直流恒流源搞不掂的问题

呜呼哀哉

直流恒流源搞不掂的问题 [复制链接]

 

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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。

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？

maychang

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。

呜呼哀哉

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。

 

maychang

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。

jimtien

MOS电路自激先试加大栅极与运放之间的电阻

Gen_X

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。

呜呼哀哉

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。

okhxyyo

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？

呜呼哀哉

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

okhxyyo

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

呜呼哀哉

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

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。

jimtien

RL很小可以忽略，极点就是 1/(2pi R1Cgs)

gmchen

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。

gmchen

gmchen

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。

gmchen

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。

gmchen

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。

呜呼哀哉

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。

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？

gmchen

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。

呜呼哀哉

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？