DD214042A1 - Schaltungsanordnung zur frequenzkompensation von breitband-operationsverstaerkern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Frequenzkompensation von Breitband-Operationsverstaerkern mit geringem Bauelementeaufwand, mit der eine hohe Leistungsbandbrbreite und Slew-Rate bei stabilem Betriesverhalten erreicht werden, unabhaengig von der am Ausgang wirksamenLast sowie unabhaengig von dem am Eingang liegenden Signalspektrum. Erfindungsgemaess wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass zwischen dem invertierenden Eingang der Eingangsdifferenzverstaerkerstufe und dem gleichphasigen Ausgang ein Kondensator geschaltet ist und dass mit diesem Kompensationspunkt der Ausgang der zweiten Verstaerkerstufe ueber einen Kondensator-Widerstands-Kombination verbunden ist.

Description

Titel der Erfindung

Schaltungsanordnung zur Frequenzkompensation von Breitband - Operationsverstärkern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Prequenzkompensation von Breitband-Operationsverstärkern, insbesondere zur Erhöhung der Stabilität von invertierenden Spannungsverstärkern, die nach den Tcrwärts-Frequenzkooipensationsverfahren arbeiten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß die Frequenskompensation in Operationsverstärkern durch die Belastung der Ausgänge einer oder mehrerer Verstärkerstufen mit RC-Gliedern realisiert wird (Dr. G. Kurz: "Analoge Schaltungen", Militärverlag der DDR, Berlin,1979) oder durch C- oder RC-Rückkopplungsglieder unter Ausnutzung des Millereffektes erfolgt (Tietze, Schenk: " Halbleiterschaltungstechnik", Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1973).

ITachteilig erweist sich bei Anwendung dieser Verfahren, daJ3 eine Reduzierung der Leistungsbandbreite und der Slew-Rate um mehr als eine Größenordnung eintritt, die einen Einsatz als Breitband-Qperationsverstärker verbietet.

-1 MRl 1983*072582

Ss ist weiterhin bekannt, eine Frequenzkompensation durch die Gegenkopplung mittels RC-Gliedern vom Ausgang der Eingangsdifferenzatufe auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers insbesondere bei invertierenden Spannungsverstärkern zu erreichen» (DD-WP 128251; Altenbrunn, Heymel" A 109 mit Frequenzkompensation durch Miller-Effekt",- radio fernsehen elektronik 26 (1977) H. 17, S. 555 ff)·

Nachteilig bei diesem Verfahren erweisen sich in der praktischen Anwendung der hohe zusätzliche Aufwand an aktiven und passiven Bauelementen und der notwendig werdende individuelle Abgleich der intern verwendeten Frequenzkompensations-Glieder für jeden eingesetzten Breitband-Operationsverstärker. Des weiteren ist es bereits-bekannt, beim Einsatz eines Operationsverstärkers als invertierenden Spannungsverstärker, eine Frequenzkompensation dadurch zu realisieren, daß die Eingangsdifferenzstufe des Operationsverstärkers vom invertierenden Eingang durch einen Kondensator mit dem gleichphasigen Ausgang der Singangsdifferenzstufe des Operationsverstärkers verbunden wird. ("JFET Input Operationais Amplifers¹¹ Texas Instruments, Bulletin ITO. DL-S 12484, February 1977, revised June 1978; YALVO/ Signetics: Signetica Integrierte Analog-Schaltungen, 1979 (VALVO-Handbuch) ).

Nachteilig bei diesem Verfahren ist eine hohe Abhängigkeit der Stabilität des kompensierten Operationsverstärkers von den am Verstärkerausgang angeschlossenen ohmschen und kapazitiven Lastwiderständen sowie von der Sandbreite des am Eingang des Operationsverstärkers anliegenden Signalspektrums. Im praktischen Einsatz dieser Vorwärts-Frequenakcmpensation wird eine nur unbefriedigende Stabilität des Operationsverstärkers erreicht.

Ziel der Erfindung;

Es ist Ziel der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, mit der ein Frequenzkompensations-Verfahren realisiert wird, welches einen geringen Bauelementeaufwand erfordert und mit der hohe Großsignalparameter (Slew-Rate und Leistungsbandbreite) bei stabilem Betriebsverhalten erreicht werden·.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Frequenzkompensation von Breitband-Operationsverstärkern zu schaffen, nach der mit geringem Bauelementeaufwand ein stabiles Betriebsverhalten, inabesondere unabhängig von der am Operationsverstärker-Ausgang -wirksamen ohmschen und kapazitiven Last sowie unabhängig von dem am Operationsverstärker-Eingang liegenden Signalspektrum, unter Erzielung einer hohen Slew-Rate und Leistungsbandbreite erreicht wird.

Srfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers und dem Kompensationspunkt ein Kondensator geschaltet ist. Der Kompensationspunkt wird dabei an dem Ausgang der Eingangsdifferenzverstärkerstufe gebildet, der phasengleich zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ist*

Weiterhin wird erfindungsgemäß der Ausgang der zweiten Operationsverstärkerstufe über einen Kondensator oder über ein RC-Hetzwerk mit dem Kompensationspunkt verbunden.

O O O

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eine3 Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der dazugehörigen Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Frequenzkompensation von Breitband-Operationsverstärkern dargestellt.

über den äußeren Widerstand 4 ist an den invertierenden Eingang S der Eingangsdifferenzverstärkerstufe 1 die Eingangsspannung U_g gelegt.

Der invertierende Eingang 8 der Eingangsdifferenzverstärkerstufe 1 ist über ein RC-Gegenkopplungsnetzwerk, welches aus der Parallelschaltung des Kondensators 16 und des Widerstandes 5 besteht, mit dem Ausgang 13 der dritten Operationsverstärkerstufe 3 sowie über den Kondensator 6 mit einem Kompensationspunkt 11 verbunden. Der Kompensationspunkt 11 liegt am Ausgang TO der Eingangsdifferenzverstärkerstufe 1, der phasengleich mit dem invertierenden Eingang 8 ist. Der Kondensator 6 wirkt als Torwärtskompensations-Kondensator.

Der Ausgang 12 der zweiten Operationsverstärkerstufe 2 ist über ein RC-Netzwerk 14; 7 oder nur über den Kondensator 7 mit dem Kompensationspunkt 11 verbunden.

Am Ausgang 13 der Operationsverstärkerstufe 3 ist die Last, bestehend aus dem Widerstand 14 und dem Kondensator 15» angeschlossen.

Mit dieser Schaltungsanordnung ist es möglich, unabhängig von der am Operationsverstärker-Ausgang 13 anliegenden Last sowie von dem am Eingang liegenden Signalspektrum, eine hohe Slew-Rate und Leistung3bandbreite sowie ein stabiles 3etriebsverhalten zu erzielen. Mit geringem schaltung s t_echni_s_chen Aufwand „wird ..._es möglich, die Vorzüge des Vorwärtakompensation-Verfahrens mit den Vorzügen des Pole-Splitting-Verfahrens zu verbinden.

Claims (1)

1. ERPINDUNGSAUSPRUCH

   Schaltungsanordnung zur Frequenzkonipens at ion von mehrstufigen Breitband-Operationsverstärkern, insbesondere von invertierenden Spannungsverstärkern, bei denen zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ein RC-Gegenkopplungsnetzwerk, bestehend aus der Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators, angeordnet ist und bei denen zwischen dem invertierenden Eingang und der Eingangsspannung ein Widerstand sowie an deren Ausgang eine Last, bestehend aus Kondensator und Widerstand, angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem invertierenden Eingang (8) und dem Kompensationspunkt (11), der mit dem zum Eingang (8) phasengleichen Ausgang (10) der Singangsdifferenzverstärkerstufe (1) verbunden ist, ein Kondensator (6) geschaltet ist und daJ3 der Ausgang (12) der zweiten Operationsverstärkerstufe (2) über einen Kondensator (7) oder über eine Kondensator-Widerstandskombination (7; H) mit dem Kompensationspunkt (11) verbunden ist.

   - Hierzu 1 Blatt Zeichnung -