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[运放] 一个灌电流源

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 楼主 | 2020-2-26 15:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
想通过一个增益为1的减法器U6检测电阻俩端电压,然后反馈给驱动运放U7,运放参考电压2.5V,按照设想,输出电流=2.5/R34。
仿真结果U7俩端电压已经不满足虚短条件了,形成不了反馈想问一下大家是什么原因?该如何改进
恒流源.png

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fzyuan 2020-2-27 09:38 回复TA
给你一个电路吧 
Hufei1994 2020-2-27 09:28 回复TA
@zyj9490 :先实验一下。R34采集电阻太大,输入阻抗可能不够了。 
Hufei1994 2020-2-27 09:26 回复TA
@fzyuan :对外输出电流 
fzyuan 2020-2-27 09:08 回复TA
@Hufei1994 你先把“灌”解释一下吧,无法从你之前错误的电路上看出你的意图。 
zyj9490 2020-2-26 21:02 回复TA
此电路要输出UA电流,有点难。 
Hufei1994 2020-2-26 19:29 回复TA
@fzyuan :怎么看出来是正反馈呢?三极管不是扩流作用,为了形成灌电流 
fzyuan 2020-2-26 17:09 回复TA
你这个好像是正反馈吧,而且上部采样电路的参数是错误的。 还有,uA级电流根本不需要三极管扩流,直接运放输出就足够。 
| 2020-2-26 15:24 | 显示全部楼层
你这里的运放都是实际运放。
按模拟电子电路的方法去分析:
运放近似等效个一阶系统,多级放大器之间有delay,造成相位差累计180°,这时负反馈变正反馈,然后就振荡了。要进行相位补偿。
按照自动控制原理的方法去分析:
u7的反相端电流采样为process value,U7的同相端为2.5v是setpoint,三极管Q13为执行机构。电流采样与三极管之间有延时。需要整定pid参数。pid三个参数均能造成振荡。

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| 2020-2-26 15:37 | 显示全部楼层
目的是要做恒流输出吗?直接搭恒流源电路不是更好些?

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Hufei1994 2020-2-26 16:21 回复TA
考虑过很多恒流电路,包括霍兰德电流源,普通的FET 拉灌电流源等,这个是我想的电路,想看看能不能用 
 楼主 | 2020-2-26 16:19 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2020-2-26 15:24
你这里的运放都是实际运放。
按模拟电子电路的方法去分析:
运放近似等效个一阶系统,多级放大器之间有dela ...

在U6运放输出加1nF滞后补偿没效果。
在U6反馈网络上加100p也没效果,
在U7反馈网络上加100p也没效果。

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fzyuan 2020-2-27 09:03 回复TA
方向错了东西越加越错误 
 楼主 | 2020-2-26 16:27 | 显示全部楼层
主要是想实现精度为1uA级别的正负可调恒流源,通过DAC输出来控制。下面的图中仿真电流源都没问题。
多种恒流源.png

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fzyuan 2020-2-26 17:13 回复TA
这里的图1是个靠谱的选项。 
| 2020-2-26 17:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 zyj9490 于 2020-2-26 20:38 编辑

从U7的反相端断开,到回来反相端是负反馈吗,我看是正反馈,应此U7的虚短不成立。或者2,3脚反下即可。

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 楼主 | 2020-2-26 19:39 | 显示全部楼层
zyj9490 发表于 2020-2-26 17:05
从U7的反相端断开,到回来反相端是负反馈吗,我看是正反馈,应此U7的虚短不成立。 ...

能否这样看:当输出电流增加->减法电路U6输出电压增加->U7正负压差减小->U7输出减小->PNP开启增大->输出电流进一步增加,所以整个就是正反馈了。按道理吧PNP换成NPN就该是负反馈了,明天试一下

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zyj9490 2020-2-26 20:36 回复TA
@HUFE1994 ,这就对了。 
Hufei1994 2020-2-26 20:03 回复TA
@zyj9490 :换NPN用集电极输出,反向的 
zyj9490 2020-2-26 19:56 回复TA
输入基极,输出发射极,换NPN,还是PNP,不会改变正负反馈属性。 
| 2020-2-26 19:53 | 显示全部楼层
Hufei1994 发表于 2020-2-26 19:39
能否这样看:当输出电流增加->减法电路U6输出电压增加->U7正负压差减小->U7输出减小->PNP开启增大->输出 ...

用交流小信号等效电路来分析,一切稳压直流电压看成交流地。断开U7的反相脚,输进一个测试信号,如果认为一个信号的变化量是增加,U7的输出是降低,三极管跟随是同相(即是降低),这个信号输进差分电路,输出是增加,即是U7的反相脚的断点回向点是增加。即是变化趋势相同。即是正反馈。

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| 2020-2-26 22:32 | 显示全部楼层
+ - + + JP 是正反馈,从三极管射极开始,一圈回到基极。

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 楼主 | 2020-2-27 09:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 Hufei1994 于 2020-2-27 09:06 编辑

三极管换为NPN集电极输出,R35是负载。分析一下反馈:
假设输出电流有个扰动突然变大->R34俩端电压升高->减法电路输出增加->U7负输入端电压升高,正输入端不变->U7输出减小->NPN开启幅度减小->输出电流减小
按照分析应该是负反馈,但是仿真结果还是不满足深度负反馈条件,不知道啥原因。
NPN恒流.png

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Hufei1994 2020-2-27 09:59 回复TA
@xch :正解!!! 
xch 2020-2-27 09:31 回复TA
因为不是轨对轨运放,所以 。。。。 
| 2020-2-27 09:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 zyj9490 于 2020-2-27 09:43 编辑
Hufei1994 发表于 2020-2-27 09:05
三极管换为NPN集电极输出,R35是负载。分析一下反馈:
假设输出电流有个扰动突然变大->R34俩端电压升高->减 ...

R34太大,导致包和,这点不成立,此结论有错误。

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| 2020-2-27 09:29 | 显示全部楼层
Hufei1994 发表于 2020-2-27 09:05
三极管换为NPN集电极输出,R35是负载。分析一下反馈:
假设输出电流有个扰动突然变大->R34俩端电压升高->减 ...

353最低输出VEE+1.5v

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| 2020-2-27 09:37 | 显示全部楼层
本帖最后由 zyj9490 于 2020-2-27 09:40 编辑
Hufei1994 发表于 2020-2-27 09:05
三极管换为NPN集电极输出,R35是负载。分析一下反馈:
假设输出电流有个扰动突然变大->R34俩端电压升高->减 ...

基准电压是2.5V,R34的电流是25UA,R35的电流也是25UA,其电压为0.025MV,基极电压只需要0.500025V,可这个电压U7是输不出来的,其最低输出电压为VEE+1.5v,看DATASHEET,输出动态范围。建议用PNP,U7的2,3换下,即可。U7的动态输出范围是VEE+1.5-----VCC-1.5

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| 2020-2-27 09:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 fzyuan 于 2020-2-27 09:40 编辑

1uA.PNG

运放如果选用其它R2R输入输出的,则可去掉稳压二极管,输出负载能力还可加强。

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fzyuan 2020-3-2 14:30 回复TA
@zyj9490 :目前参数不影响精度。1.1M电阻是错的。 
zyj9490 2020-3-2 14:14 回复TA
在同相反馈回路上不加个1.1M的电阻?这样取出R5的差压,按这样的电阻配置,精度很差。 
fzyuan 2020-3-2 13:17 回复TA
@zyj9490 :没有错,是恒流输出的,你可以仿真一下 
zyj9490 2020-2-29 12:27 回复TA
此电路有问题。负载电压是定压,-VR5,上正下负。 
| 2020-2-27 09:45 | 显示全部楼层
Hufei1994 发表于 2020-2-27 09:05
三极管换为NPN集电极输出,R35是负载。分析一下反馈:
假设输出电流有个扰动突然变大->R34俩端电压升高->减 ...

如果把R35换成100K电阻可输出25UA的电流。这样U7的输出电压可在3V左右,在它的规格内。

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 楼主 | 2020-2-27 09:53 | 显示全部楼层
zyj9490 发表于 2020-2-27 09:37
基准电压是2.5V,R34的电流是25UA,R35的电流也是25UA,其电压为0.025MV,基极电压只需要0.500025V,可这个 ...

换为轨至轨运放并且将R34改小,能实现恒流的功能。但是这个电路要想实现uA级别是不行的,还是得换电路。

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 楼主 | 2020-2-27 09:58 | 显示全部楼层
fzyuan 发表于 2020-2-27 09:38
运放如果选用其它R2R输入输出的,则可去掉稳压二极管,输出负载能力还可加强。
...

你这后面输出的部分貌似就是霍兰德电流源

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 楼主 | 2020-2-27 09:59 | 显示全部楼层
fzyuan 发表于 2020-2-27 09:38
运放如果选用其它R2R输入输出的,则可去掉稳压二极管,输出负载能力还可加强。
...

可以再改改实现双向电流源

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| 2020-2-27 10:01 | 显示全部楼层
Hufei1994 发表于 2020-2-27 09:53
换为轨至轨运放并且将R34改小,能实现恒流的功能。但是这个电路要想实现uA级别是不行的,还是得换电路。 ...

r34太大,取样电流的精度受限制,运放的输出电压范围受限制。输出的三极管不要用,用JFET,不然,控制精度永远不高。

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Hufei1994 2020-2-27 10:23 回复TA
是啊,得换电路 
 楼主 | 2020-2-27 10:22 | 显示全部楼层
目前仿真过可实现uA级调流的电流源,仅供参考。
拉电流源.png
灌电流源.png
霍兰德.png

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