Haciendo frente a diseños de retroalimentación del mundo real (aquí, Generador de corriente constante)

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Todavía trabajo en un generador de corriente hecho con 2 opamps y un nMOS. Si encuentro el punto de polarización para comprender cuánto se puede controlar mi LED, todavía tengo problemas para encontrar una forma asequible de obtener la función de transferencia, para comprender los límites de la señal PWM en el pin no inversor del OA1 .

Aquí la implementación:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Sé cómo derivar la función de transferencia de un simple amplificador basado en OA. Pero aquí hay un OA más en el bucle (el OA2) y también un amplificador de configuración MOS degenerado en la fuente.

Ahora, los problemas son que no entiendo bien cómo obtener la ganancia de bucle de retroalimentación del OA1. ¿Debería superponerse al relacionado con OA2 para encontrar el peor caso de comportamiento de frecuencia? Pero luego necesito insertar el Ciss, Coss (y Crss también?) Del MOS.

Este es el pequeño circuito de señal del BUZ70:

simular este circuito

¿Dónde puedo insertar esas capacidades y cómo puedo usarlas para ver cómo afectan la función de transferencia del sistema en general?

Sé que este mybe requiere una respuesta demasiado amplia, y en este caso, puede solicitar una mejor parte de mi duda. Gracias.

EDIT0 (@Russell McMahon): el LED debe conducirse en modo DC y PWM para atenuar la luz digitalmente con un simple microcontrolador. El PWM se aplica en el pin "+" de 3.3V del OA1. Cuando 3.3V, el LED está en su máxima corriente de diseño (o en sobrecorriente, también) y cuando el PWM está en 0V, el LED se apagará por completo.

EDIT1 : no busco ninguna solución "lista". También me gustaría tener las sugerencias para continuar un análisis correcto por mí mismo.

    
pregunta thexeno

1 respuesta

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No es habitual utilizar OA2. En su lugar, utilice R2 / R3 para dividir la señal de referencia de 3V3 y aplique la señal Rsense a la entrada de inversión OA1 directamente. Si no hay ningún componente PWM o componente de modulación en este bucle, entonces generalmente será estable en DC sin ningún esfuerzo o pensamiento.

Menciona PWM en el texto pero no lo muestra en el diagrama.
¿Dónde pretende aplicar PWM?
¿Desea que aparezca la frecuencia PWM en / modular el LED? y / o ¿está aplicando una señal que varía rápidamente, como el audio, para modular la relación de espacio de marca PWM? Si no, entonces hay "demasiado pensando" pasando :-)
(a menos que se requiera modulación de PWM en el LED o PWM sin procesar en el LED y la "tasa de cuadros" de PWM sea muy alta y la marca / espacio de PWM varíe rápidamente).

Vea el diagrama a continuación, generalmente lo suficientemente bueno.
PWM podría aplicarse como, por ejemplo, DC modificada a 3V3 punto, no se requiere modulación IF.

ADDED:

PWMlento<10Hz:sielLEDsoloestáencendidooapagadoynoestámoduladoa10Hzomás,sepuedeaplicarelencendido/apagadolentocomosemuestraensudiagrama.MicircuitoconunasecciónopampmenosnotieneningunadesventajaprácticaqueSoyconscientede.[Sitengoalgunasdesventajasprácticasconocidasquenoconozcooquehepasadoporalto,meencantaríasaberdeellas].UnPWMmásrápidoseveráafectadoporlosefectosdelaconstantedetiempoR2R3peroconR3=470RylacapacidaddeentradadeOAdispersa,peroesprobablequelatasadegiroyelanchodebandadeOpAmptambiéntenganimportanciaconunLM324.

Soloatenuación:Sisolodeseaatenuar,simplementeRCfiltrandoPWMdefrecuenciamásalta(digamos1kHzarriba)yaplicandoelDCaOA1+haráloquequiera.Siquieresunanálisisteóricocompleto,selodejoalaspersonasquedisfrutandetalescosas.(Lateoríaseaplicacuandoesnecesario,perocuandonoesnecesario,generalmentenoprefierohacerotrascosas:-).

Teoríamásrelevantequese"filtra" a la práctica en este caso:

Su divisor 100: 1 entrega ~ = 33mV en la resistencia de detección para V_PWM_max.
3.3 V x 470/47470 = 32.67 mV ~ = 33 mV

Se aplica a una entrada LM324 con un voltaje de desplazamiento de entrada de +/- 7mV máx. a 25C o 9 mV max 0-70C. El desplazamiento típico es de +/- 3 mV o alrededor del 10%. Wee LM324 datashneet page 4 .
7 mV es aproximadamente el 20% de su ajuste de brillo máximo, por lo que en la relación de división que se muestra, el opamp elimina las diferencias de otras fuentes.
Un LM324 o LM358 es mi mejor opción en esta aplicación (ya que generalmente son "lo suficientemente buenos" y cuestan alrededor de 5 centavos en un modesto volumen de fabricación en China (o India)) pero normalmente no voy por debajo de 100 mV Vsense completo escala con errores de compensación típicos de menos de +/- 5% de escala Vful en rangos de temperatura típicos.
Si desea algo mejor que esto, necesita una combinación de Vsensemax mayor o un ajuste de voltaje de compensación o una mejor opción (de las cuales hay muchas, pero probablemente ninguna más rentable en general). PODRÍA obtener mejores resultados con un LM324 sin recortar al hacer un amplificador de instrumentación si los Voffsets tienden a coincidir dentro de un paquete, lo cual es posible, pero nunca lo he investigado. El recorte es fácil y algo efectivo, pero en la mayoría de los casos se preferiría un op-amp superior.

A medida que intenta obtener una corriente de LED con una precisión mucho mayor que el 5%, las tolerancias de la resistencia comienzan a ser importantes si, por ejemplo, se utilizan partes del 1%.
[Los errores de 1% en el peor de los casos en R2, R3 dan alrededor de +/- 2% de errores. Rsense al 1% agrega otro 1% en general. Las corrientes de compensación de OA no importan en estos niveles de impedancia.]

    
respondido por el Russell McMahon

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