运放与场效应管SI2302结合做恒流电路

sdkd2006

运放与场效应管SI2302结合做恒流电路 [复制链接]

 

该电路的作用是通过在运放3脚加一定电压，让P1处连接的led处于恒流状态，有几个问题要请教：
一是通过实测发现，随着3脚电压增大，运放放大倍数增大。运放放大倍数差距不小。
二是场效应管有Ugs和Id特性曲线，运放如果在线性区有Uo=Au（U+-U-）,不知道从上电到稳定过程是如何建立的。我的分析过程是这样的：上电后，运放输出端有电压，而刚上电时SI2302的2脚电压为0，所以SI2302导电沟道在加宽，有漏电流Id。由于Id的存在，R5上有压降，相当于运放2脚有电压，此时（U+-U-）变小，Uo变小，导电沟道加宽速度在减小，但漏电流Id仍增大，当Id增大到一定程度后，导电沟道不再增加，Id也不再增大，此时达到平衡状态。不知道这样分析对不对。注：所有数据测量时，P1中串入一个led。

maychang

恐怕是你的电压测量有问题。
表中左起第三列是运放2脚电压，右起第三列是Q1的2脚电压。由于运放输入端电流很小(LM358偏置电流不超过0.1uA)，在电阻R4上压降也很小(0.1uA*10000欧＝1mV)，不可能相差0.684V－0.477V＝0.2V这么大的压降，二者应该非常接近才是。
当然，芯片不合格也有可能。

maychang

表中右起第二列，Q3-2不知道是什么。图中未见标注Q3的元器件。另外，左起第五列中R11电压也不知道是什么。图中未见R11。

sdkd2006

maychang 发表于 2017-2-13 09:21
恐怕是你的电压测量有问题。
表中左起第三列是运放2脚电压，右起第三列是Q1的2脚电压。由于运放输入端电流 ...

非常抱歉，我写错了，重新上传了图片，请您再指教一下。

gmchen

楼主的图片中，P1是个插座，不知道是否有没有接入负载。这是一个恒流源电路，如果负载开路，所有的测量都是无意义的。

sdkd2006

gmchen 发表于 2017-2-13 09:47
楼主的图片中，P1是个插座，不知道是否有没有接入负载。这是一个恒流源电路，如果负载开路，所有的测量都是 ...

有负载，接个led

gmchen

楼主的提问，是运放的增益在变化，是不是指运放的输出（1脚）与其输入（3脚）之间的关系不是线性？如果是指这个，那是正常的，因为反馈到运放的是Q1源极电压，这个电压应该与运放3脚的电压一致，楼主给出的数据也是一致的。而场效应管的栅极与源极之间电压差肯定是非线性的，所以运放输出电压与输入电压之间肯定是非线性的。

gmchen

可以将Q1看做运放的内部电路。运放内部的每个晶体管的输入输出之间不可能都是线性关系（如果那样大概就没有运放了）。

sdkd2006

gmchen 发表于 2017-2-13 10:00
可以将Q1看做运放的内部电路。运放内部的每个晶体管的输入输出之间不可能都是线性关系（如果那样大概就没有 ...

能帮忙分析一下稳定过程吗

maychang

sdkd2006 发表于 2017-2-13 09:34
非常抱歉，我写错了，重新上传了图片，请您再指教一下。

7楼gmchen所说完全正确。MOS管输入与漏极电流并非线性关系，但R5两端电压与输入电压之间由于运放电压增益非常高，负反馈很强，是线性的。那么R5是个线性元件，其中电流与两端电压成正比。MOS管源极和漏极电流相同，所以MOS管漏极电流(也就是负载LED上的电流)与输入电压成正比。
要检验该电路是否线性工作，应该测量负载电流和输入电压之间关系。
由此电路看，如果运放和MOS管是完好的，其线性程度不会比你的万用表差。

maychang

楼主应该注意8楼所述。事实上，BJT(双极型)晶体管和MOS管输入输出之间线性是很差的。运放全靠负反馈才能够线性工作。

sdkd2006

maychang 发表于 2017-2-13 10:32
7楼gmchen所说完全正确。MOS管输入与漏极电流并非线性关系，但R5两端电压与输入电压之间由于运放电压增益 ...

感谢，受益匪浅，我一定会向您一样在论坛中帮助其他人

sdkd2006

gmchen 发表于 2017-2-13 10:00
可以将Q1看做运放的内部电路。运放内部的每个晶体管的输入输出之间不可能都是线性关系（如果那样大概就没有 ...

感谢分享，您做了一回我的老师

sdkd2006

能不能从电流反馈还是电压反馈角度分析，增益变化的原因。但好像只有电流反馈时，增益才跟负载电阻有关，该电路好像是电压反馈的

maychang

sdkd2006 发表于 2017-2-13 11:06
能不能从电流反馈还是电压反馈角度分析，增益变化的原因。但好像只有电流反馈时，增益才跟负载电阻有关，该 ...

该电路是电压反馈。但电压反馈的负载是R5。电压反馈的所有性质，在R5上面都可以体现。。例如电压反馈的输出阻抗很低，体现在R5发生变化(电阻数值发生变化)时，两端电压几乎不变(仍等于运放同相输入端电压)。
实际上，Q1和R5结合，通常叫共漏极电路(对于BJT，就是共集电极电路)。运放和Q1构成两个放大器，两个放大器级联，仍然是一个放大器。所以从运放同相输入端到R5上端，就是一个电压跟随器。
之所以Q1实现恒流，是因为Q1的漏极电流一定等于源极电流，亦即R5中电流。

sdkd2006

maychang 发表于 2017-2-13 12:39
该电路是电压反馈。但电压反馈的负载是R5。电压反馈的所有性质，在R5上面都可以体现。。例如电压反馈的输 ...

谢谢