op amp + mosfet = źródło prądu. Dlaczego potrzebujemy rezystora zwrotnego?

Czy rezystor sprzężenia zwrotnego jest potrzebny do kompensacji błędu prądów wejściowych? Jak wybrać opór R2.

Źródło obwodu

Rezystor R2.

Czy mogę używać tego obwodu wzmacniacza operacyjnego z różnicowym zakresem napięcia wejściowego = +/- 0,6 V? Nie jestem pewny. Myślę, że nie

R2 (10k R4 na moim schemacie) ma razem z C1 (kondensator 1nF) utworzyć integrator Millera, aby zapobiec niechcianym oscylacjom. I tak, ten obwód czasami będzie oscylował, głównie z powodu złej konstrukcji płytki drukowanej / płyty pilśniowej. A tutaj masz przykład ze świata rzeczywistego (ten na płycie).

Bez pojemności Millera:

A po dodaniu pojemności Millera do obwodu:

http://www.ecircuitcenter.com/Circuits_Audio_Amp/Miller_Integrator/Miller_Integrator.htm

EDYTOWAĆ

Dziś ponownie testuję ten obwód. Rezultaty są następujące: Dla RG = 0 omów ; RF = 10k Ohm bez oscylatu obwodu pojemności Millera (obciążenie I od 1mA do 1A).

Ale niespodzianka niespodzianka Jeśli zwarłem rezystor RF (10 K), oscylacje magicznie znikają (nawet jeśli RG = 1 K omów).

Wygląda więc na to, że główną przyczyną oscylacji w moim obwodzie był rezystor sprzężenia zwrotnego. Podejrzewam, że RF wraz z pojemnością wejściową opampa i pewną pojemnością pasożytniczą dodają biegun (opóźnienie) do obwodu i obwód zaczyna oscylować.
Zmieniłem nawet opampa na „znacznie szybszy” (TL071). Wyniki były prawie takie same, z wyjątkiem faktu, że częstotliwość oscylacji była znacznie wyższa (713 kHz).

Nie potrzebujesz rezystora sprzężenia zwrotnego i nie potrzebujesz C1. Myślę, że „projektant” ma dziwne wrażenie, że obwód będzie bez nich oscylował, ale tak się nie stanie.

• Oscylacja wystąpi, jeśli Q1 zapewnia wzmocnienie - nie będzie, ponieważ jest zwolennikiem źródła.
• Oscylacja wystąpi, jeśli Q1 powoduje znaczne przesunięcie fazowe, co jest bardziej prawdopodobne, ale nadal mało prawdopodobne, jeśli R1 (rezystor bramkowy) ma niską wartość.

W rzeczywistości, z powodu obecności R3, R1 jest prawdopodobnie zbędny w stosunku do wymagań.

Oto przykładowy obwód z urządzeń analogowych: -

Na tym schemacie nie widzę dwóch rezystorów i kondensatora. Jeśli używasz słabego wzmacniacza operacyjnego do tej aplikacji (z powodu napięć przesunięcia wejściowego powodujących niedokładności w prądzie), takich jak LM358, powinieneś rozważyć zastosowanie tranzystora bipolarnego, jak pokazano w karcie danych na stronie 18: -

Uważam jednak, że będzie działać z MOSFET-em, pod warunkiem, że nie użyjesz rezystora bramkowego (lub bardzo małego). Istnieje wiele przykładów użycia LM358 z tranzystorami MOSFET bez wszystkich „dodatków”:

Jest to standardowa konfiguracja do obsługi obciążenia pojemnościowego, takiego jak długie kable (w standardowej konfiguracji odbiornika prądu).

Celem R1 / R2 / C1 jest oddzielenie wyjścia wzmacniacza operacyjnego od obciążenia pojemnościowego prezentowanego przez pojemność bramki / źródła MOSFET szeregowo z R3 .

Nie jest konieczne, jeśli R3 jest znacznie duży w porównaniu do impedancji wyjściowej otwartej pętli wzmacniacza operacyjnego (od 8 do 70 omów dla zwykłych zwykłych wzmacniaczy operacyjnych ** z prądami zasilającymi w zakresie ~ 1 mA na wzmacniacz) lub MOSFET ma niską pojemność wejściową, lub jeśli wzmacniacz operacyjny jest zaprojektowany do pracy z dużym lub nieograniczonym obciążeniem pojemnościowym (jeśli spełniony jest którykolwiek z tych trzech warunków).

R1 izoluje obciążenie, a C1 / R2 zapewnia drugą ścieżkę sprzężenia zwrotnego (inaczej „kompensacja w pętli”). Jeśli masz R1, powinieneś mieć C1 / R2. Sama R1 pogarsza sytuację.

** Należy bardzo uważać na wzmacniacze operacyjne o niskiej mocy, które często zalecają izolowanie obciążeń pojemnościowych przekraczających zaledwie 100 pF.

$\Omega$

Edycja ”: Informacje na temat wybierania wartości dla danej sytuacji znajdują się w tym dokumencie. R2 powinno mieć taką wartość, że jest znacznie wyższa niż R3 i nie tak niska, że ​​nadmiernie powoduje przesunięcie lub inne złe efekty. Powiedz normalnie w zakresie 1K-10K, ale może być wyższy lub niższy odpowiednio dla bardzo niskiej mocy lub wysokich częstotliwości.

Wybierz wartość dla C1. Minimalna wartość R2 to:

$R_2 (min) = C_L \frac{R_O + R_1}{C_1}$

Więc jeśli pojemność obciążenia wynosi 10nF, w tym efekt Millera, R1 wynosi 100 omów, RO wynosi 100 omów, a C1 wynosi 100nF, a następnie R2 (min) = 20 omów. Tak więc obwód, jak pokazano (jeśli moje założenia są rozsądne) jest rażąco nadmiernie rekompensowany i będzie reagował znacznie wolniej niż to konieczne.

Jeśli wybierzemy C1 = 100pF, wówczas R2 = 10K. Lub możesz użyć 1nF i 1K.

Kondensator w tym obwodzie zapobiega skokowi prądu po włączeniu obwodu. Gdy obwód jest wyłączony, jest całkowicie rozładowany, a po włączeniu wyjście będzie VC, a prąd będzie albo wyłączony, albo niższy niż docelowy. Zacisk ujemny wzmacniacza operacyjnego będzie zwiększany wraz z wyjściem wzmacniacza operacyjnego. Wyjście będzie następnie rosło, aż do osiągnięcia wartości docelowej.

Jeśli nie występuje, ujemny zacisk wzmacniacza operacyjnego będzie na ziemi, podczas gdy moc wyjściowa wzmacniacza operacyjnego wzrośnie do napięcia wyższego niż cel, ponieważ napędza on pojemność bramki przez 100 omów i może być nasycony. Po włączeniu FET może wystąpić przeregulowanie, gdy wzmacniacz operacyjny powraca do stanu nasycenia.

Cóż, to jest obwód dziwne. Niekoniecznie źle.

Należy pamiętać, że wyjście wzmacniacza operacyjnego jest małym sygnałem uziemiającym, a zobaczysz, że R2 i C1 tworzą filtr dolnoprzepustowy. R1 działający przeciwko bramce tranzystora działa również trochę jak filtr.

C1 również wstrzykuje zmiany na wyjściu wzmacniacza operacyjnego z powrotem do wejścia odwracającego, a tym samym przyspiesza swoją reakcję na skokowe zmiany na wejściu sterującym. Ma to wpływ na spowolnienie odpowiedzi wyjścia wzmacniacza operacyjnego.

Optymalizacja obwodu będzie zależeć między innymi od impedancji wejściowej wzmacniacza operacyjnego.

Co ciekawe, wszystko to łączy się, aby umożliwić optymalizację tego obwodu pod kątem dynamicznych zmian obciążenia i odniesienia wejściowego, co niezależnie.