Por que esse opamp não está funcionando corretamente?

Estou trabalhando em uma fonte de corrente ajustável. Em um tópico há algum tempo, vários circuitos foram discutidos:

fonte de corrente ajustável simples para string LED

... mas como decidi por uma opção e ela não está funcionando corretamente, estou iniciando um novo tópico para focar no meu enigma.

Aqui está o circuito:

O divisor de resistores (resistor de 30K e potenciômetro) fornece uma tensão de referência em 'set' (a varredura CC de v1 apenas gira o eixo da panela). O opamp deve servo 'gate' para que 'sense' seja igual a 'set' e, portanto, a corrente (em miliamperes) puxada pela carga 'Rload' é igual à tensão de 'set' (em milivolts). Simples assim.

A fonte de 12v que alimenta o circuito 'definido' e o opamp é um 7812 desligado da fonte de 24v. E o mosfet é na verdade um FQP10N20C (um nfet de potência bastante baunilha).

Simulei com o LTspice e ele se comporta como eu esperava. Mas, na tábua de pão, à medida que o 'set' aumenta de 0 para cerca de 400mV, o 'sense' tracks 'set' fica cada vez menos bem. Em um ponto, estou vendo 257mV no 'set', mas apenas 226mV no 'sense'; então apenas 226mA está fluindo através de Rload e R1. 'Gate' está em 3,53V e 'down' está em 11,7V. Se alguém apenas examinar o opamp isoladamente, parece que o 'portão' deve ser acionado mais alto (até, presumivelmente, em algum momento, fluxos de corrente suficientes que 'sentido' sejam iguais a 257mV).

O opamp deve ser usado com uma fonte de alimentação única e deve poder facilmente conduzir sua saída acima de 3,53V (com uma tensão de alimentação de 12V). O portão do FET não deve estar afundando nenhuma corrente (verificado com o medidor).

Estou perplexo.

Folha de dados para o opamp (LT1006)

O problema é evidentemente que existe algum tipo de oscilação na saída do opamp. Colocar um capacitor de 10uF no nó 'gate' mais ou menos corrigiu o problema, mas colocar um resistor de 1K entre a saída do opamp e o gate fet não ajuda muito. Agora estou vendo não mais do que cerca de 7mv de discrepância entre 'sense' e 'set', em toda a faixa de ajuste de corrente (agora de 0 a 300ma) e uma tensão (necessária para conduzir essa corrente através da carga) entre cerca de 3 e 23v .

Eu só vi essa pergunta agora e sua resposta de que o opamp estava oscilando. Esse foi o meu primeiro palpite no esquema e nos sintomas.

No entanto, não gosto da maneira como você o corrigiu. Carregar simplesmente a saída do opamp com muita capacitância pode funcionar agora neste caso a esta temperatura, nesta fase da lua. Pode não funcionar com o mesmo modelo opamp de um lote diferente ou de um lote futuro.

Uma solução melhor é colocar um pouco de resistência no caminho de feedback, entre a parte superior do resistor sensor atual e a entrada negativa do opamp. Em seguida, adicione um pequeno capacitor de compensação diretamente da saída opamp à entrada negativa. A tampa fornece feedback CA negativo imediato para manter o amplificador estável. O resistor aumenta a impedância do sinal para que a tampa possa ter algum efeito sem ter que ser muito grande para outras considerações. Tente 1 kΩ e talvez 100 pF. Você pode usar um capacitor maior se o tempo de resposta não precisar ser rápido e desejar errar ao lado de mais estabilidade.

Adicionado

Eu não tinha olhado a folha de dados do opamp antes e apenas respondi por um opamp comum. O LT1006 é otimizado para voltagem offset muito baixa e baixa potência. Isso significa que compromissos foram feitos em outras áreas. Um deles é aparentemente a estabilidade. A folha de dados mostra o amplificador usado como um seguidor de tensão de ganho de unidade, portanto, é aparentemente estável.

No entanto, observe atentamente os esquemas típicos de aplicativos na página 11. Observe como um possui 1 kΩ em série com um capacitor de compensação de 680 nF e o outro 2 kΩ com compensação de 330 nF. Isso significa que meu palpite acima de 1 kΩ e 100 pF foi muito pouco. Tente uma combinação mais parecida com o que eles usam. Como você já tem resistência em série de 1 kΩ, tente 1 µF diretamente entre a saída do opamp e a entrada negativa.

A outra coisa que você precisa fazer é observar o sinal ao longo do tempo, não a tensão média. Coloque um escopo já e veja o que realmente está acontecendo.

Recentemente, voltei a esse projeto após um hiato e continuei tendo problemas com a estabilidade do opamp. No entanto, descobri que há uma solução mais simples para o problema, o regulador linear LT3080; essencialmente integra o amplificador operacional e o transistor de potência do meu circuito original e parece ser muito estável nos meus testes.

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3080fc.pdf

Meu novo circuito é essencialmente o mostrado na figura intitulada "Driver de LED de baixa tensão de abandono" na p.17 da ficha técnica. Mas, em vez de colocar um resistor fixo do pino SET no GND, eu dirijo uma tensão variável no pino SET (também é possível usar um resistor variável, mas a tensão funciona melhor para a minha aplicação). O sinal de tensão simplesmente precisa ser capaz de afundar os 10 ua da fonte de corrente interna.

Ele funciona como um encanto.