op amp + mosfet = fonte attuale. Perché abbiamo bisogno di un resistore di feedback?

La resistenza di feedback è necessaria per compensare l'errore delle correnti di ingresso? Come scegliere la resistenza R2.

Sorgente del circuito

Resistenza R2.

Posso usare questo circuito, op-amp con range di tensione di ingresso differenziale = +/- 0.6V? Non ne sono sicuro. Penso di no

R2 (10k R4 nel mio diagramma) è lì per formare insieme a C1 (condensatore 1nF) un integratore Miller per prevenire oscillazioni indesiderate. E sì, questo circuito a volte oscillerà, principalmente a causa del cattivo design del PCB / breadboard. E qui hai un esempio del mondo reale (quello della breadboard).

Senza la capacità di Miller:

E dopo aggiungo la capacità di Miller nel circuito:

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

MODIFICARE

Oggi collaudo di nuovo questo circuito. E i risultati sono: Per RG = 0 Ohm ; RF = 10k Ohm senza oscillazione del circuito di capacità Miller (carico I da 1mA a 1A).

Ma sorpresa sorpresa Se accendo una resistenza RF (10K), le oscillazioni scompaiono magicamente (anche se RG = 1K ohm).

Quindi, sembra che la causa principale di un'oscillazione nel mio circuito sia stata una resistenza di retroazione. Sospetto che la RF insieme alla capacità di ingresso opamp e ad alcune capacità parassite aggiungano un polo (ritardo) al circuito e il circuito inizi a oscillare.
Cambio anche l'opamp in "molto più veloce" (TL071). I risultati sono stati quasi gli stessi, tranne per il fatto che la frequenza delle oscillazioni era molto più elevata (713kHz).

Non hai bisogno di un resistore di feedback e non hai nemmeno bisogno di C1. Immagino che il "designer" abbia una strana percezione che il circuito oscillerà senza di loro, ma non lo farà.

• L'oscillazione si verificherà se Q1 fornisce guadagno - non lo farà perché è un follower della sorgente.
• Si verificherà un'oscillazione se Q1 produce uno sfasamento significativo e ciò è più che possibile ma è ancora improbabile se R1 (resistore di gate) viene mantenuto basso.

In effetti, a causa della presenza di R3, R1 è probabilmente superfluo ai requisiti.

Ecco un esempio di circuito di Analog Devices: -

Non vedo i due resistori e il condensatore in questo schema. Se si utilizzava un amplificatore operazionale mediocre per questa applicazione (a causa delle tensioni di offset in ingresso che causavano inesattezze nella corrente) come l'LM358, si dovrebbe considerare di utilizzare un transistor bipolare come mostrato nella scheda tecnica a pagina 18: -

Tuttavia, credo che funzionerà con un MOSFET a condizione che non si usi un resistore di gate (o molto piccolo). Ci sono molti esempi di LM358 utilizzato con MOSFET senza tutti gli "extra": -

Questa è una configurazione standard per la gestione di un carico capacitivo come cavi lunghi (all'interno di una configurazione di dissipatore di corrente standard).

Lo scopo di R1 / R2 / C1 è di disaccoppiare l'uscita dell'amplificatore operazionale dal carico capacitivo presentato dalla capacità del gate / sorgente MOSFET in serie con R3 .

Non è necessario se R3 è significativamente maggiore rispetto all'impedenza di uscita ad anello aperto dell'amplificatore operazionale (tra 8-70 ohm per i comuni amplificatori operazionali ordinari ** con correnti di alimentazione nella gamma ~ 1mA per amplificatore) o se il MOSFET ha una bassa capacità di ingresso, o se l'amplificatore operazionale è progettato per funzionare con un carico capacitivo ampio o illimitato (se una di queste tre condizioni è vera).

R1 isola il carico, mentre C1 / R2 fornisce un secondo percorso di feedback (noto anche come "compensazione in-loop"). Se hai R1, dovresti avere C1 / R2. R1 da solo peggiora la situazione.

** Bisogna stare molto attenti con amplificatori operazionali a bassa potenza, che spesso raccomandano di isolare carichi capacitivi superiori a soli 100pF.

Modifica: @ G36 ha fornito una misurazione del mondo reale che illustra l'effetto (+1). Probabilmente non oscillerebbe con R2 = 0 anziché 330 ma ciò dipende dal MOSFET utilizzato e dal carico nel circuito di scarico. In ogni caso, ridurrà il margine di fase, portando al superamento / al ribasso della corrente.$\Omega$

Modifica ": per quanto riguarda la scelta dei valori per una determinata situazione, vedere questo riferimento. R2 dovrebbe essere un valore tale da essere molto più alto di R3 e non così basso da causare indebiti offset o altri effetti negativi. Dire normalmente nell'intervallo 1K-10K, ma potrebbe essere superiore o inferiore rispettivamente per potenza molto bassa o frequenze alte.

Quindi scegli un valore per C1. Il valore minimo di R2 è:

$R_2 (min) = C_L \frac{R_O + R_1}{C_1}$ dove RO è la resistenza di uscita ad anello aperto dell'op-amp e C_L è la capacità di carico.

Quindi se la capacità di carico è 10nF incluso l'effetto Miller, R1 è 100 ohm, RO è 100 ohm e C1 è 100nF quindi R2 (min) = 20 ohm. Quindi il circuito mostrato (se i miei presupposti sono ragionevoli) è fortemente compensato e risponderà molto più lentamente del necessario.

Se scegliamo C1 = 100pF, allora R2 = 10K. Oppure potresti usare 1nF e 1K.

Il condensatore in questo circuito impedisce un picco di corrente all'accensione del circuito. Quando il circuito è spento, è completamente scarico e quando si accende l'uscita sarà VC e la corrente sarà disattivata o inferiore al target. Il terminale negativo dell'amplificatore operazionale verrà pilotato con l'uscita dell'amplificatore operazionale. L'output aumenterà quindi fino al raggiungimento del valore target.

Se non presente, il terminale negativo dell'amplificatore operazionale sarà a terra mentre l'uscita dell'amplificatore operazionale aumenta a una tensione superiore al target in quanto guida la capacità del gate attraverso 100 ohm e può eventualmente saturare. Quando il FET si accende, potrebbe verificarsi un superamento quando l'amplificatore operazionale recupera dalla saturazione.

Bene, è un circuito strano. Non necessariamente male.

Tieni presente che l'uscita dell'op-amp è una piccola massa del segnale e vedrai che R2 e C1 formano un filtro passa basso. L'R1 che agisce contro il gate del transistor agisce anche come un po 'di filtro.

C1 inietta anche le modifiche sull'uscita dell'amplificatore operazionale nell'ingresso di inversione e quindi accelera la sua risposta ai cambiamenti di fase sull'ingresso di controllo. Ciò ha l'effetto di rallentare la risposta dell'uscita dell'amplificatore operazionale.

L'ottimizzazione del circuito dipenderà tra l'altro dall'impedenza di ingresso dell'op-amp.

È interessante notare che tutto ciò si combina per consentire l'ottimizzazione di questo circuito per i cambiamenti dinamici nel carico e nel riferimento di ingresso in modo indipendente.