Oscilación de la corriente de salida de la fuente de corriente controlada por voltaje

La retroalimentación positiva ocurre cuando la señal retroalimentada a la entrada está en fase con la salida. Un circuito oscilará cuando la retroalimentación positiva haga que la ganancia del bucle (ganancia del amplificador + retroalimentación) sea mayor que 1.

En su circuito, la señal se invierte a medida que pasa por el transistor, por lo que está desfasada 180º y produce una retroalimentación negativa. Sin embargo, debido a las capacitancias en el amplificador operacional y el transistor, la fase cambia a medida que aumenta la frecuencia.

Si sólo interviniera una capacitancia, el máximo cambio de fase que podría ocurrir sería de 90º y el circuito sería siempre estable. Sin embargo, si varias etapas tienen capacitancia, el cambio total podría alcanzar los 180º a una frecuencia en la que el amplificador todavía tiene algo de ganancia, lo que hace que el cambio de fase del bucle alcance los 360º: ¡retroalimentación positiva! Si la ganancia del bucle es mayor que 1 a esta frecuencia, el circuito oscilará.

Los amplificadores operacionales tienen varias etapas internas y una ganancia muy alta, por lo que para que sean estables con la retroalimentación, se puede agregar una capacitancia adicional a una etapa para convertirla en el polo dominante. Para que un amplificador operacional sea estable en ganancia unitaria, la ganancia debe ser inferior a 1 (0dB) antes de que cualquier otro polo provoque que el cambio de fase alcance los 180º.

Si agrega otra etapa de ganancia externamente, la ganancia total aumenta y se pueden alcanzar otros polos antes de que la ganancia sea inferior a 1. La etapa externa también puede tener un polo a una frecuencia que esté dentro del rango de frecuencia del polo dominante del amplificador operacional. . La mayoría de los amplificadores operacionales están diseñados para tener el mejor ancho de banda de ganancia unitaria posible, por lo que solo se compensan lo suficiente como para mantener los otros polos por debajo de la línea de 0dB. por lo tanto, cualquier ganancia externa significativa o cambio de fase podría hacer que se vuelvan inestables.

Para hacer que este circuito sea estable, puede intentar usar un amplificador operacional de menor ancho de banda, o uno al que se le pueda agregar un capacitor de compensación externo, o crear un polo dominante externo colocando un filtro RC en el circuito de retroalimentación. Sin embargo, seguirá teniendo los otros problemas mencionados.

Quitar la retroalimentación del emisor es mejor porque la ganancia de voltaje del transistor es menor que 1 en este punto y está aislado del colector, por lo que los cambios en la impedancia de carga tienen menos efecto. En el modo Emisor común, un transistor bipolar tiene una buena capacidad de regulación de corriente por sí mismo, por lo que el amplificador operacional puede tener una ganancia y un ancho de banda más bajos. Para obtener estas ventajas para el abastecimiento de corriente en lugar de hundirse, solo tiene que cambiar el transistor de NPN a PNP.

¿Hay alguna otra forma de calcular el voltaje de salida de OpAmp (voltaje base del transistor) sin conocer la resistencia exacta del emisor?

No. Dado que el voltaje de carga se suma al voltaje del emisor base, debe saber cuál es la resistencia de carga para calcular el voltaje de salida del amplificador operacional.