HF durch Slew-Rate?

Du holst Dir keine HF-Probleme durch schnelle OPVs ims Wohnzimmer. Eher schwingen die Endstufen. Vorstufen kaum.
Und die 20khz die vom CD-Player kommen erzeugen wirklich keine HF-Probleme, da mag die MÖGLICHE MAXIMALE Slewrate noch so hoch sein. Die wird meistens garnicht abgefordert.

Und schnell und guter Klang, das hat auch was mit TIM zu tun.
Lese mal etwas dazu hier:http://users.ece.gatech.edu/~mleach/lowtim/bckgrnd.html

Ab wann fangen Super OPVs für Dich an ?

Ich möchte Dich durch ein Gedankenspiel auf Problematiken hinweisen.
Angenommen, Du müsstest eine Logikschaltung entwickeln, so mit Flipflop und NAND und so. Und der ganze Haufen IC ergibt einen dicht bepackten Print mit A4-Format.
Alles ist richtig, nur das Ding läuft nicht. Du stellst fest, dass die Speisung "verfiept" ist.
Richtig, die Impuls-Ableit-C unter den IC vergessen. Alles raus, C einbauen, testen.
Es geht, aber nur zum Teil. Teils entstehen neue Fehlfunktionen.
Oszilloskop her und messen. Speisung sieht nicht schlecht aus und an jedem IC ist sie sauber.
Aber jetzt ist die Masse verseucht.
Logisch, denn jedes C innerhalb der Schaltung löst grössere Ströme bei der Rechteckflanke aus. Dies ergibt auch höhere Ströme der IC. Und die entstehenden Impulse werden mit den C unter den IC direkt auf Masse geführt. Folglich fliessen jetzt nicht nur die normalen IC-Ströme über die Masse, sondern auch jene aus den schaltungsinternen C und jene der Glättungs-C.
In diesem Fall müsste man eine grosse, dicke Masse mit geringstem Widerstand und kleinster Induktivität bauen. Da ist nichts mit einzelnen Masse-Leiterbahnen, die bis zum Anschlussstecker des Prints führen. Alles, was sich auf einem solchen Massestrang befindet, beeinflusst sich und wenn die Massezuleitung auch noch eine gewisse Länge hat, ist Feierabend.

Jetzt bauen wir beispielsweise einen Kanaleinschub eines analogen Mischpultes mit 48 Kanälen.
Da wir bei den IC (OPV) von einer anständigen Unterdrückung des Speise-Einflusses ausgehen können, reicht es, an jedem Einschub-Anschluss mittels Elko und parallelem C von Speisung nach Speisungsmasse (dicke Erdschiene) die Speisung einigermassen zu glätten.
Auf der Audiomasse fliessen im Einschub alle Masseströme der Schaltung, also der grössere Teil der Ströme durch alle Widerstände sowie ein grosser Teil der Wechselströme der Kondensatoren.
Um Brummschleifen zu vermeiden, sollte die Masseführung einigermassen sternförmig aussehen. Wenn wir jetzt nicht nur unseren Einschub betrachte, sondern das ganze Mischpult, so ergäben sich bei sternförmiger Massung lange Leitungen mit grossen Induktivitäten, was zu erheblichen Spannungsabfällen auf dieser Masseleitung führen würde. Es wäre somit nicht mehr möglich, einen Kanal ganz leise zu stellen, weil das Tonsignal durch alle schaltungsinternen Verbindungen und deren Ströme die Masse so verseucht, dass da nicht RUHE ist.
Und die niederohmige, flächige Masse verbietet sich wegen den entstehenden Brummschleifen.

Abhilfe:
Es gibt zu jedem Einschub eine Audiomasse von einem Sternpunkt aus (Masse der letzten Siebelkos des Netzteils). Diese Masse wird an den Noninvers-Eingang eines FET-OPV gelegt, welcher eine kleine Endstufe treibt, die auf Verstärkung 1 gegengekopplet ist. Und erst dieser Ausgang ist die kanalinterne Masse. Damit ist sichergestellt, dass Restströme, die im Kanaleinschub die Masse verseuchen, nicht den Einschub verlassen können. Die entstehenden Ströme werden ja auf die abgeblockte Speisung abgeleitet, was weit weniger kritisch ist.

Was soll nun das Ganze: Je nach Printlayout kann es bei schnelleren OPV passieren, dass Ströme die Masse verseuchen und damit zu Problemen führen, welche mit langsameren OPV nicht entstehen würden. Natürlich wird es im Normalfall nicht für Schwingungen reichen. Aber sofern ein Rechtecksignal zugeführt wird, das nicht ab einem Digitalgerät stammt und damit eine hohe Steilheit aufweisen kann, können negative Effekte auftreten.

Ich erinnere da an Messmethoden bei Endstufen, welchen 100kHz Rechteck zugeführt werden, um die Schnelligkeit zu testen. So etwas könnte möglicherweise kontraproduktiv enden. Und um hier das Problem nicht zu gross werden zu lassen, wird dann am Schaltungs-Eingang mittels RC-Glied ein Tiefpass gebaut, der durch den relativ kleinen Widerstand einen hohen Impulsstrom auf die Masseleitung führt, was alles andere als sinnvoll ist.

Wenn man von einer maximalen Samplingfrequenz von 192 kHz ausgeht, kann die maximale Audiofrequenz rund 90 kHz Sinus betragen. Man fragt sich folglich, was mit höheren Grenzfrequenzen (und die Anstiegs-Geschwindigkeit ist nur eine umgerechnete Form der Grenzfrequenz, unter Berücksichtigung der Ausgangsspannung) erreicht werden soll. Die meisten Mikrofone machen bei 25 bis 30 kHz dicht. Danach kommt nichts mehr. Und die Lautsprecher sind auch nicht in der Lage (jedenfalls alle normalen, nicht stinkenden Konstruktionen), hier oben effizient zu arbeiten.

Hallo Richi,hallo Ultraschall!
Nun,Super-OPV ist ein etwas blumiger Begriff,er gilt hier eher für einen Typ der seiner Grenzfrequenz wegen nicht für den Audio-Bereich konzipiert wurde.
Der Link ist nett gemeint,allerdings taugt mein Englisch nicht für sowas...(Das Saarland und sein Kulturabkommen lässt grüssen).

Das Digitalschaltungen die beschriebenen Masseprobleme verursachen ist mir berufswegen bekannt.Das dies aber auch für analoge gilt ist mir bis Dato nicht bewusst gewesen,ich dachte immer das solch "scharfe" OPVs sowas besser "kontrollieren" können sollten.

Es ist also ein zweckorientierter Kompromiss bei der Wahl des OPV geboten,um solche Probleme bei Auftreten leicht in den Griff zu kriegen.

Was soll nun das Ganze: Je nach Printlayout kann es bei schnelleren OPV passieren, dass Ströme die Masse verseuchen und damit zu Problemen führen, welche mit langsameren OPV ...

Für den Fall der Fälle:

Gäbe es die Möglichkeit ein schwingendes System/verseuchte Masse auch mittels normalem Oszilloskop zu messen,etwa durch eine Testschaltung (Integrator/Sample/Trigger), oder bleibt da nur der Griff zum Spektralanalysator ?

Danke und Grüße,

Claudius

Vielfach ist es nicht das Schwingen. Wenn etwas schwingt siehst Du es mit jedem normalen Oszilloskop, das bis 100 MHz geht (höher schwingt sowas kaum noch). Aber bis es schwingt, muss schon viel passieren.
Aber es kann sein, dass Du beispielsweise an einem OPV eine verseuchte Masse hast.
Angenommen, Du hättest eine Inverterschaltung, als ein Widerstand (Gegenkopplung) vom Out zum Invers, ein R von der Quelle zum Invers und der Noninvers ist auf Masse. Wenn diese "verdreckt" ist, hast Du das Massesignal jetzt am Ausgang. Und dieses Massesignal "verklirrt" Dir das Nutzsignal. Und gemeinerweise existiertz es nur dann, wenn auch etwas durch die Schaltung getrieben wird, denn ohne Signal ist kein Peak da, der die Masse "versauen" könnte. Aber all diese Massen können gemessen werden, wenn Du die abgehende Netzteilmasse als Referenz nimmst.

Dann stellt die Eigenart eines schwingenden Systems also zumeist ein wobbeln bis zur Grenzfrequenz und nicht ein "aufschwingen" ab einer bestimmten Frequenz dar?

Das mit der Differenzmessung ist aber schon nicht schlecht,Danke für den Tipp!

Grüsse,
Claudius

Wenn es schwingt, so sicher mit einer Frequenz.
Dies kann entstehen durch Schaltungsfehler, indem eine Invertierung nicht beachtet wurde.
Es kann entstehen durch Phasendrehungen von RC-Gliedern.
Und es kann entstehen, wenn beispielsweise eine Masseleitung eine hohe Induktivität oder einen hohen Widerstand hat, sodass ein genügend hoher Spannungsabfall möglich wird, der zwar nicht Schwing-Ursache sein muss, diese aber begünstigt.
Es kann sein, dass das System eine Verstärkung geringfügig unter 1 besitzt. Damit ist ein An- und Weiterschwingen verhindert. Aber jeder Impuls regt das System so an, dass es mit seiner Eigenfrequenz ausschwingt.
Je steiler eine Sprungantwort, entsprechend einer höheren Grenzfrequenz, desto höher können Impulse an induktiven Leitungen werden und umso eher kann es zu solchen Schwingneigungen kommen.

Das mit dem Wobbeln ist eher unwahrscheinlich, denn in den meisten Fällen sind C und L in die Schaltung eingebunden und nicht nur R. Und damit ergeben sich nur bei bestimmten Frequenzen die für ein Schwingen nötigen Voraussetzungen. Dass solche Schwingungen nicht immer vorhersehbar sind (Simulation), liegt daran, dass man Leitungs-Induktivitäten und -Kapazitäten selten in die Simulation einfliessen lässt und damit deren Einfluss vergessen geht.

Das Wobbeln (oder man könnte es auch Frequenzmodulation nennen) ist allenfalls denkbar, wenn ein durch NF gesteuerter Transistor für eine HF eine entsprechend gesteuerte Belastung darstellt. Diese kann sich dann als NF-gesteuerter, variabler Widerstand auswirken, welcher zusammen mit einem C eine frequenzvariable Phasendrehung erzeugen könnte.

Bei dem von mir angesprochenen Mischpult ist es nicht möglich, die Lautstärke auf NULL zu bringen, wenn die Masse nich null Ohm ist. Bei vernünftigem Layout des Prints erreicht man innerhalb des Kanals diese Null Ohm nahezu. Folglich existiert das Problem nicht innerhalb des Prints.
Aber ohne entkoppelte und stromlose Masse würde das Restsignal eines Kanals auf dessen Massezuleitung die Massen der anderen Kanäle beeinflussen, sodass das Signal von Kanal 1 auf Null an Kanal 1 geregelt werden könnte, es würde aber auf Kanal 2 bis 48 ganz leicht durchsingen.
Und falls in einem Kanal eine Schwingung auftreten würde, würde sie sich über die Masse im ganzen Mischpult verbreiten und wäre kaum zu lokalisieren und damit kaum zu beheben.

Bei sternförmiger Masse wäre diese Verkopplung nicht so kritisch, dafür würden die langen Masseleitungen mit ihrer Induktivität die Nullohm-Masse in jedem Kanal verhindern. Also wäre kein Kanal wirklich ruhig und Schwingneigungen wären durch die Masse-Induktivität kaum zu verhindern.

Kurze,knappe Frage,riesen Antwort!
Ich danke Dir!
Wenn mir mal wieder was unter den Nägeln brennt....



Claudius