op amp + mosfet = akım kaynağı.Neden bir geribildirim direncine ihtiyacımız var?


11

Giriş akımlarının hatasını telafi etmek için geri besleme direnci gerekir mi? Direnç R2 nasıl seçilir.

Devre kaynağı

resim açıklamasını buraya girin

Direnç R2.

Bu devreyi, diferansiyel giriş voltaj aralığı = +/- 0.6V ile op-amp kullanabilir miyim? Emin değilim. bence değil


Bu tür doğrusal akım beslemesi hakkında tam bir tartışma başka bir forumda yayınlanmıştır .
user2943160

Yanıtlar:


18

R2 (diyagramımdaki 10k R4), istenmeyen salınımları önlemek için C1 (1nF kapasitör) ile birlikte bir Miller Entegratörü oluşturacak. Ve evet, bu devre bazen zayıf PCB / breadboard tasarımı nedeniyle salınacaktır. Ve burada gerçek bir dünya örneğiniz var (breadboard olanı).

Miller kapasitansı olmadan: devre şeması ve salınımı gösteren iz

Ve Miller kapasitansını devreye ekledikten sonra: Devre şeması ve iz, bu kez düz çıktı gösteren

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

DÜZENLE

Bugün bu devreyi tekrar test ediyorum. Ve sonuç: RG = 0 Ohm için ; RF = Miller kapasitans devresi salınımı olmadan 10k Ohm (1_A'dan 1A'ya I_load).

resim açıklamasını buraya girin

Ancak sürpriz sürpriz RF (10K) direncini kısa devre yaparsam, salınımlar sihirli bir şekilde kaybolur (RG = 1K ohm olsa bile).

resim açıklamasını buraya girin

Yani, devremdeki bir salınımın ana nedeninin bir geri besleme direnci olduğu görülüyor. RF'nin opamp giriş kapasitansı ve bazı parazitik kapasitans ile birlikte devreye bir kutup (gecikme) eklediğinden ve devrenin salınmaya başladığından şüpheleniyorum.
Hatta opampı "çok daha hızlı olana" (TL71) değiştirdim ve sonuçlar, salınım sıklığının çok daha yüksek olması (713kHz) dışında neredeyse aynıydı.

resim açıklamasını buraya girin


1
R2'yi (kapı direnci) on ohm'un altına düşürdüyseniz, salınacak mı? Bir kapı direnci kullanmanın ekstra direnç ve kapasitör kullanarak çözmeniz gereken bir soruna neden olduğunu düşündünüz mü? Ayrıca, C1 ile bir değirmen kondansatörü R2 nasıl oluşur - C1 resimlerinize göre besleme ayrıştırmasıdır.
Andy aka

@Andy aka Yarın akşam biraz zaman bulmaya çalışacağım ve kontrol etmeye çalışacağım. AndreyB devresinden bahsediyordum.
G36

@ G36, Bu devreyi kullanabilir miyim, diferansiyel giriş voltaj aralığı = +/- 0.6V ile op-amp? Emin değilim. Bence değil.
AndreyB

@AndreyB hayır bu devre "diferansiyel giriş voltaj aralığı" ile çalışmaz.
G36

@Andy aka RG için = 0; RF = 10k ohm devre salınacaktır. Ancak RG = 0ohm veya 1K, ancak RF = 0 ohm ise hiçbir salınım yoktur. RF 1K ve 10K'yı deniyorum ve her iki durumda da devre hatalı çalışıyor.
G36

8

Bir geri besleme direncine ihtiyacınız yoktur ve C1'e de ihtiyacınız yoktur. Sanırım "tasarımcı", devrenin onlarsız salınacağına dair garip bir algıya sahip ama öyle olmayacak.

  • Q1 kazanç sağlıyorsa salınım meydana gelecektir - kaynak takipçisi olduğu için olmayacaktır.
  • Eğer Q1 önemli bir faz kayması üretirse salınım meydana gelir ve bu daha fazla olasılıktır, ancak R1 (kapı direnci) değeri düşük tutulursa yine de olası değildir.

Aslında, R3'ün varlığı nedeniyle, R1 muhtemelen gereksinimler için gereksizdir.

Analog Cihazlardan bir örnek devre: -

resim açıklamasını buraya girin

Bu şemada iki direnci ve kapasitörü görmüyorum. LM358 gibi bu uygulama için zayıf bir op-amp kullanıyorsanız (akımda yanlışlıklara neden olan giriş ofset voltajları nedeniyle), sayfa 18'deki veri sayfasında gösterildiği gibi bir bipolar transistör kullanmayı düşünmelisiniz: -

resim açıklamasını buraya girin

Ancak, bir kapı direnci (veya çok küçük bir tane) kullanmamanız koşuluyla bir MOSFET ile çalışacağına inanıyorum. Tüm "ekstralar" olmadan MOSFET'lerle kullanılan LM358'in birçok örneği vardır: -

resim açıklamasını buraya girin


2
R1'in gereksiz olduğunu kabul ediyorum, ancak opamp birlik kazancı sabit olmadığında C1 gereklidir. Bu, birlik kazancı yapılandırmasında kullanıldığından garip bir seçim olurdu, ancak bu, bir pakette kullanılmayan amplifikatörde olduğunda olabilir. C1'in gerekli olduğuna karar verdiğinizde, R3'ün çok düşük dirençli olması nedeniyle çalışabilmesi için R2'ye ihtiyacınız vardır.
Olin Lathrop

@OlinLathrop iyi bir nokta
Andy aka

@Olin Lathrop, lütfen açıklayınız.
AndreyB

2
@AndreyB Olin, birlik kazancı istikrarlı olmayan op-amperlerden bahsediyor . Çoğu op-amp elbette ancak (belki)% 1, özellikle yüksek frekanslarda voltaj yükselteçleri olarak tasarlanmıştır ve daha geniş bant genişliği olanakları sağlamak için bazı dahili stabilite bileşenleri mevcut değildir.
Andy aka

6

Bu, uzun kablolar gibi kapasitif yükün taşınması için standart bir yapılandırmadır (standart bir akım lavabo yapılandırmasının içinde).

R1 / R2 / C1'in amacı, op-amp çıkışını R3 ile MOSFET geçit / kaynak kapasitansı tarafından sunulan kapasitif yükten ayırmaktır .

R3'ün op-amp açık çevrim çıkış empedansına (ortak sıradan op-amp'ler için 8-70 ohm arasında ** amplifikatör başına ~ 1mA aralığında besleme akımları ile) kıyasla önemli ölçüde büyük olması veya MOSFET'in düşük giriş kapasitansı olması gereksizdir, veya op-amp, büyük veya sınırsız kapasitif yük ile çalışacak şekilde tasarlanmışsa (bu üç koşuldan biri doğruysa).

C1 / R2 ikinci bir geri besleme yolu sağlarken ("döngü içi telafi" olarak da bilinir) R1 yükü izole eder. R1'iniz varsa, C1 / R2'ye sahip olmalısınız. R1 tek başına durumu daha da kötüleştirir.

** Kapasitif yükleri yalnızca 100pF'den fazla izole etmeyi öneren düşük güçlü op-amperlere çok dikkat etmelisiniz.

Ω yerine 330 ama MOSFET kullanılan ve boşaltma devresindeki yük durumuna bağlıdır. Her durumda, faz marjını azaltarak akımın aşırı / düşük olmasına yol açar.

Düzenle ': Belirli bir durum için değerlerin seçilmesi ile ilgili olarak, bu referansa bakın . R2, R3'ten çok daha yüksek olacak ve çok düşük olmayan, gereksiz yere ofset veya diğer kötü etkilere neden olacak bir değer olmalıdır. Normalde 1K-10K aralığında söyleyin, ancak çok düşük güç veya yüksek frekanslar için sırasıyla daha yüksek veya daha düşük olabilir.

C1 için bir değer seçin. Minimum R2 değeri:

R,2(mbenn)=CLR,Ö+R,1C1

Bu nedenle, Miller etkisi de dahil olmak üzere yük kapasitansı 10nF ise, R1 100 ohm, RO 100 ohm ve C1 100nF ise R2 (min) = 20 ohm'dur. Dolayısıyla, gösterildiği gibi (varsayımlarım makul ise) devre aşırı derecede telafi edilir ve gerektiğinden çok daha yavaş yanıt verecektir.

C1 = 100pF seçersek R2 = 10K olur. Veya 1nF ve 1K kullanabilirsiniz.


1
Bu bir simülasyon sonucu değil, gerçek bir dünya ölçümüdür. Bunu yakalamak için RIGOL kapsamımı kullandım. LTspice'i yalnızca breadboard'da kullandığım kurulumu basitleştirilmiş şematik çizmek için kullandım.
G36

Güzel, R2 için bir değer seçerken (ki bu soru buydu) C1 empedansının, devrenin salınacağı frekansta R2'den çok daha az olmasını istediğinizi düşünüyorum ... ama emin değilim . Yukarıda gösterildiği gibi neredeyse her zaman sadece 10k ohm kullanıyorum.
George Herold

@GeorgeHerold Eklenen bir referans (bu yapılandırmayı tam olarak kapsamaz) ve bir hesaplama. Hesaplamak istemezsem, genellikle düşük güçte olmayan op-amp'li 1K / 1nF / 100 ohm kullanacağım.
Spehro Pefhany

0

Bu devredeki kapasitör, devre açıldığında akım yükselmesini önler. Devre kapalıyken, tamamen boşalır ve açıldığında çıkış VC olur ve akım hedeften kapalı veya düşük olur. İşlemsel yükselticinin negatif terminali işlemsel yükselteç çıkışı ile yükseltilecektir. Daha sonra çıktı, hedef değere ulaşılana kadar artacaktır.

Eğer mevcut değilse, op amp'in negatif terminali zeminde olacaktır, op amp çıkışı ise kapı kapasitansını 100 ohm boyunca sürdüğü ve muhtemelen doyurabildiği için hedeften daha yüksek bir voltaja yükselir. FET açıldığında, op amp doygunluktan kurtuldukça aşma meydana gelebilir.


0

De, bu ise tek bir devre. Mutlaka kötü değil.

Op-amp çıkışının küçük sinyal topraklaması olduğunu ve R2 & C1'in düşük geçiş filtresi oluşturduğunu göreceksiniz. Transistör geçidine karşı hareket eden R1 de bir filtre görevi görür.

C1 ayrıca op-amp çıkışındaki değişiklikleri evirici girişine geri enjekte eder ve böylece kontrol girişindeki adım değişikliklerine yanıtını hızlandırır. Bunun, op-amp çıkışının tepkisini yavaşlatma etkisi vardır.

Devrenin optimizasyonu diğer şeylerin yanı sıra op-amp'in giriş empedansına bağlı olacaktır.

İlginç bir şekilde, bu, bu devrenin yükte ve giriş referansında dinamik değişiklikler için optimize edilmesine izin vermek için birleştirilir.


Üçüncü paragrafınız tamamen yanlış. C1 , opamp'ın tepkisini yavaşlatır .
Olin Lathrop

@OlinLathrop teşekkürler, neden bu şekilde okuduğunu görebiliyorum, dili temizleyeceğim.
placeholder

Bu hala doğru değil. C1, opamp'ın giriş adımlarını kontrol etme yanıtını hızlandırmaz, yavaşlatır. C1 klasik bir dengeleme kapasitörüdür . Amacı opampı sabit tutmaktır. Temelde negatif girişe bir miktar dV / dt çıkışı ekler. Opamp hızla yükselmeye başladığında, bu dV / dt negatif girişi biraz yükselterek opampı gittiği yönde daha az zorlar.
Olin Lathrop

@OlinLathrop hiçbir yerde op-amp'in hızlandırıldığını ya da başlangıçta bunu söylemedi, ama yünlü bir dil değildi. Gerçekten, düzenlenen sürümde, çıktının yavaşladığını açıkça belirtmektedir.
placeholder

İtiraz ettiğim kısım "ve böylece adım değişikliklerine yanıtını hızlandırıyor" . Bu yanlış. Öyle bir şey yok.
Olin Lathrop
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.