es Conrad, Reichelt, Mouser und Co. nicht haben, ist es mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Fake .

Ich habe meinen Fundus an OP`s angeschaut und es gibt bei den üblichen Verdächtigen NE, TL etc. verschiedene Orientierungsmarkierungen und Kombinationen, aber im Gegensatz zum Fake im Bild ist der kreisförmige Eindruck auf der Oberseite immer dabei ...

[zymorg]

Es erschien mir selbst so unwahrscheinlich, dass ich bei Conrad nur 1 IC bestellt habe, nun brauche ich aber zwei. Leistungstransen habe ich nie bei Ebay bestellt, weil da liegt es bei den Preisen nahe die zu fälschen. Aber diesen verdammten TL072

Interessant ist, dass die unity gain Frequenz beim Fake aber genau bei 3MHz lag und auch slew rate zu passen schien.

Das Ti Logo auf dem Fake IC sieht auch ziemlich schlecht aus, sowas würde wohl auch keine Ti Fabrik verlassen, nehme ich an. Das ist mir aber auch erst auf dem Foto aufgefallen, so klein wie das ist.

[yoogie]

Gut das dieses Problem gelöst ist.

Wegen kleinem Logo: Lupenbrille kaufen. Ohne so ein Teil könnte man eh nicht SMD löten. Ich zumindest. Meine macht 3 fache Vergrößerung und es braucht beim arbeiten ca 30 cm Sehabstand. Also Kiste auf den Arbeitsplatz, sonst Buckel.

[Fraggle]

Also doch!