Das vereinfachte Kriterium besagt, daß der Verstärker dann stabil ist, wenn die Verstärkung des offenen Kreises beim Erreichen des kritischen Phasenwinkels von 360° unter 1 gefallen ist. Von den 360° gehen beim gegengekkoppelten Verstärker schon 180° am invert. Eingang weg. Bleibt eine Phasenreserve von 360-180=180°.
Jede Verstärkerstufe kann näherungsweise als P-T1 Glied (Tiefpaß 1. Ordnung) gesehen werden und verursachet damit auch jeweils bis zu 90 Grad Phasendrehung. Bei erreichen der Eckfrequenz sind es genau 45 Grad Phasenfehler. Und das bei Differenzverstärker, Spannungsverstärker und bei Stromverstärker. Man legt meist so aus, daß der Spannungs-und Stromverstärker um eine Zehnerpotenz schneller ist und damit keine zu großen Pahsendreher verursacht. Der Differenzverstärker schlägt aber zu. Bleiben 180.90=90° Reserve.
In der Regel hat man über der Gegenkopplung einen Kondensator sitzen, um den Frequenzgang nach oben hin zu beschneiden und Störungen zu dämpfen. Zu hohen Frequenzen hin erhält man durch diesen Kondensator aber schon 90° Phasendrehung. Bleiben 180-90=0° Phasenreserve. Verstärker schwingt, wenn in diesem Bereich die Verstärkung des Offenen Kreises über 1 liegt.
Schaut man sich die meist eingesetzten Schaltungen oder OPs an, so erkennt man, daß die 90° meist ab ~100kHz aufgebraucht sind. Jetzt läßt sich die maximal mögliche Gegenkopplung (=minimal mögliche Verstärkung) aus der Verstärkung des offenen Kreises= offene Kreisverstärkung des OPs * Verstärkung des Gegenkopplungsnetzwerkes bestimmen.
Aus diesem Grund sind einige schnelle OPs nur bei hoher Verstärkung brauchbar. Bei kleiner Verstärkung (starke Gegenkopplung) werden sie instabil. In diesem Fall steht im Datenblatt, daß der OP für Verstärkungsfaktoren von z.B. >=5 geeignet ist.
Nach obigen Gesichtspunkten wird auch klar, daß man einen instabilen Verstärker nicht dadurch beruhigen kann, daß man über die Gesamt-Gegenkopplung einen Kondensator schaltet um die Verstärkung im kritischen Bereich zu reduzieren. Es kracht dann erst Recht! Stattdessen muß man die einzelnen Stufen bedämpfen ohne deren Phasenfehler unnötig zu erhöhen. Auch hilgft es, die GGK nicht über den ganzen Verstärker hinweg, sondern stufenweise auszubilden.
Alternativ baut man einen möglichst schnellen Vesrtärker mit sehr geringem Phasendrehen bis z.B. 1MHz. Den läßt man dann kontrolliert mit seiner Verstärkung abfallen und koppelt streng dagegen. Man erhält eine nahezu idfeale Spannungsquelle mit geringen Verzerrungen.
Daß die gegenkopplung bei normalen Verstärkern zu langsam ist, ist ziemlich unsinnig. Es ist allenfalls der Verstärker selbst, dessen open-loop Verstärkung zu klein wird. Der Ausgangswiderstand und der Klirr sind Funktionen der open-loop Verstärkung. Kommt man im Nutzsignal in den Bereich, wo diese zusammenbricht, so steigt der Klirr und der Auzsgangswiderstand stark an.
Zu bedenken ist, daß in diesem Fall der Verstärker ohne GGK auch nicht besser wäre. Im berich absinkender Verstärkung des offenen Kreises geht der Regelkreis in eine Vorwärtssteuerung über. Nur weil der Verstärker dann schlecht wird, muß man ihn nicht absichtlich auch in den idealen Bereichen schelcht machen.
Mit den heute verfügbaren Halbleitern sind Leistungsbandbreiten möglich, die weitab aller Wünsche der HiFi Anwendung liegen.
Einen Verstärker, der die LS Kabel mit GGK ausgeregelt hat, wurde vor vielen Jahren von Kenwood angeboten. Wie bei guten labornetzteilen gab es hierfür 2 Extrakabel zur Spannungserfassung direkt an den Boxen.
Jede Verstärkerstufe kann näherungsweise als P-T1 Glied (Tiefpaß 1. Ordnung) gesehen werden und verursachet damit auch jeweils bis zu 90 Grad Phasendrehung. Bei erreichen der Eckfrequenz sind es genau 45 Grad Phasenfehler. Und das bei Differenzverstärker, Spannungsverstärker und bei Stromverstärker. Man legt meist so aus, daß der Spannungs-und Stromverstärker um eine Zehnerpotenz schneller ist und damit keine zu großen Pahsendreher verursacht. Der Differenzverstärker schlägt aber zu. Bleiben 180.90=90° Reserve.
In der Regel hat man über der Gegenkopplung einen Kondensator sitzen, um den Frequenzgang nach oben hin zu beschneiden und Störungen zu dämpfen. Zu hohen Frequenzen hin erhält man durch diesen Kondensator aber schon 90° Phasendrehung. Bleiben 180-90=0° Phasenreserve. Verstärker schwingt, wenn in diesem Bereich die Verstärkung des Offenen Kreises über 1 liegt.
Schaut man sich die meist eingesetzten Schaltungen oder OPs an, so erkennt man, daß die 90° meist ab ~100kHz aufgebraucht sind. Jetzt läßt sich die maximal mögliche Gegenkopplung (=minimal mögliche Verstärkung) aus der Verstärkung des offenen Kreises= offene Kreisverstärkung des OPs * Verstärkung des Gegenkopplungsnetzwerkes bestimmen.
Aus diesem Grund sind einige schnelle OPs nur bei hoher Verstärkung brauchbar. Bei kleiner Verstärkung (starke Gegenkopplung) werden sie instabil. In diesem Fall steht im Datenblatt, daß der OP für Verstärkungsfaktoren von z.B. >=5 geeignet ist.
Nach obigen Gesichtspunkten wird auch klar, daß man einen instabilen Verstärker nicht dadurch beruhigen kann, daß man über die Gesamt-Gegenkopplung einen Kondensator schaltet um die Verstärkung im kritischen Bereich zu reduzieren. Es kracht dann erst Recht! Stattdessen muß man die einzelnen Stufen bedämpfen ohne deren Phasenfehler unnötig zu erhöhen. Auch hilgft es, die GGK nicht über den ganzen Verstärker hinweg, sondern stufenweise auszubilden.
Alternativ baut man einen möglichst schnellen Vesrtärker mit sehr geringem Phasendrehen bis z.B. 1MHz. Den läßt man dann kontrolliert mit seiner Verstärkung abfallen und koppelt streng dagegen. Man erhält eine nahezu idfeale Spannungsquelle mit geringen Verzerrungen.
Daß die gegenkopplung bei normalen Verstärkern zu langsam ist, ist ziemlich unsinnig. Es ist allenfalls der Verstärker selbst, dessen open-loop Verstärkung zu klein wird. Der Ausgangswiderstand und der Klirr sind Funktionen der open-loop Verstärkung. Kommt man im Nutzsignal in den Bereich, wo diese zusammenbricht, so steigt der Klirr und der Auzsgangswiderstand stark an.
Zu bedenken ist, daß in diesem Fall der Verstärker ohne GGK auch nicht besser wäre. Im berich absinkender Verstärkung des offenen Kreises geht der Regelkreis in eine Vorwärtssteuerung über. Nur weil der Verstärker dann schlecht wird, muß man ihn nicht absichtlich auch in den idealen Bereichen schelcht machen.
Mit den heute verfügbaren Halbleitern sind Leistungsbandbreiten möglich, die weitab aller Wünsche der HiFi Anwendung liegen.
Einen Verstärker, der die LS Kabel mit GGK ausgeregelt hat, wurde vor vielen Jahren von Kenwood angeboten. Wie bei guten labornetzteilen gab es hierfür 2 Extrakabel zur Spannungserfassung direkt an den Boxen.
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