op amp+mosfet = 电流源。为什么需要反馈电阻?
R2(我图中的 10k R4)与 C1(1nF 电容器)一起形成米勒积分器,以防止不必要的振荡。是的,这个电路有时会振荡,主要是由于 PCB/面包板设计不佳。在这里,您有一个真实世界的示例(面包板示例)。
http://www.ecircuitcenter.com/Circuits_Audio_Amp/Miller_Integrator/Miller_Integrator.htm
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今天我再次测试这个电路。结果是:对于RG = 0 Ohms;RF = 10k Ohms,没有米勒电容电路振荡(I_load 从 1mA 到 1A)。
但是如果我短路 RF (10K) 电阻器,振荡会神奇地消失(即使 RG = 1K 欧姆)。
所以,我的电路中振荡的主要原因似乎是反馈电阻。我怀疑射频与运算放大器输入电容和一些寄生电容一起为电路增加了一个极点(滞后),电路开始振荡。
我什至将运算放大器更改为“更快”(TL071)。结果几乎相同,只是振荡频率要高得多(713kHz)。
您不需要反馈电阻,也不需要 C1。我猜“设计师”有一些奇怪的看法,即没有它们电路会振荡,但不会。
- 如果 Q1 提供增益,就会发生振荡 - 因为它是源跟随器,所以不会发生振荡。
- 如果 Q1 产生显着的相移,就会发生振荡,这更有可能发生,但如果 R1(栅极电阻)保持低值,这种可能性仍然不大。
事实上,由于 R3 的存在,R1 可能对需求来说是多余的。
这是来自 Analog Devices 的示例电路:-
我在这个示意图中没有看到两个电阻器和电容器。如果您在此应用中使用较差的运算放大器(因为输入偏移电压导致电流不准确),例如 LM358,那么您应该考虑使用双极晶体管,如第 18 页的数据表所示:-
但是,如果您不使用栅极电阻器(或非常小的电阻器),我相信它可以与 MOSFET 一起使用。有很多 LM358 与 MOSFET 一起使用的例子,没有所有的“额外”: -
这是处理长电缆等容性负载的标准配置(在标准电流吸收器配置内)。
R1/R2/C1 的目的是将运算放大器输出与与 R3 串联的 MOSFET 栅极/源极电容所呈现的容性负载去耦。
如果 R3 与运算放大器开环输出阻抗相比非常大(普通普通运算放大器在 8-70 欧姆之间**,每个放大器的电源电流在 ~1mA 范围内)或 MOSFET 具有低输入电容,则没有必要,或者运算放大器是否设计为在大容量或无限容性负载下工作(如果这三个条件中的任何一个为真)。
R1 隔离负载,而 C1/R2 提供第二个反馈路径(又称“回路补偿”)。如果你有 R1,你应该有 C1/R2。仅 R1 会使情况变得更糟。
** 使用低功率运算放大器时必须非常小心,通常建议隔离仅超过 100pF 的容性负载。
编辑:@G36提供了一个真实世界的测量结果来说明效果(+1)。它可能不会在 R2 = 0\$\Omega\$ 而不是 330 时振荡,但这取决于所使用的 MOSFET 和漏极电路中的负载。在任何情况下,它都会降低相位裕度,导致电流过冲/下冲。
编辑':关于为给定情况选择值,请参阅此参考。R2 应该是一个比 R3 高很多的值,而不是太低以至于过度导致偏移或其他不良影响。通常说在 1K-10K 范围内,但对于非常低的功率或高频率,它可能会更高或更低。
因此,为 C1 选择一个值。R2 的最小值为:
\$R_2 (min) = C_L \frac{R_O + R_1}{C_1}\$ 其中 RO 是运算放大器的开环输出电阻,C_L 是负载电容。
因此,如果负载电容为 10nF,包括米勒效应,R1 为 100 欧姆,RO 为 100 欧姆,C1 为 100nF,则 R2 (min) = 20 欧姆。所以如图所示的电路(如果我的假设是合理的)被严重过度补偿,并且响应比必要的慢得多。
如果我们选择 C1 = 100pF,那么 R2 = 10K。或者你可以使用 1nF 和 1K。
该电路中的电容器可防止电路开启时出现电流尖峰。当电路关闭时,它完全放电,当它打开时,输出将为 VC,电流将关闭或低于目标值。运算放大器的负端将被运算放大器输出驱动。然后输出将上升,直到达到目标值。
如果不存在,则运算放大器的负端子将接地,而运算放大器输出增加到高于目标的电压,因为它驱动栅极电容通过 100 欧姆并可能饱和。当 FET 开启时,随着运算放大器从饱和状态恢复,可能会出现过冲。