Mengapa opamp ini tidak berfungsi dengan benar?

Saya sedang mengerjakan sumber arus yang bisa disesuaikan. Dalam waktu yang singkat, berbagai sirkuit dibahas:

sumber arus disesuaikan sederhana untuk string LED

... tetapi karena saya telah memilih satu opsi, dan itu tidak berfungsi dengan benar, saya memulai utas baru untuk fokus pada teka-teki saya.

Inilah sirkuitnya:

Pembagi resistor (resistor 30K dan potensiometer) memberikan tegangan referensi pada 'set' (sapuan DC dari v1 hanya memutar poros pot). Opamp harus 'gerbang' servo sehingga 'rasa' sama dengan 'set', dan dengan demikian arus (dalam miliamps) menarik melalui beban 'Rload' sama dengan tegangan 'set' (dalam milivolt). Sederhana seperti itu.

Pasokan 12v yang mendukung rangkaian 'set' dan opamp adalah 7812 yang dimatikan dari pasokan 24v. Dan MOSFET sebenarnya adalah FQP10N20C (daya yang cukup vanilla nfet).

Saya telah disimulasikan dengan LTspice dan berperilaku seperti yang saya harapkan. Tetapi di papan tempat memotong roti, saat 'set' meningkat dari 0 menjadi sekitar 400mV, 'sense' trek 'set' semakin kurang baik. Pada satu titik saya melihat 257mV pada 'set' tetapi hanya 226mV pada 'sense'; jadi hanya 226mA yang mengalir melalui Rload dan R1. 'Gerbang' di 3,53V dan 'turun' di 11,7V. Jika seseorang hanya memeriksa opamp dalam isolasi, tampaknya 'gerbang' harus didorong lebih tinggi (sampai, mungkin, pada titik tertentu aliran arus yang cukup 'pengertian' sama dengan 257mV).

Opamp dimaksudkan untuk digunakan dengan pasokan tunggal, dan harus dengan mudah dapat mendorong output di atas 3,53V (dengan tegangan suplai 12V). Gerbang FET seharusnya tidak menenggelamkan arus apa pun (diverifikasi dengan meter).

Saya bingung.

Datasheet untuk opamp (LT1006)

Masalahnya jelas bahwa ada semacam osilasi pada keluaran dari opamp. Menempatkan kapasitor 10uF pada node 'gate' sedikit banyak memperbaiki masalah, tetapi menempatkan resistor 1K antara output opamp dan gerbang fet tidak banyak membantu. Saya sekarang melihat tidak lebih dari sekitar 7mv perbedaan antara 'sense' dan 'set', pada seluruh rentang penyesuaian saat ini (sekarang 0 hingga 300mA) dan tegangan (diperlukan untuk menggerakkan arus melalui beban) antara sekitar 3 dan 23v .

Saya hanya melihat pertanyaan ini sekarang, dan jawaban Anda bahwa opamp berosilasi. Itu adalah tebakan pertama saya dari skema dan gejalanya.

Namun, saya tidak suka cara Anda memperbaikinya. Cukup memuat keluaran opamp dengan banyak kapasitansi dapat berfungsi sekarang dalam kasus ini pada suhu ini, dengan fase bulan ini. Ini mungkin tidak bekerja dengan opamp model yang sama dari batch yang berbeda atau beberapa batch masa depan.

Solusi yang lebih baik adalah dengan meletakkan sedikit perlawanan di jalur umpan balik, antara bagian atas resistor indera saat ini dan input opamp negatif. Kemudian tambahkan kapasitor kompensasi kecil langsung dari keluaran opamp ke input negatif. Tutupnya memberikan umpan balik AC negatif segera untuk menjaga amp stabil. Resistor meningkatkan impedansi sinyal sehingga tutup dapat memiliki efek tanpa harus terlalu besar untuk pertimbangan lain. Coba 1 kΩ dan mungkin 100 pF. Anda dapat menggunakan kapasitor yang lebih besar jika waktu respons tidak perlu cepat dan Anda ingin berbuat salah di sisi stabilitas yang lebih.

Ditambahkan

Saya belum melihat lembar data dari opamp sebelumnya, dan hanya menjawab untuk opamp biasa. LT1006 dioptimalkan untuk tegangan offset sangat rendah dan daya rendah. Itu berarti kompromi dilakukan di bidang lain. Salah satunya adalah stabilitas. Datasheet memang menunjukkan amp yang digunakan sebagai pengikut tegangan gain-gain, jadi rupanya unity-gain stable.

Namun, perhatikan baik-baik skema aplikasi pada halaman 11. Perhatikan bagaimana seseorang memiliki seri 1 kΩ dengan kapasitor kompensasi 680 nF, dan 2 kΩ lainnya dengan kompensasi 330 nF. Ini berarti dugaan saya di atas 1 kΩ dan 100 pF terlalu sedikit. Coba kombinasi lebih seperti apa yang mereka gunakan. Karena Anda sudah mendapatkan hambatan seri 1 kΩ, coba 1 µF langsung antara output opamp dan input negatif.

Hal lain yang perlu Anda lakukan adalah benar-benar melihat sinyal dari waktu ke waktu, bukan tegangan rata-rata. Letakkan cakupan di atasnya dan lihat apa yang sebenarnya terjadi.

Saya baru-baru ini kembali ke proyek ini setelah jeda, dan terus memiliki masalah dengan stabilitas opamp. Namun, saya telah menemukan ada solusi yang lebih sederhana untuk masalah ini, regulator linear LT3080; pada dasarnya mengintegrasikan op-amp dan power-transistor dari sirkuit asli saya, dan tampaknya sangat stabil dalam pengujian saya.

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3080fc.pdf

Sirkuit baru saya pada dasarnya adalah yang ditunjukkan pada gambar berjudul "Driver LED Dropout Tegangan Rendah" pada halaman 17 dari lembar data. Tetapi alih-alih menempatkan resistor tetap dari pin SET ke GND, saya mengarahkan tegangan variabel ke pin SET (satu juga bisa menggunakan resistor variabel, tetapi tegangan berfungsi lebih baik untuk aplikasi saya). Sinyal tegangan hanya perlu untuk dapat menenggelamkan 10ua dari sumber arus internal.

Itu bekerja seperti pesona.