Herzlich Willkommen beim beam-Verlag in Marburg, dem Fachverlag für anspruchsvolle Elektronik-Literatur.


Wir freuen uns, Sie auf unserem ePaper-Kiosk begrüßen zu können.

Aufrufe
vor 7 Jahren

3-2017

  • Text
  • Komponenten
  • Technik
  • Radio
  • Filter
  • Oszillatoren
  • Quarze
  • Emv
  • Messtechnik
  • Bauelemente
  • Software
  • Microwave
  • Linear
  • Wireless
  • Circuit
  • Simulation
  • Messungen
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Applikationen Bild 8:

Applikationen Bild 8: Gut entkoppelte Referenzspannung Bild 9: Sehr gut entkoppelte Referenzspannung In Bild 8 sieht man einen großen Kondensator am Spannungsteiler und einen kapazitiv überbrückten Gegenkopplungswiderstand. Damit ergeben sich zwei obere -3-dB-Grenzefrequenzen bzw. Zeitkonstanten, nämlich Cp x R1 // R2 und 0,01 µF x R3. Es dominiert die erste Grenzfrequenz von etwa 0,03 Hz. Der kleine Kondensator 0,01 μF reduziert Rauschen im Gegenkopplungspfad. Das Filter benötigt Zeit zum Aufladen. Die Zeitkonstante für 100 µF und 100 kOhm beträgt 10 s. Die Schaltung in Bild 9 ist eine Verfeinerung/Weiterentwicklung. Der Puffer wurde hier zum aktiven Filter erweitert. Damit werden wesentlich kleinere Kapazitäten möglich als 100 µF. ein aktives Filter kann für eine hohe Güte ausgelegt werden, sodass sich eine gute Unterdrückung mit einer kurzen Einschwingzeit paart. Die Schaltung wurde an 12 V bzw. mit 6 V gefilterter Referenzspannung getestet. Eine Sinusspannung von 1 V Spitze-Spitze mit verschiedenen Frequenzen wurde der Versorgungsspannung überlagert. Mit dem Oszilloskop konnte bis zu 8 Hz herab kein Störsignal auf der Referenz oder am In-Amp-Ausgang nachgewiesen werden. Dabei wurde auch die Versorgungsspannung im Bereich 4 bis 25 V verändert. Die Einschwingzeit der Schaltung betrug etwa 2 s. Entkopplung bei einfacher Versorgung Einfach versorgte Operationsverstärkerschaltungen mit Op Amps für duale Versorgung (keine speziellen Single-Supply-Typen) erfordern das Vorspannen eines der Operationsverstärker-Eingänge. Wenn diese Vorspannung direkt von der Versorgungsspannung abgeleitet wird, ergeben sich die oben genannten Probleme auch hier. Eine gebräuchliche und leider mangelhafte Praxis besteht im Einsatz eines Teilers 100 kOhm/100 kOhm mit einem 0,1-μF-Bypass- Kondensator. Dabei liegt die Polfrequenz aber bereits bei 32 Hz. Ein 50-Hz-Brumm wird kaum unterdrückt. 48 hf-praxis 3/2017

Applikationen fluss der Parasiten. Bewährt hat sich die Parallelschaltung von Bypass-Kondensatoren stark verschiedener Werte wie 1 µF und 10 nF oder 10 µF, 100 nF und 1 nF. Einige dieser parallelen Kombinationen können aber auch die frequenzselektive Selbstoszillation (Ringing, Klingeln) befördern. Besonders bewährt hat sich die Kombination 10 µF Aluminium-Elko und 10 nF Keramik. Tantal-Elkos sind nicht auf minimale parasitäre Anteile ausgelegt und liefern daher oft schlechtere Resultate als gewöhnliche Elkos. ◄ Bild 10: Nichtinvertierender Op Amp an einfacher Betriebsspannung Bild 11: Invertierender Op Amp an einfacher Betriebsspannung Bild 10 und 11 zeigen Lösungen für bessere Ergebnisse. In beiden Fälle wird am nichtinvertierenden Eingang vorgespannt. Eine Daumenregel bei Nutzung des Teilers 100 kOhm/100 kOhm lautet: C2 mindestens mit 10 μF für etwa 0,3 Hz Grenzfrequenz zu bemessen. Bypass-Kondensatoren Der Grund des Einsatzes von Bypass-Kondensatoren ist die Schaffung von Impedanzen mit sehr geringem Wert an kritischen Stellen. Von der Stromversorgung her ist dies nicht möglich, in erster Linie durch die Induktivität der Zuleitungen. Das Problem steigt mit der Frequenz. Es muss entkoppelt werden. Je höher die Grenzfrequenz der Schaltung, umso mehr gewinnen aber auch die parasitären Anteile des Bypass-Kondensators an Bedeutung. Verschiedene Punkte bestimmen, welcher Bypass-Kondensator für eine Applikation optimal ist. Dazu gehören Frequenzbereich, Platzverhältnisse und Kosten. Das Ersatzschaltbild eines Kondensators mit parasitären Anteilen besteht vereinfacht aus einer Längs-Induktivität, einem Längs-Verlustwiderstand und einem Quer-Verlustwiderstand (Leckstrom). Eine hohe Kapazität schützt nicht vor dem Ein- Design-Tipps • Beachte das thermische Verhalten gleich von Beginn an! • Nutze wo möglich gut bemessene Übertragungsleitungen! • Führe den Versorgungsstrom über möglichst solide Leiter(bahnen)! • Halte alle Leitungen so kurz wie möglich! • Nutze gesplittete Versorgungen, wo/wenn sie verfügbar sind! • Nutze die optimale Betriebsspannung und entkopple diese gut! • Überlege, auf welchen Wegen Störsignale eindringen können! • Wähle Bauelemente mit sinnvollen Toleranzen! hf-praxis 3/2017 49

hf-praxis

PC & Industrie

© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel