Hallo, habe gerade einen Bode-Plot, den ich nicht richtig interpretieren kann. Für die Stabilität einer Schaltung kenne ich 2 Voraussetzungen: 1. Phase Reserve, wenn der Gain durch die 0dB Linie geht 2. Gain Reserve (unterhalb von 0dB) wenn die Phasenlage weitere -180Grad erreicht. Bei meinem vorliegenden Plot ist die erste Bedingung voll erfüllt, bei einem Gain von 0dB lese ich ca. 65Grad Gain Margin ab --> stabil. Aber wie ist dies mit der 2. Bedingung? Zwischen ca. 20kHz und 120kHz habe ich in etwa volle Phasendrehung, jedoch liegt der Gain in diesem Bereich bei 80-40dB. Was passiert denn da? Kann mir da bitte jemand auf die Sprünge helfen? Gruß Volker
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Volker schrieb: > keiner eine Idee? Was soll die Kurve denn konkret darstellen? Die Schleifenverstärkung eines rückgekoppelten Systems? Dann wird das System wohl schwingen können. Andererseits sieht die Kurve dafür etwas - seltsam aus. 160dB Verstärkung sind nicht so ganz alltäglich. Vielleicht würdest du mehr Antworten bekommen, wenn du nicht nur das seltsame Simulationsergebnis zeigst sondern auch noch anhängst, was du da eigentlich simuliert hast.
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Hallo Achim, ja, es ist die AC Simulation (LT-Spice) einer OP-Schaltung dessen Ausgang mit einer einfachen Foldback Strombegrenzung (ca 7mA im Kurzschlussfall) versehen ist. R11 mit 100 Ohm sorgt dafür, dass die Schaltung in der Strombegrenzung ist. In der DC-Simulation (CL_DC1.asc)schwingt nichts, sieht alles super aus. Die Strombegrenzung ist nach wenigen µs eingeschwungen, siehe CL_DC1.png Auch in der Realität läuft die Schaltung einwandfrei und stabil, ich kann halt einfach die AC-Analyse nicht verstehen. Vielleicht können auch die LT-Spice Profis nochmal drüberschauen. Gruß und danke Volker
Was ist V(a) und V(b)? Was zeigt die Übertragungsfunktion eigentlich? Die Übertragungsfunktion sieht seltsam aus. Deine Übertragungsfunktion hat nirgens eine Phase welche -180° Unterschreitet, damit wäre das System stabil.* Du liesst nicht einen Phasemargin von 65° ab, sondern die Phasenverschiebung deines Systems ist 65°. Der Phasmargin wäre 180° - 65° = 115° Der Gainmargin ist die Verstärkung welche du bei einer Phase von -180° hast. Dein System hat keine so starke Phasenverschiebung, damit kannst du den Gainmargin aus dem Graph gar nicht bestimmen. Und erweitere mal die Frequenzachse auf unter 10Hz, es sieht aus als ob da noch ein Pol auf der linken Seite kommt. *Bei dem Bodekriterium gibt es glaube ich noch eine Bedingung. Es ist nur gültig wenn die Amplitude nur einmal die 0dB Linie kreuzt. Bin mir in dem Punkt nicht mehr sicher, müsste ich mal nachgucken.
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Fisch schrieb: Was ist V(a) und V(b)? Habe das ganze nach der Anleitung von LT gemacht, http://www.linear.com/solutions/4449 Statt V/fb) und V(inm) in der Anleitung bei LT habe ich die Signale eben a und b genannt. Im Anhang den Plot ab 0.1Hz Gruß Volker
Volker schrieb: > ja, es ist die AC Simulation (LT-Spice) einer OP-Schaltung dessen > Ausgang mit einer einfachen Foldback Strombegrenzung (ca 7mA im > Kurzschlussfall) versehen ist. R11 mit 100 Ohm sorgt dafür, dass die > Schaltung in der Strombegrenzung ist. d.h. du steuerst die Transistoren nicht linear an, sondern du nutzt deren nichtlineare Kennlinie (um ab einer bestimmten Spannung zu begrenzen). Die AC-Analyse ist eine rein lineare Betrachtung. Alle Kennlinien werden durch Geraden ersetzt, die im Arbeitspunkt angepasst werden. Ein Nichtlineares Verhalten kannst du damit nicht untersuchen. Der Transistor wird in der AC-Simu "nicht umschalten", sondern sein linearisiertes Verhalten wird extrapoliert. Für welchen Arbeitspunkt deiner Transistoren ist die AC-Analyse denn durchgeführt worden? Hat die Strombegrenzung bei simulierten Arbeitspunkt eingesetzt oder nicht? Der Bode-Plot dürfte in beiden Fällen sehr unterschiedlich aussehen.
Hallo Achim, um den DC-Arbeitspunkt des Transistors zu bestimmen (also, dass die Strombegrenzung schon greift) habe ich den + Eingang des Ops mit V4 auf 2.5V gelegt. Ohne Strombegrenzung müsste sich also am Ausgang (R11) eine Spannung von 10V einstellen (Feedback über R13, R12). Wenn ich mit der Mouse über den Ausgang fahre, kommt die Anzeige: DC-Operating Point V(Out)= 777mV. Die 777mV bei 100 Ohm sind exakt die berechnete Strombegrenzung von 7.77mA. Da die Strombegrenzung nur über den Q2 funktioniert, muss er ja auch schon DC-mäßig bestromt werden. Und ja, mich interessiert nur die AC-Analyse mit Strombegrenzung. Wie soll ich dies denn sonst auf Stabilität untersuchen? Volker
Volker schrieb: > Gain_Phase_1.PNG Mein alter Physiklehrer hätte mir dieses Diagramm um die Ohren gehauen - und zu recht. Wie wäre es, wenn du dazu schreibst, welche Ordinate zu welcher Kurve gehört? Und du glaubst doch nicht, dass du in einer realen Schaltung ohne einen riesen Aufwand eine Dynamik von fast 200 dB realisiert bekommst. Mindestens die Hälfte davon ist graue Theorie. Guck mal ins Datenblatt vom OP. p.s. Volker schrieb: > CL_DC1.PNG Den Schaltplan würde ich mal aufräumen
Du kannst dir in LTspice auch das Nyquist Diagramm anzeigen lassen. (Rechte Maustaste auf linke Achse). Fuer die uebliche Darstellung (auch f. d. Bode) sollte das Vorzeichen gedreht werden: -V(a)/V(b). Linear spart sich das Vorzeichen im Video wohl um besonders bequem die Gain Margin ablesen zu koennen. Im Nyquist Diagramm sieht man, das der Punkt (-1,0) nicht umschlungen wird. Das ganze ist also theoretisch stabil. Praktische Probleme dieser Betrachtung wurden ja bereits angesprochen: 200dB, Arbeitspunkt, Nichtlinearitaet.
Hallo Josef, danke dir für die Hilfe, naja 200dB sehe ich nicht, eher 160. Dass der Plot nicht unbedingt der Realität entspricht ist mir schon klar, sonst hätte ich nicht nachgefragt. mir geht es vielmehr um folgende Dinge: - Wie könnte man die Simulation verändern (verbessern) um realitätsnähere Ergebnisse zu bekommen, geht das mit LT-Spice überhaupt? - falls die AC-Simu nicht besser geht, wie untersucht man dann die Schaltung auf Stabilität? Gruß Volker
Ich wundere mich etwas über diese Schaltung. Was macht diese Schaltung eigentlich? Gibt es dazu Literatur?
Hallo Helmut, diese Schaltung ist meine eigene Erfindung, angelehnt an die Strombegrenzung des LM723 (Netzteil-IC). Ziel der Schaltung ist es zunächst eine Verstärkung eines DAC-Signals (0-2.5V) am + Eingang des OPS um den Faktor 4 um damit Spannugen von 0-10V zu erreichen. Faktor 4 wird erreicht durch R13,R12 Dabei ist die Last minimal 1kOhm. Somit muss die Schaltung also einen Strom von max. 10mA bei 10V Ausgang zur Verfügung stellen. Um den Ausgang gegen Kurzschlüsse zu schützen wird am Widerstand R15 die Spannung abgegriffen, erreicht diese Spannung etwa 0,7V wird Q2 leitend und die Rückkopplung des OPs findet nicht mehr nur über R13 statt sondern über Q2 und Q1. R14, R18 sorgt dabei noch für eine Foldback Strombegrenzungs-charakteristik, somit fliessen bei einem vollen Kurzschluss nur ca.7mA In der Praxis, (Schaltung ist mehrfach aufgebaut) funktioniert die Schaltung perfekt, auch in der DC-Simulation ist alles gut, ich wollte eigentlich nur wissen, wie stabil die Schaltung in der Strombegrenzung ist. Gruß Volker
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