[求助] 直流恒流源搞不掂的问题

呜呼哀哉   2022-4-20 19:10 楼主

微信图片_20220420190143.jpg

这是一个简单的低端采样直流恒流源,三极管只是扩充电流,如图字,不存在震荡问题。

微信图片_20220420190513.jpg

因为种种原因,实际电路设计成了上述样子,调试时发现MOS管的Vgs震荡厉害,如文字描述。

INA的增益100时对应闭环带宽100K,运放单位增益截至频率11MHZ,电阻Rs=10mΩ,MOS管的S>32

咨询下各位,怎么将这个电路补偿的稳定呢?

回复评论 (19)

第二幅图中,INA是干什么用的?完全没有必要。将Rs上端联接到OPA反相输入端即可。

点赞  2022-4-20 20:03
引用: maychang 发表于 2022-4-20 20:03 第二幅图中,INA是干什么用的?完全没有必要。将Rs上端联接到OPA反相输入端即可。

采样电阻只有10mΩ,又不能放大,太热了,就给了一级增益,毕竟后续电流需进行ADC,也需要放大,直接就用做反馈了,现在疑惑的是怎么补偿。

 

点赞  2022-4-21 08:45
引用: 呜呼哀哉 发表于 2022-4-21 08:45 采样电阻只有10mΩ,又不能放大,太热了,就给了一级增益,毕竟后续电流需进行ADC,也需要放大,直 ...

你的恒流输出需要多大电流?需要稳定到什么程度?知道这些要求,才好确定采样电阻。

点赞  2022-4-21 08:55

MOS电路自激先试加大栅极与运放之间的电阻

点赞  2022-4-21 10:32

一般这里的运放放大倍数大于10就存在震荡的风险,根据误差需要设计这个运放的增益!

有时看起来很稳定,偶尔的电源等或信号波动将引起自激,所以建议运放增益控制在2-10之间。

另外可以在BC间价格100P的电容,可以有一定改善。

20年前我们经常采用将三极管EC颠倒使用来这样大幅度降低三极管的增益。现在的三极管一般放大倍数都在300或以上,颠倒后大约在8-20之间。

چوآن شـين
点赞 (1) 2022-4-21 10:51

感谢各位,上午忙着跳线测试没时间上来看。

现在的补偿方案是加大运放的隔离电阻,G到GND之间的电阻放小,运放级的增益降低,在GS之间加电阻与CISS并联,降低电容影响,反相输入端加噪声增益补偿,INA输出加电阻并电容回反相输入端,增加高频极点,补的地方多了,VDS电压高于1V就可以稳定了。

不过补偿的地方多了,到底哪个起了主要作用没搞清楚,先继续测试。

再次感谢各位的指点。

点赞  2022-4-21 13:39
引用: 呜呼哀哉 发表于 2022-4-21 13:39 感谢各位,上午忙着跳线测试没时间上来看。 现在的补偿方案是加大运放的隔离电阻,G到GND之间的电阻放小 ...

楼主问题解决了吗?

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点赞  2022-4-21 14:21
引用: okhxyyo 发表于 2022-4-21 14:21 楼主问题解决了吗?

还没,折腾了俩小时,上午的成果给折腾没了

点赞  2022-4-21 15:27
引用: 呜呼哀哉 发表于 2022-4-21 15:27 还没,折腾了俩小时,上午的成果给折腾没了

那就休息一下,回头再弄指不定就想通了

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点赞  2022-4-21 15:29
Gen_X 发表于 2022-4-21 10:51 一般这里的运放放大倍数大于10就存在震荡的风险,根据误差需要设计这个运放的增益! 有时看起来很稳定, ...

问下,仅考虑MOS管的增益这一级小信号分析如下图计算是否正确

微信图片_20220421165120.jpg

现在RL为整图的采样电阻,实际就10mΩ,如果R1给1K,Ciss电容典型值1.7nF,这个会导致不到100K就有一个该级增益极点。

本帖最后由 呜呼哀哉 于 2022-4-21 16:55 编辑
点赞  2022-4-21 16:53

RL很小可以忽略,极点就是 1/(2pi R1Cgs)

点赞  2022-4-22 23:06

楼主的问题,是由于在运放的反馈回路中加入了放大,导致整个放大器的相位稳定裕量过小(甚至为负)引起的自激振荡。原理在下一楼我用图说明。

点赞  2022-4-23 15:08

微信图片_20220423150525.jpg

点赞  2022-4-23 15:11

解决的方法:1,降低那个放大器100倍的倍数。2、增加补偿电容,改变运放的频率特性,使得它在-40dB时保有足够的相位裕量。

点赞  2022-4-23 15:13

如果能够有具体的运放型号及其参数曲线,可以更有针对性地得到改进措施。

点赞  2022-4-23 15:17

前面那个图,还可以这样看:将运放、NMOS、INA看作一个大运放,那么这个大运放现在的接法就是接成一个单位增益反馈电路。问题是这个大运放是不是单位增益稳定?

假设NMOS和INA的频率特性都是理想的,这个大运放的开环频率特性就是将原来运放的频率特性向上平移40dB。由于运放的高阶极点通常都在其单位增益频率(穿越频率)附近,所以这样平移后,其单位增益频率附近的相移也会接近-180°,即相位裕量接近0。再加上NMOS与INA不可避免的相移,所以自激很难避免。

微信图片_20220423153342.jpg

点赞  2022-4-23 15:34
引用: gmchen 发表于 2022-4-23 15:34 前面那个图,还可以这样看:将运放、NMOS、INA看作一个大运放,那么这个大运放现在的接法就是接成一个单位 ...

感谢这么细心、耐心解答,周五补偿稳定了。

微信图片_20220424100047.jpg

这样补偿的,你说的对,确实是按跟随器方式进行的。DC增益为1,交流增益很大。

板子画的很密,是把SOIC8的引脚挑起来,往下面支撑了0603封装R2,C2,因此计算的参数补偿时不对,不停尝试换电容解决的。

参数上的事情,还得改版后再分析分析。

还是想问下,MOS管增益那块算的对吗?

点赞  2022-4-24 10:05
引用: 呜呼哀哉 发表于 2022-4-24 10:05 感谢这么细心、耐心解答,周五补偿稳定了。 这样补偿的,你说的对,确实是按跟随器方式进行的。DC ...

如果只考虑Cgs的话,那个计算没问题。

点赞  2022-4-24 13:28
引用: gmchen 发表于 2022-4-24 13:28 如果只考虑Cgs的话,那个计算没问题。

我是直接没有区分Ciss和Cgs与Cgd,单独考虑会有不同结果吗?

 

点赞  2022-4-24 13:37
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