¿Por qué este opamp no funciona correctamente?

Estoy trabajando en una fuente de corriente ajustable. En un hilo hace un tiempo, se discutieron varios circuitos:

Fuente de corriente ajustable simple para cadena LED

... pero como me he decidido por una opción, y no funciona correctamente, estoy comenzando un nuevo hilo para centrarme en mi enigma.

Aquí está el circuito:

El divisor de resistencia (resistencia de 30K y potenciómetro) proporciona un voltaje de referencia en 'set' (el barrido de CC de v1 solo gira el eje de la olla). El opamp debe ser servo 'gate' para que 'sense' sea igual a 'set' y, por lo tanto, la corriente (en miliamperios) que atraviesa la carga 'Rload' es igual al voltaje de 'set' (en milivoltios). Simple como eso.

El suministro de 12v que alimenta el circuito 'set' y el opamp es un 7812 apagado del suministro de 24v. Y el mosfet es en realidad un FQP10N20C (un nfet de potencia bastante vainilla).

He simulado con LTspice y se comporta como esperaba. Pero en el tablero, a medida que 'set' aumenta de 0 a aproximadamente 400 mV, 'sense' rastrea 'set' cada vez menos. En un momento estoy viendo 257mV en 'set' pero solo 226mV en 'sense'; entonces solo 226mA fluye a través de Rload y R1. 'Gate' está a 3.53V y 'down' está a 11.7V. Si uno solo examina el opamp de forma aislada, parece que la 'puerta' debería ser impulsada más alto (hasta que, presumiblemente, en algún punto, suficientes flujos de corriente que 'sentido' sean iguales a 257mV).

El opamp está diseñado para usarse con una fuente de alimentación de un solo extremo, y debería poder conducir fácilmente su salida por encima de 3.53V (con una tensión de alimentación de 12V). La puerta del FET no debe estar hundiendo ninguna corriente (verificado con el medidor).

Estoy perplejo.

Hoja de datos para el opamp (LT1006)

El problema es evidentemente que hay algún tipo de oscilación en la salida del opamp. Poner un condensador de 10uF en el nodo 'puerta' solucionó más o menos el problema, pero poner una resistencia de 1K entre la salida opamp y la puerta fet no ayuda mucho. Ahora no veo más de una discrepancia de aproximadamente 7 mv entre 'sentido' y 'conjunto', en todo el rango de ajuste de corriente (ahora 0 a 300 ma) y un voltaje (requerido para conducir esa corriente a través de la carga) entre aproximadamente 3 y 23 v .

Acabo de ver esta pregunta hace un momento, y su respuesta de que el amplificador operacional oscilaba. Esa fue mi primera suposición por el esquema y los síntomas.

Sin embargo, no me gusta la forma en que lo arreglaste. Simplemente cargar la salida opamp con mucha capacitancia puede funcionar ahora en este caso a esta temperatura, con esta fase de la luna. Es posible que no funcione con el mismo modelo opamp de un lote diferente o algún lote futuro.

Una mejor solución es poner un poco de resistencia en la ruta de retroalimentación, entre la parte superior de la resistencia de detección de corriente y la entrada opamp negativa. Luego agregue un pequeño condensador de compensación directamente desde la salida opamp a la entrada negativa. La tapa proporciona retroalimentación de CA negativa inmediata para mantener el amplificador estable La resistencia aumenta la impedancia de la señal para que la tapa pueda tener algún efecto sin tener que ser demasiado grande para otras consideraciones. Pruebe 1 kΩ y quizás 100 pF. Puede usar un condensador más grande si el tiempo de respuesta no necesita ser rápido y desea errar por el lado de una mayor estabilidad.

Adicional

No había mirado la hoja de datos del opamp antes, y solo respondí por un opamp ordinario. El LT1006 está optimizado para voltaje de compensación muy bajo y baja potencia. Eso significa que se hicieron compromisos en otras áreas. Uno de ellos es aparentemente la estabilidad. La hoja de datos muestra el amplificador utilizado como seguidor de voltaje de ganancia unitaria, por lo que aparentemente es estable.

Sin embargo, observe cuidadosamente los esquemas de aplicación típicos en la página 11. Observe cómo uno tiene 1 kΩ en serie con un condensador de compensación de 680 nF y los otros 2 kΩ con compensación de 330 nF. Esto significa que mi suposición anterior de 1 kΩ y 100 pF era demasiado pequeña. Pruebe una combinación más parecida a la que usan. Como ya tiene una resistencia en serie de 1 kΩ, intente 1 µF directamente entre la salida opamp y la entrada negativa.

La otra cosa que debe hacer es mirar la señal con el tiempo, no su voltaje promedio. Ponle un alcance ya y mira lo que realmente está pasando.

Recientemente volví a este proyecto después de un paréntesis, y seguí teniendo problemas con la estabilidad del opamp. Sin embargo, descubrí que hay una solución más simple para el problema, el regulador lineal LT3080; esencialmente integra el amplificador operacional y el transistor de potencia de mi circuito original, y parece ser muy estable en mis pruebas.

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3080fc.pdf

Mi nuevo circuito es esencialmente el que se muestra en la figura titulada "Controlador LED de voltaje de baja caída" en la página 17 de la hoja de datos. Pero en lugar de poner una resistencia fija desde el pin SET a GND, conduzco un voltaje variable al pin SET (también se podría usar una resistencia variable, pero un voltaje funciona mejor para mi aplicación). La señal de voltaje simplemente necesita poder hundir los 10ua de la fuente de corriente interna.

Funciona a las mil maravillas.