Opracowuję obwód, który ma działać jako obciążenie elektroniczne do testowania zasilaczy laboratoryjnych. Wcześniejsze pytanie dotyczące sposobu testowania tego obwodu otrzymało kilka bardzo przydatnych odpowiedzi i można je znaleźć tutaj: Jak przetestować stabilność wzmacniacza operacyjnego? . To pytanie dotyczy interpretacji wyników symulacji i testów.
Oto schemat obwodu, symulowany i testowany na płycie głównej:
Wykres wyprodukowany przez LTSpice wskazuje, że obwód jest dość stabilny. Występuje przekroczenie 1 mV przy wzroście 5 V, które ustępuje w jednym cyklu. Z trudem można go zobaczyć bez większego powiększenia.
Jest to ujęcie tego samego testu z użyciem lunety w obwodzie z tablicą kontrolną. Wzrost napięcia jest znacznie mniejszy, a okres dłuższy, ale test jest taki sam; doprowadzenie fali prostokątnej do nieodwracającego (+) wejścia wzmacniacza operacyjnego.
Jak widać, występuje znaczące przekroczenie, być może 20%, następnie wykładniczy rozpad do stałej oscylacji na czas trwania wysokiego sygnału, a także niewielkie przeregulowanie na jesieni. Wysokość niskiego sygnału to tylko poziom szumu (około 8mv). Jest to to samo, co po wyłączeniu obwodu.
Tak wygląda kompilacja breadboard:
MOSFET znajduje się u góry na radiatorze, połączony żółtymi, czerwonymi i czarnymi przewodami; bramka, odpływ i źródło odpowiednio. Czerwone i czarne przewody prowadzące do małej protopłyty to odpowiednio IN + i IN-, połączone z gniazdami bananowymi płyty chlebowej, aby uniknąć prądu o poziomie mocy przez płytę chlebową. Źródłem zasilania ładowanym podczas testu jest szczelna bateria kwasowo-ołowiowa (SLA), aby uniknąć niestabilności samego źródła zasilania. Srebrny mostek jest tam, gdzie fala prostokątna jest wstrzykiwana z mojego generatora funkcji. Rezystor, dioda itp. W lewym dolnym rogu jest częścią ręcznego (opartego na potencjometrze) obwodu pomocniczego do ustawiania poziomu obciążenia i nie jest podłączona.
Moje główne pytanie brzmi: dlaczego LTSpice nie przewiduje tej znaczącej niestabilności? Byłoby to bardzo przydatne, gdyby to zrobiło, ponieważ wtedy mogłem symulować moją sieć wynagrodzeń. W tej chwili muszę tylko podłączyć kilka różnych wartości i ponownie przetestować.
Moja główna hipoteza jest taka, że pojemność bramki IRF540N nie jest modelowana w modelu SPICE i napędzam obciążenie pojemnościowe ~ 2nF, które nie jest uwzględnione. Nie sądzę, aby było to całkiem słuszne, ponieważ widzę w modelu pojemności ( http://www.irf.com/product-info/models/SPICE/irf540n.spi ), które wydają się mieć odpowiedni rząd wielkości.
W jaki sposób mogę uzyskać symulację, aby przewidzieć tę niestabilność, aby móc także dostroić wartości sieciowe kompensacji?
RAPORT WYNIKÓW:
Ok, okazało się, że model LTspice, którego używałem do wzmacniacza operacyjnego LM358, był dość stary i nie był wystarczająco zaawansowany, aby poprawnie modelować pasmo przenoszenia. Aktualizacja do stosunkowo niedawnej przez National Semi nie przewidywała oscylacji, ale wyraźnie pokazała przekroczenie 20%, co dało mi coś do pracy. Zmieniłem również napięcie szczytowe impulsu, aby dopasować je do mojego testu płyty, co sprawiło, że przekroczenie było łatwiejsze do zauważenia:
Na podstawie tego „sprzężenia zwrotnego” zacząłem od jednogłośnie zalecanej metody kompensacji, która moim zdaniem jest przykładem kompensacji bieguna dominującego . Nie jestem pewien, czy rezystor bramkowy jest częścią tego czy drugiego schematu kompensacji, ale okazało się to dla mnie kluczowe. Oto wartości, z którymi ostatecznie skończyłem po wielu próbach i błędach:
To wytworzyło bardzo stabilny przebieg, chociaż chciałbym uzyskać wzrost i spadek nieco ostrzejszy, gdybym mógł, aby lepiej przetestować odpowiedź częstotliwościową zasilaczy, które będę testować z tym obciążeniem. Popracuję nad tym trochę później.
Następnie użyłem nowych wartości na tablicy powielającej i oto dostałem to:
Byłem dość podekscytowany :)
Zwłaszcza, że aby zmieścić się w nowych komponentach, uczyniłem pasożyty chlebowe gorszymi niż lepszymi:
W każdym razie ten zakończył się radością, mam nadzieję, że pomoże to innym, którzy znajdą go podczas wyszukiwania. Wiem, że wyrwałbym te małe włosy, które zostawiłem, próbując wprowadzić te wartości, wtykając różne elementy w płytkę chleba :)
Odpowiedzi:
Istnieją różne modele jednostki LM358. Symulacje PSpice oparte na „LM358” dają margines fazowy aplikacji. 50 ... 60 ° Ale najwyraźniej jest to bardzo prosty model.
Jednak w przypadku modelu LM358 / NS margines jest nieco ujemny ! To tłumaczy obserwowaną niestabilność podczas pomiarów. Dlatego konieczna jest zewnętrzna stabilizacja systemu informacji zwrotnej.
Kompensacja : Schemat kompensacji (połączenie szeregowe R = 500 ... 1000 Ohm i C = 50 ... 100nF) w węźle wyjściowym opamp zapewnia margines fazowy ok. 50 ° (symulacja).
źródło
Symulacja LTSpice nie może uwzględniać elementów obwodu, które nie zostały wprowadzone: w tym przypadku okablowanie płyty rozszerzeń, które dodaje filtr (w tym przypadku filtr RLC).
To, co widzisz, to reakcja krokowa, gdy zaczynasz wbijać (prawie) falę prostokątną do wzmacniacza. W punkcie, w którym początkowo pulsujesz sygnał wejściowy (będąc utrzymywanym w ciszy przez znaczną ilość czasu), widzisz stłumione przejściowe reakcje (widoczne w pierwszych kilku cyklach przełączania), a następnie zbliża się do tego, czego się spodziewałeś.
Chociaż FET jest prawdopodobnie wystarczająco niską pojemnością, aby mógł zasilać go wzmacniacz, normalną praktyką jest odsprzęganie pojemności bramki przez rezystor. To utworzy filtr dolnoprzepustowy przy bramce FET, więc istnieje kompromis między odpowiedzią obwodu na dzwonienie / przeregulowanie wzmacniacza, co widać po zniknięciu początkowej odpowiedzi krokowej. Istnieje również biegun od wejścia odwracającego do odniesienia obwodu (masa) i często widzi się mały kondensator w pętli sprzężenia zwrotnego o tej samej pojemności, aby to skompensować.
Wartość, którą powinieneś zastosować, zależy od układu obwodu, ale w tym przypadku zacznę od około 100pF (na prawidłowo rozmieszczonej płytce drukowanej wartość ta byłaby bardziej zbliżona do 5pF do 10pF).
Podczas dzwonienia wzmacniacza w arkuszu danych mogą znajdować się wykresy pokazujące przekroczenie / przekroczenie względem różnych obciążeń pojemnościowych. Jest to dość powszechne w nowoczesnych arkuszach danych wzmacniaczy.
HTH
źródło
Nie zastosowałbym takiego programu. Ten schemat można łatwo przekształcić w stabilny. Między wyjściem a bramką tranzystora umieścić rezystor R1 = 1kOhm. Pomiędzy źródłem tranzystora a wejściem odwracającym wzmacniacza operacyjnego umieścić rezystor R2 = 10kOhm. Pomiędzy wyjściem a wejściem odwracającym wzmacniacza operacyjnego umieścić kondensator C1 = 1000pF.
źródło