J'ai besoin d'analyser un schéma et j'ai des problèmes avec cette partie:
Le truc, c'est que je n'ai pas du tout l'utilité du MOSFET à canal N à la sortie de l'ampli-op. Quelqu'un pourrait-il expliquer le but de ce composant?
Parce que je pense que la conversion se ferait même sans ce transistor.
Réponses:
Ce circuit convertit une tension en courant, comme vous pouvez le voir dans la fonction de transfert.
Le transistor n'est pas pertinent dans le calcul du courant de sortie, qui ne dépend que de la tension d'entrée et de R1.
Du circuit, vous pouvez trouver que:
Mais si l'Opamp est dans la région à gain élevé, vous aurez également cela (idéalement):
Par conséquent, vous pouvez comparer le bon terme des deux équations et obtenir:
I O U T = V i n
Le transistor est destiné à piloter le courant de sortie en fonction de la tension de grille. Pensez-y de cette façon: l'Opamp fera ce qui est nécessaire pour rendre ses entrées égales, et cela fournira simplement une tension pour que R1 * Iout soit égal à Vin. La relation entre Iout et Vo (opamp) sera établie par le transistor.
Le transistor effectuera donc la véritable conversion du VI, créant une boucle de rétroaction avec l'ampli-op.
Le transistor est le cœur du circuit, c'est fondamentalement un puits de courant commandé en tension. Malheureusement, il s'agit d'un appareil non linéaire (la caractéristique tension-courant n'est pas une ligne droite), donc l'ampli-op et la résistance sont là pour linéariser la fonction du circuit dans son ensemble.
Parce que je pense que la conversion se ferait même sans ce transistor.
L'ampli op définira une tension en fonction des entrées, pas un courant - c'est un ampli op normal d'après l'apparence du symbole schématique, pas un amplificateur de transconductance opérationnel (OTA) qui définirait un courant en fonction des entrées.
De plus, la quantité de courant qu'un amplificateur opérationnel peut absorber ou source est généralement très faible, donc même un OTA sans "tampon" externe comme le circuit MOSFET aurait une plage V-I extrêmement limitée.
Si cela n'a toujours pas de sens pour vous, veuillez expliquer pourquoi vous pensez que la conversion se ferait sans transistor.
Pensez au circuit de cette façon. Supposons que votre signal Vin est nul, la sortie de l'ampli op est nulle et pour cette raison, le signal sur la porte du MOSFET est nul, le MOSFET n'est pas conducteur et par la suite le signal sur l'entrée inverseuse du MOSFET est nul .
Supposons que le signal Vin passe à 1V. Il y a maintenant une différence de 1V entre les entrées de l'ampli op. La sortie opamp commencera à pivoter vers le rail positif, car l'entrée non inverseuse est supérieure à l'entrée inverseuse, et puisque le MOSFET est désactivé, l'ampli op est en boucle ouverte avec un gain extrêmement élevé. Finalement, la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel atteindra le seuil grille-source du MOSFET, et elle commencera à conduire.
Une des quelques choses pourrait arriver maintenant.
Si la connexion hors page au drain du MOSFET va à une source de tension, le MOSFET commencera à contrôler le courant qui le traverse en fonction de la tension de grille. Le courant traversant le MOSFET crée une chute de tension aux bornes de R1. La tension aux bornes de R1 est la rétroaction - nous ne sommes plus en boucle ouverte - car la tension R1 est renvoyée à l'entrée non inverseuse. Le système atteindra l'équilibre lorsqu'une tension de sortie opamp suffisante sera générée pour contrôler le MOSFET pour permettre à suffisamment de courant de traverser R1 pour créer une chute de tension identique à Vin, et maintiendra l'équilibre en ajustant la sortie opamp comme Vin (ou la dynamique du MOSFET résistance) change.
Si la connexion hors page n'est pas connectée à une source de tension, aucun courant ne passera par R1, l'ampli-op restera en boucle ouverte et la tension de sortie de l'ampli sera ramenée à sa sortie positive maximale possible. Le MOSFET sera activé, mais ne fera rien.
L'avantage de cette approche est qu'un petit ampli-op relativement «faible» (en termes de capacité d'entraînement) peut être utilisé pour contrôler des dizaines, des centaines, voire des milliers d'ampères - c'est juste une question de taille du MOSFET et de puissance capacité de la résistance de détection.
C'est (comme l'explique la légende) un convertisseur tension-courant. La tension au sommet de R1 est égale à (courant source-drain via Q4) / 100. L'ampli op fonctionnera en mode "suiveur de tension", augmentant sa sortie jusqu'à ce qu'il atteigne un équilibre avec ses deux bornes d'entrée égales.
L'effet est donc un puits de courant variable . Ceci est indépendant de la tension à laquelle ce courant circule (de quelque chose à droite de ce diagramme). Étant donné que les amplis-op sont des appareils basés sur la tension, il est assez difficile d'obtenir le même effet juste avec un réseau de résistances sur la sortie.
Cette disposition permet également un MOSFET plus grand et un amplificateur plus faible que d'essayer de le faire tout-en-un.
L'analyse de cette topologie, y compris les problèmes de stabilité, est très bien traitée dans cet article de TI. Stabilité de l'amplificateur opérationnel Partie 5 de 15
Il pourrait être utile de lire les parties précédentes pour bien comprendre. Mais ils sont également disponibles sur le Web.
EDIT: désolé, c'est un BJT dans mon document. Mais bon, c'est un bon document ...