压控大电流恒流源的自激震荡问题。
本帖最后由 玄德 于 2019-5-9 16:29 编辑要做一个 10mA - 500mA 的压控恒流源。遇到自激震荡问题，尝试多种方法都没有解决。
基本电路采用传统的 “ 运放 + NMOS + 采样电阻” 的结构。采样电阻为 10 Ω，负载电阻为 3 Ω （临时实验用）。
用 DA 做控制电压， 0v - 5v 扫描；同时用示波器观察 MOS 管栅极电压。
电流大约为 100mA 时，栅极出现震荡波形。由于供电电压只有 10v ，波形包络的上部在大约 300mA 后无法继续增大，所以被削平。
如果供电电压够高，相信震荡会持续升高。
下面是电路图、波形图、震荡波形细节图。
尝试多种方法都不能有效解决震荡问题。这些方法有：
运放输出端与反相端之间连接 1000 p 电容；
或连接 270p + 10Ω ，阻容串联；
输出端对地连接 1000p 电容，或 270p + 10Ω 阻容串联；
使用过三、四种型号的 MOS 管，包括达林顿管：IRLIZ44N，IRLR3803，IPP80N04，MJF122G。
使用过三种型号的运放：OPA334（5v）、OPA192、OPA197。栅极电阻，换过 4.7K 和 100 Ω 。
过去做小信号也遇到过振荡，但没有这次的 p-p 幅度大，而且用阻容串联的方法都可以解决。
但这次，这些方法都不行。
现在基本没招了，特来论坛讨教。
（采样电阻过大的问题，不在讨论之列。）
谢谢各位！我尽量把建议都实验一下，结果在各层用评论发出。需要一点时间。
问题最终已经解决，最后结论在 32 楼。感谢各位热心相助，特别是 @叶春勇 提供了重要资料。
本帖最后由 马甲的马甲 于 2019-5-7 22:19 编辑
先断开压控源，用电阻分压可调电位器验证一下你后半部的电路，如果没有啥问题，那就要考虑是否是后端采样环路通过某种途径与前端MCU(其实你可以把MCU看成一个电路块)构成反馈，导致震荡。如果是，则需要在DA输出端或者采样段采取能够破坏正反馈的措施，另外，你这个整个亚控恒流是一个闭环系统，MCU内部的程序控制其实也是这个环节的一部分，是否是程序控制时机不合理？可以做一个软件施密特机制在里面。 本帖最后由 wh6ic 于 2019-5-7 22:30 编辑
试一试： 栅极串的电阻改大一点，或者将MOS换成NPN
另外 10V 到地 并粒大一点的电容，比如100uF
运放和MOSFET啥型号？
本帖最后由 zyj9490 于 2019-5-7 23:28 编辑
这是寄生振，与环路振不是同一概念。建议用NPN管。试下。很可能是输出级内部问题。建议取消负载（直接短路）是否有寄生振。或GD并一个小电容。或许DS有一个正反馈存在。 马甲的马甲 发表于 2019-5-7 22:08
先断开压控源，用电阻分压可调电位器验证一下你后半部的电路，如果没有啥问题，那就要考虑是否是后端采样环 ...
刚试过，用程序控制 DA 固定输出 2.0v 电压，振荡依旧，p-p 值达到 2.0v 。
赞同6楼的办法。
在Rs到运放反相输入端加一个电阻，运放输出到反相输入加一个电容。
你把个元件参数和型号都说一下，大家才好帮你分析。
带反馈的系统，最好先建立一个仿真模型调试，在仿真上调试的差不多了再上实物。 振荡似乎对电流和电压波动有需求，那么重点检查电源去耦和GND走线吧。 戈卫东 发表于 2019-5-8 08:49
振荡似乎对电流和电压波动有需求，那么重点检查电源去耦和GND走线吧。
LZ也许电源不支持大电流，内阻增加，形成寄生反馈。电源带载能力不够，通过电源线实现耦合，50%的类似。LZ要往这个方向去解决也是有可能的。电源能力不行，形成寄生振的事例很多。层主赞一个。 本帖最后由 xch 于 2019-5-8 10:12 编辑
设计漏一个电阻和一个电容，
采样电阻与OPA IN- 之间应当串联电阻。
阻值1k即可
输出端到OPA IN- 之间连接一个COG电容。100P即可
xch 发表于 2019-5-8 09:49
设计漏一个电阻和一个电容，
采样电阻与OPA IN- 之间应当串联电阻。
我完整电路是下图这样，仅仅因为电压问题换了运放，运放电源也改接到 +POW，10v 。
你说的电阻、电容都考虑了。
这事确实奇怪。
这个电路我做过两次 PCB 。
头一次也有振荡，但 p-p 幅度只有大约 1.0v 。
为了彻底解决问题所以设计了第二次，效果反而更糟。
玄德 发表于 2019-5-8 10:27
我完整电路是下图这样，仅仅因为电压问题换了运放，运放电源也改接到 +POW，10v 。
你说的电阻、电容都 ...
C29 ，C14 画蛇添的足 楼主的措施是做加法，我的建议是做减法，一步一步定位导致振荡的关键点。其实这类问题，就是分布参数导致的，而分布参数是没法在电原理图上充分反映的；我前面的建议是建议你直接拿掉MCU，直接用可调电阻分压代替，如果还是不行，那就把诊断点往后推，反之往前推，没病不死人，关键在于定位，要不加一堆外围元件可能适得其反。特别地，pcb布线也要考虑，有时分布参数是比较头痛的一个问题。 玄德 发表于 2019-5-8 10:27
我完整电路是下图这样，仅仅因为电压问题换了运放，运放电源也改接到 +POW，10v 。
你说的电阻、电容都 ...
什么原因不清楚，但可以在R11处并个电容试试看。 玄德 发表于 2019-5-8 10:27
我完整电路是下图这样，仅仅因为电压问题换了运放，运放电源也改接到 +POW，10v 。
你说的电阻、电容都 ...
使用opa335模拟（参数等于使能的OPA334）
大电流饱和了，说明驱动不足，OPA的电源电压需要提高。
没有自激。
玄德 发表于 2019-5-8 10:27
我完整电路是下图这样，仅仅因为电压问题换了运放，运放电源也改接到 +POW，10v 。
你说的电阻、电容都 ...
改opa735 ,正常
建议换个运放吧，零极点可能太多，反馈深度大了就自激啦 本帖最后由 gnaijnaoul 于 2019-5-8 13:42 编辑
建议把电流采样电阻改小100倍，加一级100倍的差分放大电路。采样电阻哪里会对GS的电压产生负反馈，负反馈相移到180度就形成震荡了。
这个震荡也不排除是运放这边控制回路相位滞后引起。在电流小的状态，MOS的增益还比较低，电流增大后MOS的增益增大，整个反馈环增益增大，使相移180度的频率点增益达到1，形成稳定震荡。 里面更大的可能是MOS管的输入电容CGS和米勒电容的问题 C14和C29拆掉试试？这两个位置安装电容很容易恶化稳定性。