Conducir una carga difícil con un amplificador operacional: alta capacitancia, alta corriente, alta velocidad

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He estado golpeando mi cabeza contra este problema todo el día. Tengo una carga extraña que necesito para conducir más de 88 pies de SMA que es un pullup de 68 ohmios a 15V. El cableado agrega 2.64 nF de capacitancia. Lo he bosquejado abajo.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Conduzco impulsos analógicos negativos (en el peor de los casos de 0V a 3V y viceversa) donde tanto la amplitud como la amplitud del impulso son importantes, con tiempos de aumento de hasta 20 ns. De alguna manera tengo que lograr:

  • Sobrecalentamiento bajo (< 135 mV)
  • Alta precisión de amplitud
  • Estabilidad (¡esto ha sido lo más difícil!)

Debido a que esto requiere un hundimiento de 18V / 68 Ω = 265 mA, no puedo usar un opamp. Así que probé un circuito opamp de amplificación de corriente como este:

Originalmentediseñéestosintenerencuentalacapacitanciadelcableadoylogréquefueraperfecto,perounavezqueagregué,oscila,conecteel2.64nF,comosepuedeveracontinuación.Probémuchostransistoresyamplificadoresoperacionalesdiferentes,adivinandoquéparámetroafectaríaesto,peronopuedodeshacermedelaoscilación.Tambiénestoyatascadoconunamplificadoroperacionaldealtavelocidad(BW>50MHz)debidoalosrápidostiemposdesubida.

Actualmente, mi única solución viable parece ser un simple seguidor de voltaje sin retroalimentación. Tendría que calibrar la dependencia de caída y temperatura del VBE, lo que lo convierte en un sistema terrible.

Mi pregunta es la siguiente. ¿Qué causa esta oscilación y qué debo hacer durante la selección de la parte para evitarla, o cómo podría amortiguar la oscilación?

    
pregunta jalalipop

1 respuesta

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La salida Q1 del diseño del circuito proporciona una unidad solo en la parte negativa de la señal de salida y es discontinua. Cuando la señal se vuelve positiva, la corriente para impulsar la salida en R6 en la dirección positiva no puede provenir de Q1, por lo que la tensión debe aumentar desde la resistencia de pull-up y el RC de R1 y C2. Mientras tanto, la salida del amplificador operacional (mucho más rápido) va positiva al riel del amplificador operacional. Una vez que el voltaje R6 alcanza el punto en el que la entrada negativa del amplificador operacional inicia la operación del op-amp en la dirección opuesta, el op-amp debe salir de la saturación, e impulsar la base y la capacitancia del molinero a un voltaje que se encienda Q1. Una vez más, la salida del amplificador operacional irá al riel a medida que la tensión de base se retrasa, causando un rebasamiento nuevamente, y todo el proceso comienza de nuevo. Necesitará una unidad push-pull en este circuito para poder conducir la carga en ambas direcciones y mantener el op-amp fuera de saturación. Esto requerirá dos transistores. También debe evitar la discontinuidad: en este circuito, un cambio en el voltaje de salida del amplificador operacional no significa un cambio en la salida del circuito a menos que Q1 esté "encendido". Por lo tanto, un circuito push-pull que mantiene los transistores de salida del amplificador de la unidad en la región activa. ¡Buena suerte!

    
respondido por el John Birckhead

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