Fuente de alimentación dividida oscilante

Estoy tratando de construir un circuito con una fuente de corriente y un medidor de voltaje de control digital multicanal.

Se requiere que cada fuente de corriente suministre hasta 5 mA de corriente a una carga que podría alcanzar un voltaje de hasta 10 V. Elegí un dispositivo de fuente de corriente constante NXP que puede suministrar un máximo de 50 mA de corriente y admitir un voltaje máximo de 50 V. La fuente de corriente se puede ajustar mediante una resistencia externa. Uso un potenciómetro digital para actuar como esta resistencia externa para poder controlar la fuente de corriente digitalmente. El circuito fuente de corriente se ilustra como sigue.Circuito de fuente de corriente

Tengo que generar las fuentes de alimentación de 3,3 V y -15 V porque el potenciómetro digital requiere que el voltaje aplicado a ambos terminales no exceda el rango de [0 V, 3,3 V] en cualquier dirección, mientras que la carga de mi fuente de corriente requiere un rango de voltaje de 0-10V.

Para generar tanto 3,3 V como -15 V, uso un amplificador operacional de potencia como el LM675 de TI para dividir una fuente de alimentación de 24 V en rangos duales [0 V, +9 V] y [-15 V, 0 V]. Luego uso los +9V para generar dos suministros de 3.3V para circuito analógico y digital respectivamente. U108 y U109 en la figura siguiente son reguladores de voltaje y generan una salida fija de 3,3 V.amplificador operacional de potencia

En la última parte de mi circuito, utilizo un ADC de 24 bits para medir el voltaje de una señal, que se amortigua con un amplificador operacional que conecta directamente su salida a la entrada negativa (seguidor de voltaje). En la siguiente figura, U1 y U3 son ADC de 24 bits de dos canales y U2 es un amplificador operacional de cuatro canales. El DVDD solo se usa para comunicarse con el chip ADC y configurar el potenciómetro digital.ADC y amplificador operacional

En total, tengo 20 canales de esa fuente de corriente y voltímetro, todos compartiendo el mismo AVDD, DVDD, AGND y VGND.

Problema: la salida del amplificador operacional de potencia (U114) es extremadamente inestable. La ruta de la fuente de alimentación es oscilante.

He intentado eliminar ambos reguladores de voltaje de 3,3 V, pero el mismo problema persiste y ahora DGND = 2,5 V mientras que DVDD = 2,1 V (con referencia a la conexión a tierra de 24 V). ¿Alguien puede dar una pista?

Probablemente tenga demasiada capacitancia en la salida del amplificador operacional. ¿Cuánta capacitancia total está conectada a la salida del amplificador y la tierra de CA de señal pequeña?
No puedo entender cómo se supone que su divisor de rieles U114 le dé + 9v / -15v ... Incluso si no oscilara, dividiría su suministro de manera uniforme en + 12v / -12v. ¿Y de dónde viene la red DGND? La salida de su U114 está impulsando VGND.
¿Ha probado darlingtons complementarios en la salida U114 con retroalimentación de eso?
@JohnD También me preocupa la capacitancia de salida. No tenía un número exacto. El VGND está conectado a 18 chips IC, cada uno consume alrededor de 1 o 2 mA. El AGND también está conectado a 15 chips IC, cada uno consume alrededor de 1 mA.
@brhans Lo siento, lo etiqueté mal, no hay DGND, solo VGND y AGND. La salida de U114 está configurada por R59, R60 y R61, lo que da aproximadamente 12*(1+5.5/(2+20)) = 15V.
@TonyStewart Lo siento, no entiendo bien tu punto. ¿Sugiere usar un transistor Darlington adicional como búfer para la salida de U114? ¿O usarlo en la ruta de retroalimentación? ¿Cuál es el beneficio?
No, no lo hace. Ejecute una simulación. Divide su suministro a la mitad.
@brhans En realidad, ¡tienes razón! es de 12V, porque no debo conectar R58 y R59. Esta configuración se copia de la especificación de LM675. Así que no dediqué tiempo a examinarlo. Intentaré desconectar las dos resistencias e intentaré de nuevo. Sin embargo, incluso si es de 12 V, todo el circuito debería funcionar. Veamos que pasa
Sus esquemas son difíciles de leer... pero el lm675 tiene un circuito divisor de rieles. ti.com/lit/ds/symlink/lm675.pdf El tuyo se ve diferente y no tiene el límite de 1 ohmio / 0.22uF en la salida... tal vez intente agregar eso.
@GeorgeHerold C66 es mi límite de 0.22uF, aunque no agrego 1 ohm.

Respuestas (1)

@brhans Gracias por su valiosa pista. Separo las rutas de entrada del LM675. Cuando no hay carga en la salida, U114 actúa exactamente como se esperaba, dándome 15V. Sin embargo, cada vez que conecto la salida con la carga, comienza a oscilar.

Entonces noto que ambas señales de entrada también oscilan. Así que intenté agregar un límite de 1uF a cada una de las señales de entrada y ¡BINGO! la salida se vuelve realmente estable. Así que el esquema se ve así ahora.División de voltaje con salida estable

No tengo suficiente conocimiento para explicar esto. El ruido puede provenir de la conexión de -15 V a todos los circuitos integrados de fuente actuales. Pero todos están apagados en el momento de la prueba.

C66 causa menos margen de fase con corriente de carga de CC (retraso), mientras que C15 causa más margen de fase con derivación de adelanto de fase. y C14 desacopla el ruido de suministro. Estaba sugiriendo búferes de salida para reducir la corriente de carga de CC, pero si esto funciona... está bien. cuando el margen de fase se acerca a 0, oscila.
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