[e83cc]

Zitat:Original geschrieben von alfsch

nun, du wolltest wissen, wie man die stabilität eines regelkeises sprich verstärkers per simu erkennen kann..

evtl solltest mal etwas grundlagen zum thema lesen

Alfsch, Elektronik ist nur mein Hobby - nicht mein Beruf, wie es bei vielen anderen hier der Fall ist. Natürlich kannst du jetzt den professionellen Maßstab anlegen und alles mögliche erwarten, von dem du denkst, dass man dies beherschen muss. Ich bitte vielmals zu entschuldigen, dass ich diesem Maßstab nicht gerecht werde. Natürlich kannst jetzt wie geschehen auf diverse Grundlagen im Allgemeinen aufmerksam machen - nur wen hilft das? Mir? Dir? Oder wem?

Wie muss ich denn nun diese Antwort einordnen

a) Du bist einfach zu blöde um es zu verstehen, dir fehlen diverse unabdingbare Grundlagen. Ließ erst mal und halt solange die Fresse bis du es kapiert hast

b) Ich weiß zwar bescheid, kann es aber nicht so vermitteln, dass die Fliege an der Lage wäre, es zu verstehen.

c) Ich weiß zwar bescheid, aber mir ist es viel zu mühselig das alles im Detail zu erklären.

d) Du solltest erst all die aufgeführte Grundlagenliteratur lesen und verstehen und ggf. eigene Simualtionen zur Vertiefung erstellen. Hoffe dann kannst du dir die Antwort selber geben, wenn nicht, meld dich in 1-2 Jahren nochmals mit deinem dann vorhanden Grundlagenwissen und formuliere die Frage erneut.

e) Ok, ich versuchs nochmal, was genau fehlt noch um es zu verstehen

f) Nichts von alle dem: <Eigener Text>

[e83cc]

Zitat:Original geschrieben von voltwide

Das kenne ich auch etwas anders:
Man trennt den Regelkreis auf, ja.
Und fügt seine erdfreie Signalquelle in den Gegenkopplungsweg ein.

Der Signalgeber muß also zwischen Verstärkerausgang und dem Eingang des Gegenkoppelnetzwerkes liegen: So ist die Regelschleife wieder geschlossen.

Danach gibt es zwei relevante Meßpunkte: den Ausgang des Verstärkers (A)und den Ausgang des Signalgebers (B), oder auch beide Anschlüsse des Signalgebers.

A/B ist die Leerlaufverstärkung, gemessen mit geschlossener Schleife
In der Simu müßte also das kalte Ende der Signalquelle mit dem Ausgang verbunden werden.
Alfsch hat aber die Leerlaufverstärkung gemessen bei offener Schleife.
Das macht in der Theorie keinen Unterschied, ist nur in der Praxis nicht allgemein handhabbar.

Soweit so gut

Das sieht dann so aus:



Und was geanu muss ich jetzt wie betrachten um zu erkennen ob und wo es schwingen wird?

Zitat:In dem Bode-Plot sind jetzt nur noch die beiden Punkte spannend, wo die Leerlaufverstärkung 0dB kreuzt. Dort hat Alfsch die Marker hingesetzt.

Und genau an diesen Punkten wird der Phasenspielraum abgelesn

Hier habe schon wieder eine Frage. Um den 0db Punkt ablesen zu können, muss mit einer festgelegten Spannung simuliert werden. Die Kurve hebt bzw. senkt sich mit der verwendeten Spannung. Obiges Diagram ist mit 1V erstellt worden. Welche Spannung wäre korrekt? Die für max. Leistung erforderliche? Oder noch 6db oben drauf? Oder ganz was anderes?

Zitat:Soweit ich mich erinnere, hat Nyquist 1936 bewiesen, dass eine geschlossene Schleife im Falle der Instabilität auf der Frequenz
schwingt wo die Verstärkung auf 1 gefallen ist (Tranitfrequenz)
und nicht etwa auf einer tieferen Frequenz, wo die Verstärkung höher ist.
Das habe ich nie wirklich verstanden, nehme es aber mal so hin.
Wahrscheinlich muss man die prägenden Jahre der Kindheit in einem Phasenspielraum zugebracht haben, um diese Thematik voll zu durchdringen.

Da bin ich ja jetzt aber glücklich, dass ich hier nicht er einzige Nichtversteher hier bin Das will mir nämlich partout nicht in den Kopf. Die Anregung mit einem kurzen niederfrequenten Impuls zeigt nämlich, dass der Amp auf ~7Hz ausschwingt und dies ist genau die niederfrequente Spitze und nicht die Stelle an der die Verstärkung 1 beträgt. vgl. Graphik #5
Vielleicht ist ja noch zu unterscheiden zwischen ringing und tatsächlichem schwingen?

[Rumgucker]

Ich bin auch ein Nichtversteher...

[voltwide]

Alfsch hat mit 1V = 0dB angesteuert.
Wenn er dann am Ausgang mißt, erhält er, dank dieser Normierung, die Verstärkung in dB: Ziel erreicht.
Der von mir ins Spiel gebrachte Ansatz läuft unterm Strich aufs gleiche hinaus: In der Simulation muss dann aber ein plot des Quotienten Vout/Vsignal erstellt werden, das liefert dann auch die Verstärkung, egal wieviel Signalpegel ich anlege (s. posting #40)
Benenne (Label!) den Signalgeneratorausgang mit Signal
Benenne den Verstärkerausgang mit Output
Du mußt nun in spice eine PlotSpur händisch anlegen, mit dem mathematischen Ausdruck V(Output)/V(Signal)
Wenn man den daraus resultierenden BodePlot hat, sucht man die 0dB-Punkte und liest die Phasendrehung ab.
Der Abstand zu 360/0 Grad ist der "Phasenspielraum"in Grad. Sozusagen der Sicherheitsabstand bis das Ganze selbsttätig schwingt. Je kleiner der Phasenspielraum, desto stärker klingelt das Ganze.
Der typische OPV hat einen Phasenspielraum von 90 Grad.
Üblicherweise sagt man dass der Phasenspielraum besser als 60 Grad sein sollte.

[e83cc]

Zitat:Original geschrieben von voltwide

Alfsch hat mit 1V = 0dB angesteuert.
Wenn er dann am Ausgang mißt, erhält er, dank dieser Normierung, die Verstärkung in dB: Ziel erreicht.

Ok, hab mal alfschs Model mit 1,2,5V simuliert.



Und der 0db Durchgang wandert zu immer niedrigeren Frequenzen mit höherer Eingansspannung. Wenn ich dich jetzt richtig verstanden habe, ist IMMER mit 1V wegen der Normierung die sinnvolle Eingangsgröße!?

0db wird dann bei 7,4Hz und 136,8kHz erreicht. D.h. auf diesen Frequenzen müsste der Amp schwingen/klingeln korrekt? Bei Anregung mittels kurzem Impuls kommt das auch im oberen Bereich ganz gut hin. Im unteren sind es 6,8Hz.

Zitat:Der von mir ins Spiel gebrachte Ansatz läuft unterm Strich aufs gleiche hinaus: In der Simulation muss dann aber ein plot von Vout/Vsignal erstellt werden, das liefert dann auch die Verstärkung, egal wieviel Signalpegel ich anlege.
Wenn man den daraus resultierenden BodePlot hat, sucht man die 0dB-Punkte
und liest die Phasendrehung ab.

So korrekt? Den Eingang hab ich vor dem Filter auf Masse gelegt. Oder sollte direkt das Gitter auf Masse liegen? Oder sollte der Eingang offen bleiben, ist ja durch den Gitterableitwiderstand auf Masse gelegt?

Zitat:Der Abstand zu 360/0 Grad ist der
"Phasenspielraum"in Grad. Sozusagen der Sicherheitsabstand bis das Ganze
selbsttätig schwingt. Je kleiner der Phasenspielraum, desto stärker klingelt das Ganze.

Jetzt wird bei 5,6Hz und 200kHz der genannte Phasenbereich und Verstärkung > 0dB überschritten. Also der Amp schwingt?

Mit Alfsch Methode waren es etwa 14° bei 138khz bzw 19° bei 7,3hz Phasenreserve. D.h. der Amp schwingt nicht, es gibt nach dieser Methode eine geringe Reserve.

Wenn es richtig ist, dass unterm Strich beide Methoden aufs gleiche hinaus laufen ist da noch irgendwo der Wurm drin.

Mit einfacher AC-Analyse wird die 180⁰ Grenze bei 6,8Hz und bei ~139kHz überschritten.

[voltwide]

Ja, der normale Eingangs sollte kurzgeschlossen werden.
Schaltung scheint schon mal zu stimmen.

Also wir sprechen von Verstärkung.
Das heißt wir messen Ausgangsspannung : Eingangsspannungm als QUOTIENT.
Du hast aber, wie an der PlotBeschriftung unschwer zu erkennen ist,
Ausgang - Eingangsspannungals als Differenz gemessen
in dem die rote Probe auf Ausgang und schwarze Probe auf Signal gesetzt hast.
Als krönenden Abschluß solltest Du nun auch noch die richtige PlotSpur
definieren (s.o.!) und messen.
Ich würde erwarten, dass diese Messung keine Überhöhungen mehr zeigt.
Aber an den Null-dB- Punkten nur einen kleinen Phasenspielraum zu sehen ist.
Du bist echt ne harte Nuss

[e83cc]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Aber an den Null-dB- Punkten nur einen kleinen Phasenspielraum zu sehen ist.

So ist es volti, hab nicht alles richtig gelesen sorry. Jetzt stimmen die von alfsch ermittelten Werte mit denen aus deiner Methode überein.

Zitat:Du bist echt ne harte Nuss

Du stehst eher auf Erd- als auf Paranüsse

[alfsch]

..zu #41: b , c, d

ist das "wie erkenne ich stabilität" jetzt in etwa klar geworden ?



das optimieren einer regelschleife bzw pol-nullstellen zu setzen, ist dann wohl die nächste hürde

[voltwide]

Alles wird gut!
Ich sach nur "Typ II" Phasenkompensation, immer wieder Dauerthema
bei Abwärtsreglern im voltage mode

[e83cc]

Zitat:Original geschrieben von alfsch

ist das "wie erkenne ich stabilität" jetzt in etwa klar geworden ?

Gute Frage, ich sag mal was ich mitgenommen habe Also entweder mit deiner oder voltis Methode simulieren und alles was nicht 60 Grad von der Ober- oder Untergrenze entfernt ist, ist potentiell instabil. Kann man das so sagen?

Wenn du jetzt noch sagen magst, wie du die Marker und die Berechnungen in deine Auswertung bekommen hast, bin ich ja schon fast glücklich

Zitat:das optimieren einer regelschleife bzw pol-nullstellen zu setzen, ist dann wohl die nächste hürde

Bitte was? Ganz langsam und ganz deutlich sprechen, und schon steigen die Chancen, dass ich deinen Worten folgen kann
Regleschleife optimieren, kann ich mir noch was drunter vorstellen, pol-nullstellen zu setzen, hmm was meinst du damit? Was ne Polstelle ist, daran hab ich ja noch ne vage Erinnering aus dem Matheunterricht schon längst vergangener Tage, aber das jetzt hier zuzuordnen, da würde ich nochmal deiner Unterstützung bedürfen

[e83cc]

Zitat:Original geschrieben von voltwide

Alles wird gut!
Ich sach nur "Typ II" Phasenkompensation, immer wieder Dauerthema
bei Abwärtsreglern im voltage mode

Ja, alles wird gut - braucht halt gelentlich ein wenig.

Das mit der "Typ II" Phasenkompensation, muss ich das verstehen?

[voltwide]

Nun, es würde mich schon ein wenig beunruhigen, wenn Du das mit der Typ-II-Kompensation einfach so verstehen würdest.

Pole und Nullstellen - Matheunterricht?! Volltreffer :
Nullstelle wenn Zähler = Null, Pol wenn Nenner = Null
Der Wechselstromkreis und komplexe Zahlen - da haben wir die Baustelle!
Fürs erste:
Pole/Nullstellen sind in der Praxis die Eckfrequenzen von Tief-/Hochpässen.

[alfsch]

Zitat:Original geschrieben von e83cc
und alles was nicht 60 Grad von der Ober- oder Untergrenze entfernt ist, ist potentiell instabil. Kann man das so sagen?

nee...eher so:
alles was > 0 Grad von der 180° bzw 360° grenze entfernt ist, ist stabil.
aber: je geringer der abstand von der kritischen grenze, desto mehr "ringing" ("klingeln") bzw bei pulsanregung: overshoot bekommt man
so:

siehe:
http://www.intersil.com/data/an/an9415.pdf

zb: typische standard opamps haben , wie volti sagte, etwa 60° reserve;
hi-speed opamps sind eher "auf kante" designed, mit > 40° ;
geringste fehler im layout, entkoppung oder streukapazität bringen das dann einige grad weiter - und er schwingt.
bekanntes beispiel: LM318

hier sieht man bei 0db -> 15Mhz -> ca 135°
--> 180-135 = 45° reserve ; das ist genug...aber nicht besonders viel sicherheits-abstand...was jeder kennt, der das ding schon benutzt hat
was dann auch so nette tips im db gibt:

Zitat:*Do not hard-wire as integrator or slow inverter; insert a 10k-5 pF network in series with the input, to prevent oscillation.

[Redegle]

Zitat:Original geschrieben von voltwide

Nun, es würde mich schon ein wenig beunruhigen, wenn Du das mit der Typ-II-Kompensation einfach so verstehen würdest.

Pole und Nullstellen - Matheunterricht?! Volltreffer :
Nullstelle wenn Zähler = Null, Pol wenn Nenner = Null
Der Wechselstromkreis und komplexe Zahlen - da haben wir die Baustelle!
Fürs erste:
Pole/Nullstellen sind in der Praxis die Eckfrequenzen von Tief-/Hochpässen.

Ich möchte auch mal ein klein wenig zur Diskussion beitragen.
Zu jeder Schaltung kann man eine Übertragungsfunktion erstellen.
Wobei das ohne komplexe Wechselstromlehre sehr schwer zu verstehen sein wird.
Das könnte z.B. so wie auf dem unteren Bild aussehen.

http://d-amp.org/https://stromrichter.or...11_IMG.jpg

Es geht darum: Jede Übertragungsfunktion (jede Funktion) kannst du in die Form mit Polstellen bringen und anhand dieser lässt sich eine Aussage darüber treffen, ob das System stabil ist oder nicht.

Jedoch wird das ohne komplexe Zahlen und den notwendigen Hintergrund schwer zu verstehen sein.

Es gilt folgedes:
Reeller Anteil der Polstelle negativ (mein Tiefpass) --> Signal wird über die Zeit gedämpft. --> stabil
Reeller Anteil der Polstelle positiv --> Signal wird über die Zeit verstärkt. --> instabil
Reeller Anteil der Polstelle 0--> Signal bleibt über die Zeit gleich --> grenzstabil.
Komplexer Anteil der Polstelle = 0 --> Keine Schwingung
Komplexer Anteil der Polstelle vorhanden --> Schwingung

[Rumgucker]

Dies hier passt gut zu Euren Erklärungen, denke ich

http://de.wikipedia.org/wiki/Pol-Nullstellen-Diagramm


Vielen Dank an Euch alle. Ich blick nun besser durch.

[e83cc]

Hab mal nen Nyquist-Diagramm von unserem Amp gemacht. Da soll man ja auch ganz prima die Stabilität ablesen können. Jetzt muss mir nur nochmal jemand erklären, wie man das jetzt genau macht

[alfsch]

..soo seh ich den bode-plot nach 3 bier auch immer



[SUP]..was wirfst du eigentlich immer so ein ???[/SUP]

[e83cc]

Zitat:Original geschrieben von alfsch

..soo seh ich den bode-plot nach 3 bier auch immer



[SUP]..was wirfst du eigentlich immer so ein ???[/SUP]

Ooh, hätte ich das jetzt nicht machen dürfen

Ich hab doch nur gemacht was in #39 empfohlen wurde ;deal2

Edit: Viel Bier verträgst du wohl nicht, obwohl in Bayern hat das Bier ja gleich nen Liter, hier sinds 0,2-03 Liter. Das macht wohl den Unterschied

[voltwide]

Also mir gefällts
(gemeint ist der Bode-Plot, nicht das bayerische Bier!)

[e83cc]

Ist tatsächlich kein Wissender unter uns, der mir das Nyquist-Diagramm bezüglich Stabilitätskriterien erklären kann - das kann ja fast nicht glauben
Mal ran Jungs, zeigt was ihr drauf habt!