¿Cómo probar la estabilidad del amplificador operacional?

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Tengo un circuito que estoy desarrollando usando un amplificador operacional para manejar un MOSFET de potencia para una carga electrónica:

Megustaríaprobarlaestabilidad,peronotengolaexperienciasuficienteparasaberquéperturbacionestienenmásprobabilidadesdemostraralgunainestabilidad.

Tengolassiguientesideas:

  • Inyecteunaondacuadrada(desplazamientoqueelvalorbajoes>=0V)enlaentradaquenoseinviertemientrassemonitoreaelvoltajeenlaresistenciadedetección(formadeondadecorrientedecarga).Estosimularíacambiosrepentinosenelvoltajedecontrol(1V/A)queprobablementeserásuministradomástardeporunDAC.

  • ApliquevoltajedeentradaescalonadaaIN+,simulandolaconexióndelafuentedealimentaciónbajoprueba.

¿Sonestasideassensatasquepuedendescubriralgunainestabilidadrelacionadaconelamplificadoroperacional?

Además,¿existenejerciciosdesimulaciónLTSpicequevalgalapenaprobar?

ACTUALIZAR:

  • Reviséelesquemaparaqueseamásadecuadoparalasimulación.Encontréyusémodelosparalaspartesespecíficasqueestoyusandoyeliminétodosloselementosdecompensaciónparaunasimulacióndelíneadebase.

  • Ejecuté un análisis que alimenta una onda cuadrada de compensación de CC en el pin de control (entrada no inversora en este circuito). El resultado fue muerto estable. Hay un exceso de 1mV teeeny-weeeny en aumento si hace zoom, de lo contrario, refleja absolutamente la entrada (excepto que representa el flujo actual, por supuesto). Incluso reduje el tiempo de subida a 1ns para ver si podía hacer que suene, pero no tengo suerte :)

  • Corrí un análisis .AC como sugirió @Kevin White, y encontré un margen de fase de 62 grados en la ganancia de bucle abierto.

  • Lo construí como sugirió @mkeith, y desafortunadamente oscila como un loco en la placa de pruebas :) Pude hacer un poco de progreso estabilizándolo un poco hasta que accidentalmente apagé mi MOSFET. Mañana nos toca a la tienda conseguir uno nuevo para poder continuar desde allí :)

pregunta scanny

3 respuestas

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Tus métodos están bien. Lo que está buscando en la respuesta al paso es sobrepasar o subestimar. Lo que le gustaría ver es algo que se aproxima a la amortiguación crítica para una respuesta rápida y un buen margen de fase. Gráfico tomado de nota de la aplicación SMPS.

Su circuito tiene un gran potencial para oscilar. Definitivamente agregaría un bucle de compensación alrededor del amplificador.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Esto normalmente es (todas las situaciones que he presenciado o leído) una configuración estable. El op-amp sería estable con retroalimentación directa, por lo que la pregunta es qué agrega el MOSFET en términos de ganancia o fase que podría hacer que el circuito sea inestable.

Bueno, en una configuración de seguidor de fuente, la ganancia del MOSFET es un poco menor a 1, por lo que en ese puntaje el circuito aún será estable. En cuanto al cambio de fase de la puerta a la fuente, habrá un poco, pero dado que la ganancia probablemente se ha reducido en aproximadamente un dB y que el MOSFET va a ser mucho más rápido (como un dispositivo singular) en comparación con el amplificador operacional, realmente No creo que tengas ningún problema.

Es el tipo de circuito que no dudaría en construir y no esperar un resultado decente. Sin embargo, en el circuito que has mostrado no usaría el op-07. No puede conducir adecuadamente su salida a 0 V (lea la hoja de datos) y esto podría significar que el FET no se apaga correctamente y que el control se pierde cuando se intenta controlar las corrientes pequeñas.

Lo mismo es cierto (si no más) cuando se mira el rango de voltaje de entrada que el dispositivo es capaz de hacer. Si está intentando controlar 1A a través de la resistencia de detección 1R, se espera que el voltaje en la entrada OP-07 sea de 1 V y esto está justo en el límite de lo que se puede esperar que maneje el rango de entrada (lea nuevamente la hoja de datos) .

Por lo tanto, mi conclusión es que no use un OP-07 o para alimentarlo con un pequeño suministro negativo en lugar de tener su terminal de suministro negativo a 0V.

    
respondido por el Andy aka
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Ambas son buenas maneras de probar la estabilidad.

Otra cosa que puede ser útil es medir la respuesta de bucle abierto interrumpiendo el bucle de retroalimentación usando un inductor extremadamente grande (1Giga Henry por ejemplo) y luego inyectando una onda sinusoidal en la entrada no inversora (con un DC adecuado sesgo) y midiendo el voltaje a través de la resistencia sensorial.

Solo se puede romper el ciclo de retroalimentación en la simulación en lugar del mundo real.

Si coloca dos copias del esquema en el esquema LTSpice, puede hacer una gráfica Bode del bucle cerrado y las ganancias del bucle abierto simultáneamente.

    
respondido por el Kevin White

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