Tiefpass mit OpAmp - kann das funktionieren?

[Chris (christophe_d)]

Hi,

ich habe die Schaltung im Anhang aus dem Internet und prinzipiell 
funktioniert die ganz gut: links kommt das Signal von einem DAC mit 96 
kHz Samplingfrequenz, die reale Frequenz des Signals liegt also bei max 
48 kHz.

Mit R1Y justiere ich die Ausgangsspannung auf exakt -10V..+10V, das ist 
bei einem R1Y-Wert von ca. 4,5 kHz der Fall.

Mein Problem: auf der Leitung OUTY_PRE habe ich neben dem Nutzsignal von 
ca. 8,2V auch ein leichtes, hochfrequentes Rauschen im MHz-Bereich. Das 
ist grundsätzlich kein Problem, da das Gerät am Ausgang das in keinster 
Weise darstellen kann, aber ich finde es unschön.

Deswegen meine Idee: den rechten OpAmp gleichzeitig zum Tiefpassfilter 
machen.

Rein rechnerisch: wenn ich R1Y einen Kondensator von 0,33 pF parallel 
schalte, erhalte ich eine Grezfrequenz von ca. 107 kHz. Das liegt weit 
genug sowohl von der Nutz- als auch von der Störfrequenz weg, sollte 
also passen.

Meine Frage: kann das so funktionieren? Kann ich den OpAmp auf diese Art 
gleichzeitig als Verstärker und Tiefpass verwenden? Oder habe ich hier 
irgendwas übersehen?

Danke!

[Ingo W. (uebrig)]

Dann hat der rechte Verstärker oberhalb der Grenzfrequenz aber immer 
noch eine Verstärkung von 1.

[H. H. (Gast)]

Chris schrieb:
> Rein rechnerisch: wenn ich R1Y einen Kondensator von 0,33 pF parallel
> schalte, erhalte ich eine Grezfrequenz von ca. 107 kHz.

Du hast dich so grob verrechnet, ganz ohne es zu merken?

[Chris (christophe_d)]

H. H. schrieb:
> Du hast dich so grob verrechnet, ganz ohne es zu merken?

Sorry, 0,33nF natürlich.

Bleibt trotzdem die eigentliche Frage: kann es funktionieren (wenn C 
richtig dimensioniert ist :-D )

[Stefan F. (Gast)]

Chris schrieb:
> kann es funktionieren (wenn C richtig dimensioniert ist)

Ja, aber wie Ingo andeutete ändert sich dadurch der Verstärkungsfaktor 
des rechten OP-Amp. Mache den Tiefpass doch einfach in die Mitte 
zwischen die beiden Verstärker.

[Thomas (kosmos)]

Wie sieht den die Stromversorgung der OPAMPs aus, vielleicht brauchts 
hier genau für diesen Fall ein paar Kerkos. Was sagt den das Datenblatt 
vielleicht werden hier zusätzlich auch ein paar Kerkos und 1-10µF Elkos 
empfohlen?

[Chris (christophe_d)]

Thomas O. schrieb:
> Wie sieht den die Stromversorgung der OPAMPs aus, vielleicht brauchts
> hier genau für diesen Fall ein paar Kerkos. Was sagt den das Datenblatt
> vielleicht werden hier zusätzlich auch ein paar Kerkos und 1-10µF Elkos
> empfohlen?

Es wird der MC33078D verwendet, ich kann im Datenblatt nichts derartiges 
finden. Tatsächlich haben Sie jeweils 100nF von VDD und VSS nach Masse 
jeweils dicht am IC plaziert.

[Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)]

von Chris schrieb:
einen Kondensator von 0,33 pF parallel
schalte,

Schiebe mal das Komme 4 Stellen nach rechts, daß kommt
dann schon eher hin. Welche Formel hast du denn da benutzt?

[Michael B. (laberkopp)]

Chris schrieb:
> ich den OpAmp auf diese Art gleichzeitig als Verstärker und Tiefpass
> verwenden

Ja.

Aber die Sprungantwort auf deinen DAC verlangsamt sich.

Bessere Filter (Bessel) sind schneller.

Chris schrieb:
> ein leichtes, hochfrequentes Rauschen im MHz-Bereich.

Einsteuung des Digitalteils ?

[Thomas (kosmos)]

Setzt einfach mal einen Kerko an den Ausgang gegen GND und schau mal mit 
dem Oszi ob deine MHz Rauschen dann weg ist, vielleicht wäre ein 
Tantal-Kondensator besser die müssten schneller sein als normale Kerkos. 
Ansonsten eine kleine Spule an den Ausgang denke das da ein paar µH 
ausreichend sind  oder du kombinierst die Spule mit dem Kondensator dann 
wird der Filter steiler.

[Stefan F. (Gast)]

Thomas O. schrieb:
> Setzt einfach mal einen Kerko an den Ausgang gegen GND

Kapazitive Last direkt am Ausgang von OP-Amps war noch nie eine gute 
Idee.

[Thomas (kosmos)]

dann musst du es eben mit einem Widerstand oder einen kleinen Spule 
kombinieren, die haben meist auch ein paar Ohm Widerstand, aber ich 
denke nicht das die kleine Kapazität eines Kerkos dir den OPAMP 
zerschießen wird.

[H. H. (Gast)]

Chris schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Du hast dich so grob verrechnet, ganz ohne es zu merken?
>
> Sorry, 0,33nF natürlich.

Immer noch weit daneben.

[H. H. (Gast)]

Thomas O. schrieb:
> aber ich
> denke nicht das die kleine Kapazität eines Kerkos dir den OPAMP
> zerschießen wird.

Du hast einfach keinerlei Ahnung davon, kannst aber die Finger nicht 
still halten!

[Thomas (kosmos)]

na dann sollen doch die, die Ahnung haben mal ein paar praktikable Tipps 
schreiben.

Ich habe jetzt nichts berechnet, aber da er ja ein Oszi zur Hand hat 
sieht er ja wie er die Werte anpassen kann.

Mit einem RC oder LC Glied bekommt man das hin.

[Stefan F. (Gast)]

Thomas O. schrieb:
> na dann sollen doch die, die Ahnung haben mal ein paar praktikable Tipps
> schreiben.

Habe ich doch schon. Ich schlug bereits vor dir einen Tiefpass zwischen 
den beide Op-amps vor.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Chris schrieb:
> hochfrequentes Rauschen im MHz-Bereich.

Chris schrieb:
> Kann ich den OpAmp auf diese Art
> gleichzeitig als Verstärker und Tiefpass verwenden?


Hallo, so ein OPV als lineares Bauelement kann durchaus verstärken und 
gleichzeitig als Tiefpass beschaltet werden. Allerdings sollte er 
wenigstens bis zur angestrebten Grenzfrequenz noch nennenswerte 
Verstärkung liefern können bei der eingestellten Gegenkopplung. Um 
Übersteuerungen in der Eingangsstufe des OPVs vorzubeugen ist es besser, 
vor dessen Eingang ein passives RC-Filter einzubauen mit z.B. 200 kHz 
Grenzfrequenz grob überschlagen.


mfg

[Rainer W. (rawi)]

Thomas O. schrieb:
> dann musst du es eben mit einem Widerstand oder einen kleinen Spule
> kombinieren, die haben meist auch ein paar Ohm Widerstand, aber ich
> denke nicht das die kleine Kapazität eines Kerkos dir den OPAMP
> zerschießen wird.

Es geht um Phasenreserve und Stabilität.

[Gustl B. (gustl_b)]

Was spricht gegen Sallen-Key?

[Chris (christophe_d)]

Gustl B. schrieb:
> Was spricht gegen Sallen-Key?

Ich hätte auf eine Lösung gehofft, bei der der zweite OpAmp sowohl als 
aktiver Filter als auch Verstärker arbeitet - baer genau das scheint ja 
nicht möglich zu sein?

[Robert M. (r0bm)]

Chris schrieb:
> Deswegen meine Idee: den rechten OpAmp gleichzeitig zum Tiefpassfilter
> machen.

Anbei zwei Bsp. (Tschebyscheff MFB-TP 0,05dB Welligkeit). Das Filter 2. 
Ordnung wäre für deine Zwecke mehr als ausreichend. Die Verstärkung 
liegt bei V=2,5. Durch Anpassung der Kondensatoren (Verhältnis C5/C6=10 
beibehalten) lässt sich die Grenzfrequenz nach Belieben verschieben.

[Ingo W. (uebrig)]

Chris schrieb:
> Ich hätte auf eine Lösung gehofft, bei der der zweite OpAmp sowohl als
> aktiver Filter als auch Verstärker arbeitet - baer genau das scheint ja
> nicht möglich zu sein?

Genau das ist möglich. Allerdings den linken Kondensator nicht an den 
Ausgang (das würde bei Verstärkung zu Rückkopplung führen), sondern an 
den invertierenden Eingang. Damit kann die Kopplung zwar nicht mehr 
kritisch eingestellt werden, für eine zweite Ordnung reicht es aber.

[Klaus H. (hildek)]

Warum machst du nicht einfach ein oder zwei RC-Glieder in die Leitung 
OUTY_PRE?
R und C für fg=100kHz (oder für welche auch immer), ein zweites mit 3R 
und C/3 - fertig. Macht dann bei 1MHz 40dB Dämpfung. Wenn es nicht 
reicht, noch ein drittes verwenden. [fg = 1/(2π·R·C)]
Deine Verstärkungseinstellung am rechten OPA bleibt damit erhalten.

Hast du schon mal geprüft, ob das nicht ein Schwingen des OPAs ist, z.B. 
weil er am Ausgang eine kapazitive Last sieht?