op amp + mosfet = แหล่งจ่ายกระแสปัจจุบันทำไมเราต้องการตัวต้านทานป้อนกลับ

11

ตัวต้านทานป้อนกลับเป็นสิ่งจำเป็นในการชดเชยข้อผิดพลาดของกระแสอินพุตหรือไม่ วิธีการเลือกความต้านทาน R2

แหล่งกำเนิดวงจร

ตัวต้านทาน R2

ฉันสามารถใช้วงจรนี้ op-amp ที่มีช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตต่างกัน = +/- 0.6V ได้หรือไม่? ฉันไม่แน่ใจ. ผมคิดว่าไม่

current-source precision

— AndreyB
แหล่งที่มา

การอภิปรายที่สมบูรณ์มากของการจัดเรียงของอุปทานในปัจจุบันการเชิงเส้นนี้ถูกโพสต์บนเวทีอื่น

— user2943160

17

R2 (10k R4 ในแผนภาพของฉัน) อยู่ที่นั่นเพื่อสร้างร่วมกับ C1 (1nF ตัวเก็บประจุ) Miller Integrator เพื่อป้องกันการสั่นที่ไม่พึงประสงค์ และใช่บางครั้งวงจรนี้จะสั่นเนื่องจากการออกแบบ PCB / เขียงหั่นขนมที่ไม่ดี และที่นี่คุณมีตัวอย่างของโลกแห่งความเป็นจริง

ไม่มีความจุมิลเลอร์:

และหลังจากที่ฉันเพิ่มความจุมิลเลอร์เข้าไปในวงจร:

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

แก้ไข

วันนี้ฉันทดสอบวงจรนี้อีกครั้ง และผลลัพธ์คือ: สำหรับRG = 0 Ohms ; RF = 10kโอห์มที่ไม่มีวงจรความจุมิลเลอร์ออสซิลเลต (I_load จาก 1mA ถึง 1A)

แต่น่าประหลาดใจที่น่าประหลาดใจถ้าฉันต้านทาน RF สั้น ๆ (10K) การแกว่งจะหายไปอย่างน่าอัศจรรย์ (แม้ว่า RG = 1K โอห์ม)

ดังนั้นดูเหมือนว่าสาเหตุหลักของความผันผวนในวงจรของฉันคือตัวต้านทานป้อนกลับ ฉันสงสัยว่า RF พร้อมกับความจุอินพุต opamp และความสามารถของกาฝากบางตัวเพิ่มขั้ว (ล่าช้า) ไปยังวงจรและวงจรเริ่มสั่น
ฉันยังเปลี่ยน opamp เป็น "เร็วกว่ามาก" (TL071) และผลลัพธ์ก็เกือบจะเหมือนกันยกเว้นความจริงที่ว่าความถี่ของการแกว่งของเขานั้นสูงขึ้นมาก (713kHz)

— G36
แหล่งที่มา

1

ถ้าคุณลดค่า R2 (เกตต้านทาน) เป็นน้อยกว่าสิบโอห์มมันจะสั่นหรือไม่? คุณได้พิจารณาแล้วหรือไม่ว่าการใช้ตัวต้านทานแบบเกตทำให้เกิดปัญหาที่คุณต้องแก้ด้วยการใช้ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุแบบพิเศษ? นอกจากนี้รูปแบบ R2 ที่มีตัวเก็บประจุมิลเลอร์เป็น C1 อย่างไร - C1 เป็นตัวแยกสัญญาณอุปทานตามภาพของคุณ

— แอนดี้ aka

@Andy aka พรุ่งนี้เวลาเย็นฉันจะพยายามหาเวลาและฉันลองตรวจสอบ ฉันหมายถึงวงจร AndreyB

— G36

@ G36, ฉันสามารถใช้วงจรนี้, แอมป์ที่มีช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตต่างกัน = +/- 0.6V หรือไม่? ฉันไม่แน่ใจ. ผมคิดว่าไม่.

— AndreyB

@AndreyB ไม่มีวงจรนี้จะไม่ทำงานกับ "ช่วงแรงดันไฟฟ้าเข้าที่แตกต่าง"

— G36

@Andy aka สำหรับ RG = 0; RF = 10k ohm วงจรจะ osculate แต่ไม่มี osculations ถ้า RG = 0ohms หรือ 1K แต่ RF = 0 ohms ฉันลอง RF 1K และ 10K และในทั้งสองกรณีวงจรนี้ทำงานผิดปกติ

— G36

8

คุณไม่ต้องการตัวต้านทานข้อเสนอแนะและคุณไม่ต้องการ C1 ฉันเดาว่า "ผู้ออกแบบ" มีการรับรู้แปลก ๆ ว่าวงจรจะแกว่งไปมาโดยไม่มีพวกมัน แต่มันจะไม่

ความผันผวนจะเกิดขึ้นหาก Q1 ให้ผลประโยชน์ - จะไม่เกิดขึ้นเพราะเป็นผู้ตามที่มา
การสั่นจะเกิดขึ้นหาก Q1 สร้างการเปลี่ยนเฟสอย่างมีนัยสำคัญและเป็นไปได้มากกว่า แต่ยังไม่น่าเป็นไปได้หาก R1 (ตัวต้านทานประตู) มีค่าต่ำ

ในความเป็นจริงเนื่องจากการปรากฏตัวของ R3, R1 มีแนวโน้มที่จะเกินความต้องการ

นี่คือวงจรตัวอย่างจากอุปกรณ์อะนาล็อก: -

ฉันไม่เห็นตัวต้านทานสองตัวและตัวเก็บประจุในแผนผังนี้ หากคุณใช้ op-amp ที่ไม่ดีสำหรับแอปพลิเคชันนี้ (เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าออฟเซ็ตอินพุตทำให้เกิดความไม่ถูกต้องในปัจจุบัน) เช่น LM358 คุณควรพิจารณาใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้วดังที่แสดงในแผ่นข้อมูลในหน้า 18: -

อย่างไรก็ตามฉันเชื่อว่ามันจะทำงานกับ MOSFET ที่ให้คุณไม่ได้ใช้ตัวต้านทานเกต (หรือตัวต้านทานที่เล็กมาก) มีตัวอย่างมากมายของ LM358 ที่ใช้กับ MOSFETs โดยไม่มี "ส่วนเสริม" ทั้งหมด: -

— แอนดี้อาคา
แหล่งที่มา

2

ฉันเห็นด้วย R1 ไม่จำเป็น แต่ C1 จำเป็นเมื่อ opamp ไม่ได้เป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน นั่นจะเป็นตัวเลือกที่แปลกเพราะที่นี่ถูกใช้ในการกำหนดค่าแบบรวมกำไร แต่อาจเกิดขึ้นเมื่อคุณมีแอมป์ที่ไม่ได้ใช้ในแพ็คเกจ เมื่อคุณตัดสินใจว่าจำเป็นต้องใช้ C1 คุณต้องใช้ R2 เพื่อให้ทำงานได้เนื่องจาก R3 มีความต้านทานต่ำมาก

— Olin Lathrop

@OlinLathrop จุดที่ดี

— แอนดี้ aka

@Olin Lathrop อธิบายเพิ่มเติมได้โปรด

— AndreyB

2

@AndreyB Olin หมายถึง op-amps ที่ไม่ได้รับเอกภาพและมั่นคง op-amps ส่วนใหญ่นั้นแน่นอน แต่ (อาจจะ) 1% ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะให้เป็นแอมป์แรงดันไฟฟ้าที่ความถี่สูงและส่วนประกอบความมั่นคงภายในบางอย่างไม่ได้มีอยู่ในปัจจุบัน

— Andy aka

6

นี่คือการกำหนดค่ามาตรฐานสำหรับการจัดการโหลด capacitive เช่นสายยาว (ภายในการกำหนดค่าอ่างมาตรฐานปัจจุบัน)

วัตถุประสงค์ของ R1 / R2 / C1 คือการแยกผลผลิตสหกรณ์แอมป์จากการโหลด capacitive ที่นำเสนอโดยความจุ MOSFET ประตู / แหล่งที่มาในชุดที่มี R3

มันไม่จำเป็นถ้า R3 มีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับความต้านทานเอาท์พุท op-amp open loop (ระหว่าง 8-70 โอห์มสำหรับ op-amps สามัญทั่วไป ** กับกระแสอุปทานในช่วง ~ 1mA ต่อแอมป์) หรือ MOSFET มีความจุอินพุตต่ำ หรือถ้า op-amp ถูกออกแบบมาให้ทำงานกับโหลด capacitive ขนาดใหญ่หรือไม่ จำกัด (ถ้าเงื่อนไขใด ๆ ในสามข้อเหล่านั้นเป็นจริง)

R1 แยกการโหลดขณะที่ C1 / R2 จัดเตรียมเส้นทางป้อนกลับเป็นครั้งที่สอง หากคุณมี R1 คุณควรมี C1 / R2 R1 เพียงอย่างเดียวทำให้สถานการณ์แย่ลง

** คุณต้องระวังอย่างมากกับ op-amps ที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งมักจะแนะนำให้แยกโหลดแบบ capacitive ในส่วนที่เกิน 100pF เท่านั้น

$\Omega$

แก้ไข ': เกี่ยวกับการเลือกค่าสำหรับสถานการณ์ที่กำหนดให้ดูนี้อ้างอิง R2 ควรเป็นค่าที่สูงกว่า R3 มากและไม่ต่ำจนทำให้เกิดการชดเชยหรือผลกระทบอื่น ๆ ที่ไม่เหมาะสม พูดในช่วง 1K-10K ตามปกติ แต่อาจสูงหรือต่ำกว่าสำหรับพลังงานต่ำมากหรือความถี่สูงตามลำดับ

ดังนั้นเลือกค่าสำหรับ C1 ค่าต่ำสุดของ R2 คือ:

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

ดังนั้นถ้าความจุโหลดเท่ากับ 10nF รวมถึงผลกระทบของ Miller, R1 คือ 100 ohms, RO คือ 100 ohms และ C1 คือ 100nF ดังนั้น R2 (min) = 20 ohms ดังนั้นวงจรตามที่แสดง (ถ้าสมมติฐานของฉันมีเหตุผล) มีค่าใช้จ่ายมากเกินไปและจะตอบสนองช้ากว่าที่จำเป็นมาก

หากเราเลือก C1 = 100pF ดังนั้น R2 = 10K หรือคุณสามารถใช้ 1nF และ 1K

— Spehro Pefhany
แหล่งที่มา

1

นี่ไม่ใช่ผลการจำลอง แต่เป็นการวัดในโลกแห่งความเป็นจริง ฉันใช้ขอบเขต RIGOL ของฉันเพื่อจับภาพสิ่งนี้ ฉันใช้ LTspice เพื่อวาดแผนผังที่เรียบง่ายของการตั้งค่าที่ฉันใช้ใน breadboard

— G36

ดีเท่าที่เลือกค่าสำหรับ R2 (ซึ่งเป็นคำถาม) ฉันคิดว่าคุณต้องการความต้านทานของ C1 ให้น้อยกว่า R2 ที่ความถี่ใดก็ตามที่วงจรกำลังเคลื่อนที่ไปที่ .... แต่ฉันไม่แน่ใจ . ฉันมักจะใช้เพียง 10k ohm ตามที่แสดงด้านบน

— George Herold

@GeorgeHerold เพิ่มการอ้างอิง (ซึ่งไม่ค่อยครอบคลุมการตั้งค่านี้) และการคำนวณ หากฉันไม่ต้องการคำนวณฉันมักจะใช้ 1K / 1nF / 100 ohms กับ op-amps ที่ไม่ใช้พลังงานต่ำ

— Spehro Pefhany

0

ตัวเก็บประจุในวงจรนี้จะป้องกันกระแสไฟฟ้าพุ่งเมื่อวงจรเปิด เมื่อปิดวงจรมันจะถูกปล่อยออกมาอย่างเต็มที่และเมื่อมันเปิดออกจะเป็น VC และกระแสจะถูกปิดหรือต่ำกว่าเป้าหมาย ขั้วบวกของแอมป์สหกรณ์จะถูกขับเคลื่อนด้วยเอาต์พุตแอมป์ ผลลัพธ์จะเพิ่มขึ้นจนกว่าจะถึงค่าเป้าหมาย

หากไม่มีขั้วขั้วลบของ op amp จะอยู่ที่พื้นในขณะที่เอาต์พุต op amp เพิ่มแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าเป้าหมายในขณะที่มันขับความจุประตูไปที่ 100 ohms และอาจอิ่มตัว เมื่อ FET เปิดใช้งานการโอเวอร์โหลดอาจเกิดขึ้นเมื่อแอมป์สหกรณ์กู้คืนจากความอิ่มตัว

— John Birckhead
แหล่งที่มา

0

มันเป็นวงจรคี่ ไม่จำเป็นต้องเลวร้าย

โปรดทราบว่าเอาต์พุตของ op-amp เป็นสัญญาณขนาดเล็กและคุณจะเห็นว่า R2 & C1 สร้างตัวกรองสัญญาณความถี่ต่ำ R1 ที่ทำหน้าที่ต่อต้านเกตทรานซิสเตอร์ก็ทำหน้าที่เป็นตัวกรองเช่นกัน

C1 ยังอัดการเปลี่ยนแปลงของเอาต์พุตแอมป์กลับเข้าไปในอินเวอร์เตอร์อินพุตและดังนั้นจึงเร่งความเร็วในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนในอินพุตควบคุม นี่เป็นผลกระทบของการชะลอการตอบสนองของเอาต์พุตแอมป์

การเพิ่มประสิทธิภาพของวงจรจะขึ้นอยู่กับสิ่งอื่น ๆ ความต้านทานอินพุตของ op-amp

ที่น่าสนใจทั้งหมดนี้รวมกันเพื่อให้วงจรนี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการเปลี่ยนแปลงพลวัตในการโหลดและในการอ้างอิงอินพุตบางสิ่งที่เป็นอิสระ

— ตัวยึด
แหล่งที่มา

ย่อหน้าที่สามของคุณผิดทั้งหมด C1 ชะลอการตอบสนองของ opamp

— Olin Lathrop

@OlinLathrop ขอบคุณฉันเห็นได้ว่าทำไมมันถึงอ่านอย่างนั้นฉันจะทำความสะอาดภาษา

— ตัวยึด

สิ่งนี้ยังไม่ถูกต้อง C1 ไม่เพิ่มความเร็วในการตอบสนองของ opamp เพื่อควบคุมขั้นตอนการป้อนข้อมูลมันช้าลง C1 เป็นตัวเก็บประจุชดเชยแบบดั้งเดิม มีวัตถุประสงค์คือเพื่อให้ opamp มั่นคง มันเพิ่มเอาท์พุตบางส่วน dV / dt เข้ากับอินพุตลบ เมื่อ opamp เริ่มขยับขึ้นอย่างรวดเร็ว dV / dt นี้จะเพิ่มอินพุตเชิงลบเล็กน้อยซึ่งจะทำให้ opamp นั้นแข็งน้อยลงในทิศทางที่กำลังจะเกิดขึ้น

— Olin Lathrop

@OlinLathrop ไม่มีที่ไหนบอกได้เลยว่า op-amp นั้นเร่งความเร็วขึ้นและไม่ได้พูดอย่างนั้น แต่เป็นภาษาที่มีขนปุย แน่นอนในรุ่นที่แก้ไขมันบอกอย่างชัดเจนว่าผลลัพธ์ช้า

— ตัวยึด

ส่วนฉันวัตถุเป็น"และทำให้เพิ่มความเร็วของมันตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงขั้นตอน" มันผิด มันไม่ทำสิ่งนั้น

— Olin Lathrop