Oscilación MOSFET con resistencia de puerta

Estoy tratando de hacer un búfer actual para corrientes altas, usando un LM324 y BUZ70. Este es el circuito:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Me di cuenta de que este circuito comienza a tener una pequeña oscilación (al menos 100 veces más que la frecuencia Vs) superpuesta al voltaje de la puerta si se usa una resistencia de puerta de alrededor de 10Kohm. Eliminando esta resistencia, eliminará la oscilación.

Solo para completar, también hay un efecto Miller evidente, en el que la rampa inicial antes de la meseta Miller se amplía si se usa una resistencia de compuerta de 10K, y esto debería ser coherente.

La oscilación desaparece también si el led se alimenta a 5V.

Si Vs es un voltaje de CC, la oscilación también tiene lugar, lo que demuestra que NO es un timbre transitorio.

Es un circuito protoboard, pero de todos modos creo que tengo muy poco margen de fase, pero estos circuitos deberían tener un ancho de banda muy grande.

¿Alguna opinión?

editar: cuando el LED está encendido, una fracción de esta oscilación está presente en V_Power. Puedo resolver esto poniendo un límite aquí y allá y no usando una resistencia de puerta alta, pero prefiero entender por qué, si es posible.

edit1: como se indica en los comentarios, necesito una compensación si la resistencia de la fuente es inferior a 50 ohmios. No entiendo, porque modelando el sistema usando este circuito:

esquemático

simular este circuito

yo obtengo

V o tu t = R s GRAMO metro 1 + R s GRAMO metro 1 − s z 1 1 − s pag 1 V o a = k V o a

con

z 1 = − gramo metro C gramo s
pag 1 = − 1 C gramo s R s 1 + gramo metro R s

y esto no afecta la estabilidad del opamp, que es un LM324 con una banda limitada. El Cgs utilizado es el Ciss provisto, el gm = 2 (debido a la corriente limitada que se usa ahora, consulte la hoja de datos de BUZ70).

De hecho, esta etapa MOSFET tiene Vout/Voa con un cuerpo de:

simulación matlab

Por lo tanto, puedo considerar el sistema con OPAMP como un seguidor de voltaje. ¿Por qué necesito agregar una compensación con valores bajos de Rs?

¿No es astable el circuito cuando la onda cuadrada es alta? ¿Cuál es su amplitud?
Hola, no había visto tu comentario. Ahora sé que es viejo, pero... ¿a qué te refieres con astable?

Respuestas (2)

La resistencia de la compuerta no está ayudando en nada (que puedo ver), ¡así que deshazte de ella!

El circuito debe ser razonablemente estable (sin la resistencia de 10K) siempre que su resistencia de fuente MOSFET no sea mucho más baja de lo que es. Si necesita menos de 50 ohmios, deberá agregar una compensación.

Asegúrese de verificar la estabilidad con una perturbación de onda cuadrada relativamente pequeña en el voltaje de comando, con ambos voltajes en el rango lineal (p. ej., 20 mA a 22 mA).

No indica qué tipo de ancho de banda está buscando, pero generalmente LM324 y 'ancho de banda muy grande' no van juntos. Los 10K y la capacitancia de la puerta forman otro polo a aproximadamente 40 kHz y, como ha observado, existe una capacitancia de Miller en la medida en que el voltaje de drenaje (V_power - voltaje directo del LED) cambia con el cambio de corriente.

Ver EDIT1. PD: Este trabajo lo hice por un reto personal.
Gracias, tengo 2 preguntas y 1 observación. Cuando dice sobre el poste a 40 kHz, parece considerar el Ciss dado. (i) ¿Es bastante asequible? (ii) Como consecuencia, los valores de carga de la puerta se usan solo para diseñar la capacidad de corriente mínima para alimentar la puerta y NO se usan para diseñar la capacitancia de la puerta. Observación: si el polo está a 40 kHz, entonces, dado que el opamp funciona en seguidor de voltaje (ver EDIT1), tengo -40 dB/dec a 40 kHz, lo que genera problemas de estabilidad, por lo que vi la oscilación. ¿Bien?
El voltaje de drenaje no cambia 'mucho', por lo que es principalmente capacitancia de puerta para drenar + fuente. Simule para obtener una respuesta más precisa. El amplificador operacional tiene cierta resistencia de salida incluso si se deshace de la resistencia de 10K, tal vez 50-100 ohmios. Todavía está recibiendo el 30-50% de la retroalimentación incluso con 50 ohmios. AD tiene una buena nota de aplicación sobre compensación: demasiado para entrar en un comentario.
Quitar el MOSFET, usar el opamp como seguidor de voltaje con un capacitor de 100nF en su salida, proporciona oscilación. Buscaré un método de compensación -> probablemente el MOSFET tenga un límite significativo. Solo como ejercicio personal, ¿el EDIT1 tiene sentido? Al menos el análisis matemático.
El MOSFET es más como XXnF en serie con la resistencia fuente. Esa es una gran diferencia. Pruebe las matemáticas con la resistencia de salida del amplificador operacional (pruebe con 100 ohmios) incluida.
Al trazar la ecuación, vi que para valores Rs altos o resistencia de salida alta (como 40 ohmios), el comportamiento inductivo de la etapa (el primer cero) se mueve rápidamente hacia los 0 Hz. Así que hay un cero cerca de DC. Esto se mueve a frecuencias más altas si el Rs es más pequeño o la resistencia de salida del amplificador operacional es más pequeña. ¿Qué puedo hacer ahora?
¿Podrías justificar esta frase? "Si necesita menos de 50 ohmios, deberá agregar una compensación". Algunas personas dicen que una resistencia de derivación más pequeña es más fácil de estabilizar.
Si la resistencia de detección es >> Ro del amplificador operacional, será estable. Si la resistencia de detección es << Ro del amplificador operacional, podría ser inestable (según la capacitancia del MOSFET, etc.). Cualquiera de los dos es fácil de estabilizar con compensación, pero reaccionará más lentamente cuando se compense.

Parece resolverse fácilmente cargando la salida con una resistencia de 10K ohmios (o menos, o un poco más, no es importante). Me gustaría saber por qué... ¿Está reduciendo la ganancia del bucle mejorando la estabilidad?

Oscilación MOSFET con resistencia de puerta
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v