Source de courant

[gold5]

Bonjour,
je viens demander un peu d'aide car j'ai un souci de compréhension avec une source de courant trouvée dans un article scientifique sur internet. Le schéma sur lequel je rame est en pièce jointe.

Ma première question est simple, quelle affirmation permet de considérer l'aop comme suiveur ? Partant de là, je comprends que le courant qui circule dans Rs vaut (Vreg-Vset)/Rs, qu'il "traversera" le mosfet (source-drain) et ira dans la charge qui se trouve après la self. L'intérêt du montage est d'avoir une source de courant très bas bruit et qui soit indépendant de la charge. J'avais dans l'idée que pour considérer un fonctionnement en mode linéaire il fallait que la contre réaction se fasse directement sur la sortie (qui va sur l'entrée inverseuse) et non pas au travers d'un ou plusieurs composants. (D'ailleurs si la contre réaction se fait sur l'entrée inverseuse et non-inverseuse, comment déterminer le mode de fonctionnement de l'aop ? J'ai déjà vu des montages où il est possible de trouver les deux...)

Ma deuxième question est la suivante. Si l'on modifie la tension Vset, je comprends bien que la tension Vds sera modifiée. Du coup il doit se créer une sorte d'équilibre avec la tension Vgs qui elle aussi va évoluer (courbe entre Vds, Vgs et Id). Mais comment évolue t-elle en fonction de Vset ? La grille du mosfet "n'absorbe" aucun courant j'aurais tendance à penser que l'on retrouve la tension Vset au niveau de la grille et du coup Vg-Vs=Vset-Vset=0. Et là ça ne colle pas...

Enfin, ma dernière question est de comprendre le rôle de la résistance et du condo qui se trouvent entre Vreg et la grille. Là je sèche complètement je n'ai même pas un début d'idée. Faudrait-il passer par le montage petits signaux pour comprendre l'intérêt de ces deux composants ?

Désolé d'avoir fait si long.

Cordialement,
g.
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[Qristoff]

Bonjour,

L'intérêt du montage est d'avoir une source de courant très bas bruit et qui soit indépendant de la charge.

c'est le but d'une source de courant !
Pour le fonctionnement de l'AOP, il faut juste se rappeler que l'ampli fera tout ce qui est possible (dans la limite de ses possibilités et celles que permet le montage !) en agissant sur sa sortie pour toujours avoir V+=V-.
Donc ici, pour faire simple, lorsque la tension aux bornes de Rs sera inférieure à Vset, on aura (V+) - (V-) >0, donc l'ampli augmentera sa tension de sortie, ce qui fera conduire un peu plus le transistor (qui est commandé en tension Vgs et non pas en courant) et augmentera le courant dans Rs jusqu'à l'équilibre.

[Tropique]

Pour compléter: si on fait abstraction de la fonction du montage, on pourrait dire que c'est un étage suiveur, le transistor étant en drain commun (on suppose que la tension sur le drain reste toujours suffisante). La tension de sortie se retrouve sur la source.
D'autre part, si on applique les lois de Kirchoff, on constate que Id=Is, puisque Ig est nul; Is est imposé par Rs et la tension à ses bornes, et est donc fixé par Vset.

Pour le condo, il semble filtrer la tension sur le gate du transistor, mais ça me parait très mal placé: il va introduire un pôle majeur dans la réponse en boucle fermée, et va à mon avis rendre la réponse fortement oscillatoire.
Peut-être s'agit-il d'un compromis, où l'on préfère cela au passage du bruit venant de l'AOP, mais ça me parait une très mauvaise pratique; il faudrait au moins mettre un condo de compensation autour de l'AOP.

[Tropique]

Une simu confirme mon impression: en 1 le circuit d'origine, on voit une "bosse" de plus de 8dB à 70KHz dans la fonction de transfert, en 2 le condo est enlevé, et la réponse devient quasiment plate.

Le seul "avantage" du 1 est que la réponse (et donc le bruit) commence à être atténuée à partir de 100KHz, mais au prix d'une sérieuse suramplification en dessous.
Ce qui me semble un compromis foireux.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gold5]

Tout d'abord merci beaucoup à vous 2 pour vos réponses qui m'aident et bien sûr merci pour les simulations. C'est vraiment super car avec mon pauvre Pspice Student je ne suis pas arrivé à trouver un mosfet pour la simu.

Concernant le choix des composants qui arrivent sur le gate du transistor, j'ai trouvé cela dans l'article :
"Due to the MOSFET’s gate capacitance, the resistors and capacitor on the line between the op-amp and the MOSFET are needed to reduce the bandwidth of the circuit and prevent oscillations. As was done [...], an inductor is placed after the MOSFET to limit high frequency current noise and to decouple the current regulation electronics from any intentionally applied current modulation."

Donc vous avez raison Tropique, nous réduisons bien la bande passante avec ce système mais au prix d'un pôle ajouté dans la fonction de transfert en boucle fermé. Il est clair que le but de la manœuvre est d'avoir le moins de bruit possible venant de l'aop mais surtout pas au prix d'une oscillation dans le circuit. Ce serait catastrophique pour moi.

Si jamais l'article vous intéresse je peux peut être vous l'envoyer ou mettre un lien dessus.

g.

[Tropique]

Si on regarde l'effet du bruit sur le système, on constate effectivement une bosse à 70KHz, et une diminution modeste au dessus: 3.

Sans le condensateur, la réjection est moins bonne au dessus de 100KHz, et plutot meilleure en dessous: 4.

Si on fait une compensation dans les règles de l'art plutot qu'un "bricolage" (la valeur de 8.6nF est révélatrice), on arrive à mieux que 90dB sur toute la gamme, et sans "bosses".
Bref, y a pas photo: les bonnes pratiques sont payantes.