op amp + mosfet = fonte atual.Por que precisamos de um resistor de feedback?


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O resistor de feedback é necessário para compensar o erro das correntes de entrada? Como escolher a resistência R2.

Fonte de circuito

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Resistor R2.

Posso usar este circuito, amplificador operacional com faixa de tensão de entrada diferencial = +/- 0,6V? Não tenho certeza. eu acho que não


Uma discussão muito completa desse tipo de fornecimento de corrente linear é publicada em outro fórum .
user2943160

Respostas:


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R2 (10k R4 no meu diagrama) existe para formar junto com C1 (capacitor 1nF) um Miller Integrator para evitar oscilações indesejadas. E sim, esse circuito algumas vezes oscila, principalmente devido ao projeto pobre de PCB / placa de ensaio. E aqui você tem um exemplo do mundo real (o da tábua de pão).

Sem a capacitância de Miller: diagrama de circuito e traço mostrando oscilação

E depois de adicionar a capacitância de Miller ao circuito: Diagrama e rastreamento de circuitos, desta vez mostrando uma saída plana

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

EDITAR

Hoje eu testo esse circuito novamente. E o resultado é: Para RG = 0 Ohms ; RF = 10k Ohms sem o circuito de capacitância de Miller oscilar (carga I de 1mA a 1A).

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Mas surpresa surpresa Se eu curto o resistor de RF (10K), as oscilações desaparecem magicamente (mesmo que RG = 1K ohms).

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Então, parece que a principal causa de oscilação no meu circuito foi um resistor de realimentação. Suspeito que o RF, juntamente com a capacitância de entrada opamp e alguma capacitância parasita, adicione um polo (lag) ao circuito e o circuito comece a oscilar.
Eu até mudo o opamp para "muito mais rápido" (TL071). E os resultados foram quase os mesmos, exceto pelo fato de a frequência das oscilações ser muito maior (713kHz).

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Se você reduziu o R2 (resistor de porta) para menos de dez ohms, ele oscilará? Você considerou que o uso de um resistor de porta causa um problema que você precisa resolver usando um resistor e um capacitor extras? Além disso, como o R2 forma com C1 um capacitor de fresadora - C1 é o desacoplamento da fonte de acordo com suas fotos.
Andy aka

@ Andy aka Amanhã à noite vou tentar encontrar algum tempo e tento verificar. Eu estava me referindo ao circuito AndreyB.
G36

@ G36, Posso usar este circuito, amplificador operacional com faixa de tensão de entrada diferencial = +/- 0,6V? Não tenho certeza. Eu acho que não.
AndreyB

@AndreyB não, este circuito não funcionará com "faixa de tensão de entrada diferencial".
G36

@ Andy aka For RG = 0; RF = 10k ohm, o circuito será osculado. Mas não há oscilações se RG = 0ohms ou 1K, mas RF = 0 ohms. Eu tento RF 1K e 10K e em ambos os casos o circuito se comporta mal.
G36

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Você não precisa de um resistor de feedback e nem de C1. Eu acho que o "designer" tem uma estranha percepção de que o circuito irá oscilar sem eles, mas não.

  • A oscilação ocorrerá se Q1 fornecer ganho - não ocorrerá porque é um seguidor de fonte.
  • A oscilação ocorrerá se Q1 produzir uma mudança de fase significativa e isso é mais uma possibilidade, mas ainda improvável se R1 (resistor de porta) for mantido em valor baixo.

De fato, devido à presença de R3, R1 é provavelmente supérfluo para os requisitos.

Aqui está um exemplo de circuito da Analog Devices: -

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Não vejo os dois resistores e o capacitor neste esquema. Se você estava usando um amplificador operacional ruim para esta aplicação (devido a tensões de offset de entrada causando imprecisões na corrente) como o LM358, considere usar um transistor bipolar, conforme mostrado na folha de dados na página 18: -

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No entanto, acredito que funcionará com um MOSFET, desde que você não use um resistor de porta (ou um resistor muito pequeno). Existem muitos exemplos de LM358 sendo usado com MOSFETs sem todos os "extras": -

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Concordo que R1 é supérfluo, mas C1 é necessário quando o opamp não é estável. Essa seria uma escolha estranha aqui, pois é usada na configuração de ganho de unidade, mas isso pode acontecer quando você tem um amplificador não utilizado em um pacote. Depois de decidir que C1 é necessário, é necessário R2 para que ele funcione, já que R3 provavelmente possui uma resistência muito baixa.
precisa saber é o seguinte

@OlinLathrop good point
Andy aka

@Olin Lathrop, explique mais, por favor.
precisa saber é o seguinte

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@AndreyB Olin está se referindo a amplificadores operacionais que não são de unidade, ganham estabilidade. A maioria dos amplificadores operacionais é claro, mas (talvez) 1% são projetados especificamente para amplificadores de tensão em altas frequências e certos componentes internos de estabilidade não estão presentes para oferecer possibilidades de largura de banda mais amplas.
Andy aka

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Essa é uma configuração padrão para lidar com uma carga capacitiva, como cabos longos (dentro de uma configuração de coletor de corrente padrão).

O objetivo do R1 / R2 / C1 é dissociar a saída do amplificador operacional da carga capacitiva apresentada pela capacitância da porta / fonte MOSFET em série com R3 .

Não é necessário se o R3 for significativamente grande em comparação com a impedância de saída em circuito aberto do amplificador operacional (entre 8 e 70 ohms para os amplificadores operacionais comuns comuns ** com correntes de alimentação na faixa ~ 1mA por amplificador) ou se o MOSFET tiver baixa capacitância de entrada, ou se o amplificador operacional for projetado para funcionar com uma carga capacitiva grande ou ilimitada (se alguma dessas três condições for verdadeira).

R1 isola a carga, enquanto C1 / R2 fornece um segundo caminho de feedback (também conhecido como "compensação em loop"). Se você possui R1, deve ter C1 / R2. R1 sozinho piora a situação.

** Você deve ter muito cuidado com os amplificadores operacionais de baixa potência, que geralmente recomendam o isolamento de cargas capacitivas acima de apenas 100pF.

Ω

Editar ': Sobre a escolha dos valores para uma determinada situação, consulte esta referência. R2 deve ser um valor que seja muito maior que R3 e não tão baixo que cause indevidamente deslocamento ou outros efeitos negativos. Digamos na faixa de 1K a 10K normalmente, mas poderia ser maior ou menor para potência muito baixa ou altas frequências, respectivamente.

Portanto, escolha um valor para C1. O valor mínimo de R2 é:

R2(mEun)=CeuRO+R1C1

Portanto, se a capacitância de carga é 10nF, incluindo o efeito Miller, R1 é 100 ohms, RO é 100 ohms e C1 é 100nF, então R2 (min) = 20 ohms. Portanto, o circuito como mostrado (se minhas suposições são razoáveis) é supercompensado e responderá muito mais lentamente do que o necessário.

Se escolhermos C1 = 100pF, R2 = 10K. Ou você pode usar 1nF e 1K.


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Este não é um resultado de simulação, mas uma medição do mundo real. Eu usei meu escopo RIGOL para capturar isso. Eu apenas usei o LTspice para desenhar o esquema simplificado da configuração que usei na placa de ensaio.
G36

Bom, quanto a escolher um valor para R2 (que era a pergunta), acho que você deseja que a impedância de C1 seja muito menor que R2 em qualquer frequência que o circuito oscile em .... mas não tenho certeza . Eu quase sempre uso apenas 10k ohm, como mostrado acima.
George Herold

@GeorgeHerold Uma referência adicionada (que não cobre totalmente essa configuração) e um cálculo. Se não quiser calcular, usarei 1K / 1nF / 100 ohms com amplificadores operacionais de baixa potência.
Spehro Pefhany

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O capacitor neste circuito evita um pico de corrente quando o circuito é ligado. Quando o circuito está desligado, ele está totalmente descarregado e, quando ligado, a saída será VC e a corrente será desligada ou menor que o alvo. O terminal negativo do amplificador operacional será acionado com a saída do amplificador operacional. A saída aumentará até que o valor desejado seja atingido.

Se não estiver presente, o terminal negativo do amplificador operacional estará no terra, enquanto a saída do amplificador operacional aumenta para uma voltagem mais alta que o alvo, pois ele conduz a capacitância do gate por 100 ohms e pode saturar. Quando o FET é ativado, o overshoot pode ocorrer à medida que o amplificador operacional se recupera da saturação.


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Bem, é um circuito estranho. Não necessariamente ruim.

Lembre-se de que a saída do amplificador operacional é um pequeno aterramento de sinal e você verá que R2 e C1 formam um filtro passa-baixo. O R1 atuando contra a porta do transistor também atua como um pouco de filtro.

O C1 também injeta alterações na saída do amplificador operacional de volta na entrada inversora e, assim, acelera sua resposta às alterações de etapa na entrada de controle. Isso tem o impacto de diminuir a resposta da saída do amplificador operacional.

A otimização do circuito dependerá, entre outras coisas, da impedância de entrada do amplificador operacional.

Curiosamente, tudo isso se combina para permitir que esse circuito seja otimizado para alterações dinâmicas na carga e na referência de entrada, independentemente do que seja.


Seu terceiro parágrafo está completamente errado. C1 diminui a resposta do opamp.
Olin Lathrop

@OlinLathrop obrigado, eu posso ver por que é assim, vou limpar o idioma.
placeholder

Isso ainda não está certo. C1 não acelera a resposta do opamp para controlar as etapas de entrada, mas as retarda. C1 é um capacitor de compensação clássico . Seu objetivo é manter o opamp estável. Ele basicamente adiciona alguma saída dV / dt à entrada negativa. Quando o opamp começa a subir rapidamente, esse dV / dt aumenta um pouco a entrada negativa, o que conduz o opamp menos forte na direção em que está indo.
Olin Lathrop

@OlinLathrop em nenhum lugar diz que o amplificador operacional está acelerado, nem disse originalmente isso, mas era uma linguagem confusa. De fato, na versão editada, diz explicitamente que a saída está lenta.
placeholder

A parte em que me oponho é "e, assim, acelera sua resposta a mudanças de etapas" . Isto é errado. Não faz tal coisa.
Olin Lathrop
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