Opamp-Stromquelle stabil in Simulation, aber instabil auf Prototyp

Das Problem ist, dass die Schleife nicht richtig kompensiert wurde, sie möchte oszillieren, wie Ihr Diagramm auf der roten Scope-Spur (der Spannungssonde) zeigt. Ich habe unten ein ähnliches Diagramm:

Dies ist auch in der Closed-Loop-Verstärkung (grüne Spur) zu sehen, der Hügel bei 10 MHz zeigt an, dass es einen Q-Punkt gibt, der um 10 MHz herum klingeln möchte (aber warum nicht 1 MHz, wie das Design mitschwingt? Bleiben Sie dran).

Wie kann man das beheben? Verwenden Sie viel mehr Kapazität, 10 uF, und verschieben Sie sie auf die andere Seite des Widerstands. Danach erhalten Sie die rote Spur, die sehr wenig Klingeln zeigt.

Es gibt ein paar andere Vorbehalte, es wurden keine Parasiten simuliert! Bauen Sie Ihr Design also entweder so nah wie möglich am Schaltplan auf ODER simulieren Sie die Parasiten, indem Sie sie von der Platine aus schätzen. Ein Grund dafür, dass die Simulation einen Resonanzpunkt bei 10 MHz und das Design bei 1 MHz zeigt, ist, dass die parasitäre Induktivität nicht simuliert wurde.

Kabel tragen 10 nH bei, die Leiterbahnen können auch eine gewisse Induktivität und einen gewissen Widerstand aufweisen. Ich könnte viel ins Detail gehen, aber mir ist die Zeit ausgegangen. Die Berechnung erfolgt mit Spurinduktivitäts-/Widerstandsrechnern.

In solchen Schaltungen kann die Induktivität Dinge verändern, wo sie normalerweise vernachlässigt werden kann. Möglicherweise möchten Sie auch den Quellenwiderstand des Drahts und die Simulation einbeziehen, da die Stromquelle und die Leistungsfilterkappen ebenfalls zur Resonanz beitragen können.

Das Hauptproblem, das ich sehe, besteht darin, dass Ihre Open-Loop-Simulation den Operationsverstärkerausgang mit einer 1-Giga-Henry-Induktivität von der Gate-Source-Kapazität isoliert. Dies erledigt natürlich die Aufgabe, die DC-Bedingungen um die Schleife herum aufrechtzuerhalten, berücksichtigt aber, was sehr wichtig ist, nicht, wie anfällig der AD8616 für kapazitive Lasten am Ausgang ist.

Wenn Sie sich beispielsweise Abbildung 17 im Datenblatt ansehen, können Sie sehen, dass Sie mit 1 nF + Gate-Source-Kapazität (1,5 nF) "unanständige" Überschwinger erhalten. Hinzu kommt Abbildung 14, die Ihnen zeigt, wie sich die Ausgangsimpedanz des Operationsverstärkers bei bestimmten Verstärkungspegeln mit der Frequenz ändert. Die Verstärkung Ihres Operationsverstärkers ist praktisch so hoch wie möglich (keine lokale Rückkopplung), sodass Sie davon ausgehen können, dass der Ausgangswiderstand in den interessierenden Frequenzen etwa 30 Ohm oder vielleicht mehr beträgt.

Auch hier wird diese Impedanz in Ihrem Sim durch die 1-Giga-Henry-Induktivität gepuffert, was bedeutet, dass Ihr Sim dies nicht berücksichtigt.

Etwa 60 Ohm Ausgangswiderstand und 2,5 nF haben einen 3-dB-Punkt von etwa 1 MHz und fügen satte 45 Grad zur Open-Loop-Phasenverschiebung hinzu. Beachten Sie auch diese Wörter im Datenblatt: -

Das ist wahrscheinlich der letzte Nagel im Sarg.