求助：请帮忙分析一下这个电流源电路。。。

登录 · 发表于 2013-8-20 16:06

请帮看下这个威尔逊电流源，我在Vin输入幅值可调的宽度为200us的方波脉冲，当负载电流在40~80mA之间时在B点会产生4MHz左右的正弦振荡波形（A点波形正常），而低于40mA或高于80mA则输出正常，请教为什么会出现这种现象？应该怎么解决？

原理图

没振荡时的脉冲

超过40mA产生振荡

发表于 2013-8-20 17:12

看样子是电路产生振荡了。
产生振荡的原因是电路中存在正反馈。
产生正反馈的原因很可能是分布电容、分布电感造成了相移，把原来的负反馈变成了正反馈。
实际电路的RL是什么东西，是否存在感性或容性？

发表于 2013-8-20 17:32

william008 发表于 2013-8-20 17:12
看样子是电路产生振荡了。
产生振荡的原因是电路中存在正反馈。
产生正反馈的原因很可能是分布电容、分布电 ...

RL是500欧姆电阻

发表于 2013-8-20 17:39

在Q2基极和Q4积极之间加一电容，大约为Cbe，根据过冲幅度来相应地增大或减小电容值。

发表于 2013-8-20 17:44

建议分段实验一下。确定故障区域。用一个信号发生器代替放大器。看看是否还有同样的结果。

发表于 2013-8-21 00:41

这个电流镜实在有点多余。除电路复杂用管子多之外，还引入了不必要的分布参数。

登录 · 发表于 2013-8-21 13:01

xukun977 发表于 2013-8-20 17:39
在Q2基极和Q4积极之间加一电容，大约为Cbe，根据过冲幅度来相应地增大或减小电容值。 ...

感谢！按照您说的方法，最终在Q4的BE间并47nF电容后振荡消失，如下图

求教：1.为什么会产生振荡：由于分布电容等构成正反馈振荡电路？相位滞后180°产生自激？
2.并电容后震荡消失的原理：Q4的基极体电阻Cbb和C'构成低通滤波？C'实现相位补偿？

发表于 2013-8-21 13:10

king5555 发表于 2013-8-20 23:48
当负载电流在40~80mA之间时在B点会产生4MHz左右的正弦振荡波形（A点波形正常）---------------其实此时A点 ...

我的Vin是通过DA进来的，可能DA输出有毛刺但我用示波器未捕捉到。当时选的运放是单位增益稳定并且可以直接驱动电容负载而无需补偿，所以电路中就没加其他阻容器件。之前以为是运放自激的问题，加了很多补偿都没效果。

发表于 2013-8-21 13:20

maychang 发表于 2013-8-21 00:41
这个电流镜实在有点多余。除电路复杂用管子多之外，还引入了不必要的分布参数。 ...

是有点罗嗦。原先打算用一个NPN管做，但负载放在电源端时三极管总是易进饱和区，就采用这种方式了。

发表于 2013-8-21 13:40

二阶系统不优化频率响应的话，出现尖峰过冲很正常。不信你把Iout/Iin表达式列一列，1个零点两极点。加电容完成零极点抵消补偿。
其实计算意义不大，结果最多是当做调试的初始值，毕竟是大信号工作，PN结电容什么的都在变。

发表于 2013-8-21 21:40

Q1集电极对地等效电阻越大，密勒效应越明显，等效到运放输出端的电容越大稳定性越差，如降低其对地阻抗，就可抵消其作用了。
所以补偿的方法有1集电极对地并个大电容，2，按楼上方法并个较大的电容，3在Q4基集并个小密勒电容1NF左右。4输入滞后补偿，5按课本上容性负载补偿方法进行。后两种方较麻烦些。

发表于 2013-8-21 22:29

MCU52 发表于 2013-8-21 21:40
Q1集电极对地等效电阻越大，密勒效应越明显，等效到运放输出端的电容越大稳定性越差，如降低其对地阻抗，就 ...

帅锅，看清楚了，这是电流模电路，别把电压模结论往这上面套。。。

发表于 2013-8-21 22:34

其实跟本不存在啥模不模的，有电流就有电压，就有阻抗，无非是阻抗的高低而以

发表于 2013-8-22 21:13

MCU52 发表于 2013-8-21 21:40
Q1集电极对地等效电阻越大，密勒效应越明显，等效到运放输出端的电容越大稳定性越差，如降低其对地阻抗，就 ...

我有个疑问：
楼主说“A点波形正常”。
我的理解是运放电路稳定。你是说“运放不稳定么？”

楼主还说“B点振荡了”。
我的理解是“3个晶体管构造的电流镜”不稳定（我还不会分析这个电路）。

发表于 2013-8-22 21:17

我还弄不懂怎么用反馈分析这个电流镜的稳定性。

如果在Q4的BE间加入电容就能消除震荡，看上去在Q4的C到GND加电容，作用是一样的。

发表于 2013-8-23 09:30

xukun977 发表于 2013-8-21 13:40
二阶系统不优化频率响应的话，出现尖峰过冲很正常。不信你把Iout/Iin表达式列一列，1个零点两极点。加电容 ...

感谢前辈指点，频响这块没吃透，还需消化。

发表于 2013-8-23 09:31

MCU52 发表于 2013-8-21 21:40
Q1集电极对地等效电阻越大，密勒效应越明显，等效到运放输出端的电容越大稳定性越差，如降低其对地阻抗，就 ...

感谢指点，您的这几种方法我会依次试试。

登录 · 发表于 2013-8-23 09:43

GavinZ 发表于 2013-8-22 21:13
我有个疑问：
楼主说“A点波形正常”。
我的理解是运放电路稳定。你是说“运放不稳定么？”

是啊，从示波器观察运放是稳定的。理论上也应该是稳定的，下图是增益相位曲线

“楼主还说“B点振荡了”。
我的理解是“3个晶体管构造的电流镜”不稳定”
我理解真当是由于xukun977所说电路构成了二阶系统，在相位域度不足的情况下易产生振荡（但没明白为什么是40~80mA之间，和三极管Hfe有关吗？）。另外，我理解xukun977说的二阶系统是由Q1和Q4的结电容和杂散电容构成，不知道对不对？

发表于 2013-8-23 10:14

“相位裕量phase margin不够”，引起不稳定，这个观点我只在“负反馈”分析了见过。
这个Wilson current mirror，我不知道怎么用负反馈分析它，也不知道相位情况。
我猜，xunkun说的不稳定因素可能不是指相位裕量。
比如LC二阶滤波器在很多情况下就是不稳定的，但你怎样用相位裕量分析它呢？
问题好复杂啊，我是没有足够的知识分析了。

发表于 2013-8-23 10:42

GavinZ 发表于 2013-8-23 10:14
“相位裕量phase margin不够”，引起不稳定，这个观点我只在“负反馈”分析了见过。
这个Wilson current mi ...

您这么一说，我也糊涂了，再想想。

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