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怎么去設(shè)計(jì)一種運(yùn)算放大器仿真電路?

冬至子 ? 來源:半導(dǎo)體技術(shù)人 ? 作者:半導(dǎo)體技術(shù)人 ? 2023-07-12 11:27 ? 次閱讀

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(1)共模抑制比(CMRR):運(yùn)放的共模抑制比等于其差模電壓增益減去共模電壓增益。

CMRR=42dB-1.9dB=40.1dB

其差模電壓增益為:

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其共模電壓增益為:

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(2)轉(zhuǎn)換速率:是分析運(yùn)放在大信號(hào)作用下的反應(yīng)速度。仿真運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率可將運(yùn)放的輸出端和反相輸入端相連構(gòu)成單位增益結(jié)構(gòu)。運(yùn)放的同相輸入端輸入2~3V的階躍信號(hào),利用仿真軟件對(duì)該電路的瞬態(tài)特性進(jìn)行仿真。在輸出上升曲線的10%和90%處,其電壓之差比上對(duì)應(yīng)的瞬態(tài)時(shí)間只差,單位為V/μs。

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(3)靜態(tài)功耗:是當(dāng)運(yùn)放在輸入平衡狀態(tài)下電路消耗的總電流和總電壓的乘積。在電源電壓5V,運(yùn)放的兩輸入端輸入共模電壓2.5V時(shí),運(yùn)放各支路的靜態(tài)電流之和為2.4284mA,運(yùn)放的靜態(tài)功耗為12.142mW。

DC ANALYSIS - temperature=25.0

v(in1) = 2.5000e+000

v(in2) = 2.5000e+000

v(out) = 4.9550e+000

v(vbias) = 8.0000e-001

v(Vdd) = 5.0000e+000

v(vf1) = 4.2254e+000

v(vm1) = 4.2254e+000

v(vn1) = 1.4581e+000

i(vbias) = 0.0000e+000

i(Vdd) = -9.1782e-007

i(vin1) = 0.0000e+000

i(vin2) = 0.0000e+000

v(out) = 4.9550e+000

(4)小信號(hào)相頻和幅頻特性:運(yùn)放的小信號(hào)相頻和幅頻特性是仿真運(yùn)放的開環(huán)小信號(hào)放大倍數(shù)及其相位隨頻率的變化趨勢(shì),從而得到運(yùn)放的相位裕度和單位增益帶寬指標(biāo),并進(jìn)一步鑒別運(yùn)放的放大能力、穩(wěn)定性和工作帶寬。運(yùn)放的輸出端接2pF的負(fù)載電容,電源電壓為5V,共模輸入電壓為2V,運(yùn)放采用RC補(bǔ)償,在滿足單位增益帶寬的同時(shí),能很好地調(diào)節(jié)相位裕度。通過交流小信號(hào)分析,可以得到運(yùn)放的小信號(hào)相頻和幅頻特性。

運(yùn)放的低頻開環(huán)增益為:42dB

單位增益帶寬為:60KHz

相位裕度為:160度

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(5)輸出電壓擺幅特性:運(yùn)放的輸出電壓擺幅特性是仿真運(yùn)放的輸出電壓最大值和最小值。組建的反相比例放大器增益為10.正輸入端接2.0V的直流電壓,Vin輸入端加0~5V的直流掃描電壓,經(jīng)仿真得到運(yùn)放輸出電壓擺幅特性。

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in2為同相輸入端,運(yùn)放的輸出邏輯擺幅為0~5V

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(6)共模輸入范圍:運(yùn)放的共模輸入范圍可通過觀測(cè)運(yùn)放的輸入-輸出跟隨跟隨特性來獲得。運(yùn)放的電源為5V,將運(yùn)放的反相端(IN1)和輸出相連,構(gòu)成緩沖器;同相端(IN2)加直流掃描0~5V,經(jīng)仿真得到運(yùn)放輸入-輸出跟隨特性。

輸入共模電壓范圍為0~4.98V

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(7)輸入失調(diào)電壓仿真:由實(shí)際制造過程中引起的差分對(duì)管尺寸失配引起。通過仿真運(yùn)算的直流傳輸特性可測(cè)量其輸入失調(diào)電壓。運(yùn)放的電源電壓為5V,在開環(huán)狀態(tài)下,其反向端(IN1)接2.5V直流電壓,同相端(IN2)加0~5V直流掃描電壓,做DC仿真得到運(yùn)放的直流傳輸特性。

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輸入失調(diào)電壓:0.3mV

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