运算放大器宏模型：比较

只看该作者 · 2020-7-31 23:52

本帖最后由结合国际经验于 2020-7-31 23:53 编辑

运算放大器市场的所有主要竞争对手都为客户提供基于香料的宏模型，这些模型为设计师提供了一个进行初始角色塑造和有限数量的系统故障排除的工具。为了更快的仿真时间和更低的 cpu 存储要求，宏拓扑已经被开发来模拟运算放大器的大多数性能特征。
使用了几种不同的方法来创建宏模型，每种方法都有自己的优缺点。
电路仿真对系统级设计人员来说变得越来越重要。
通过使用宏，设计人员可以在计算机终端上迅速确定其设计的严重局限性，并迅速纠正电路中的潜在问题。
虽然不建议用电路仿真代替实验板，但是在仿真周期中，许多昂贵的设计问题可以被快速识别出来。
通过使用宏模型作为仿真工具，设计者可以缩短他们的电路设计周期。当然，这是假设模型的精度水平足以满足设计的约束和折衷。
如果系统设计师意识到已经为模拟阶段选择的宏的能力和局限性，整个设计周期可以显著减少。
根据特定的应用程序需求，通过对基本宏模型架构的易于实现的增强，可以克服许多宏的限制。
在系统级电路设计中，选择正确的模型并进行适当的增强，可以使设计者使用运算放大器宏模型作为有效的工具。

只看该作者 · 2020-7-31 23:54

历史上，电路仿真工具，如香料(1) ，开发了集成电路设计师。
使用详细的数学公式，模拟实际设备的行为。
集成电路设计师在电路设计周期中广泛使用模拟工具，例如 spice。集成电路设计师要求的复杂程度是每个元件都尽可能接近实际性能。
因此，模拟电路中的大多数元件都是非线性元件，如双极晶体管、场效应晶体管等，由于这些元件在香料模拟环境中的复杂行为，需要更多的模拟时间和计算机存储器。
随着集成电路复杂度的增加，集成电路的性能和大小、模拟时间和计算机存储器已成为设计人员使用的软件和系统的关键模拟约束条件。
因此，宏作为系统级电路模拟的一种替代工具已经获得了普及。
运算放大器的设计是为了模拟特定的，预定的放大器特性。
当 spice 作为首选软件使用时，运算放大器宏通常使用两种基本设计方法之一进行开发。

只看该作者 · 2020-7-31 23:55

图1. 用来模拟运算放大器的波义耳宏模型。

只看该作者 · 2020-7-31 23:56

宏模型设计方法第一种基本的宏模型设计方法包括降低电路的复杂性。

例如，运算放大器的输入级可以简化为带有电阻负载的差分对，带有电流源偏置。
实际运算放大器可以有一个带有 activeload 的共源编码差分输入，电流源偏置输入级将使用一个具有与早期电压和集电极电阻相关的非线性特性的晶体管来建立。
在整个宏模型电路中，被认为是非临界的晶体管被线性元件替换，例如电流源、电阻等。
为了进一步缩短模拟时间，晶体管尽可能接近理想状态。这是通过减少晶体管模型参数的数量来完成的。
这种宏模型设计方法的明显优点是在仿真时间方面有所改进，但是在一定程度上影响了运算放大器的性能。
例如，所描述的模型的输入级别没有正确地模拟放大器的共模输入范围

只看该作者 · 2020-7-31 23:56

宏建模中使用的第二种方法是构建方法。
当使用这种方法时，运算放大器的宏刻画了运算放大器的性能，然后由理想的线性元件，如电阻、电感、电容、相关源和独立源构成宏。
这种拓扑的一个很好的例子是运放混合 pi 模型，其中放大器的输入级是一个电阻。
这种模型的仿真时间明显快于第一种宏模型的设计方法，但是，这种方法在很大程度上损害了运放的性能

只看该作者 · 2020-7-31 23:57

采用冲击法设计了波义耳运算放大器宏模型波义耳运算放大器宏模型(2) ，设计了波义耳运算放大器输入级，并给出了其余宏设计的建立方法。如图所示

只看该作者 · 2020-7-31 23:58

图2。 mpz 运算放大器宏模型块。在宏模型设计中允许重复相位块。

只看该作者 · 2020-7-31 23:59

图1，波义耳模型中唯一的晶体管用于运算放大器的输入差分对。所有其他元素都是线性设备，除了一些二极管用作夹具。该模型拓扑模拟的交流参数包括转速、单位增益频率、单极或双极放大器的增益 / 相位以及简化的输出电阻。建立的直流特性模型包括静态电流、短路输出电流、输出电压摆幅的最大值和最小值、输入偏置电流、共调幅射比和直流输出电阻。上面列出的 boylemacromodel 性能特征足以满足许多通用应用程序。然而，温度性能、共模输入范围、偏置电压、偏置电流、输入保护、电源抑制、噪声、 thd、输入阻抗、良好的交流输出电阻以及电源电流与电源电压的变化是一些重要参数，这些参数没有用宏波义耳拓扑模拟。几个运算放大器供应商让 havechsen 根据 boyle 拓扑设计他们的宏。对于使用波义耳模型进行研究的公司，所有的增强都增加了波义耳模型的一些运算放大器性能特征。

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