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運算放大器仿真設計

CHANBAEK ? 來源:半導體技術人 ? 作者:半導體技術人 ? 2023-04-17 17:28 ? 次閱讀

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(1)共模抑制比(CMRR):運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)轉換速率:是分析運放在大信號作用下的反應速度。仿真運放的轉換速率可將運放的輸出端和反相輸入端相連構成單位增益結構。運放的同相輸入端輸入2~3V的階躍信號,利用仿真軟件對該電路的瞬態特性進行仿真。在輸出上升曲線的10%和90%處,其電壓之差比上對應的瞬態時間只差,單位為V/μs。

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(3)靜態功耗:是當運放在輸入平衡狀態下電路消耗的總電流和總電壓的乘積。在電源電壓5V,運放的兩輸入端輸入共模電壓2.5V時,運放各支路的靜態電流之和為2.4284mA,運放的靜態功耗為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)小信號相頻和幅頻特性:運放的小信號相頻和幅頻特性是仿真運放的開環小信號放大倍數及其相位隨頻率的變化趨勢,從而得到運放的相位裕度和單位增益帶寬指標,并進一步鑒別運放的放大能力、穩定性和工作帶寬。運放的輸出端接2pF的負載電容,電源電壓為5V,共模輸入電壓為2V,運放采用RC補償,在滿足單位增益帶寬的同時,能很好地調節相位裕度。通過交流小信號分析,可以得到運放的小信號相頻和幅頻特性。

運放的低頻開環增益為: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:運放的輸出電壓擺幅特性是仿真運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,經仿真得到運放輸出電壓擺幅特性。

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in2為同相輸入端,運放的輸出邏輯擺幅為0~5V

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poYBAGQ9EHWAIy98AAGV3_loqhU366.png

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

輸入共模電壓范圍為0~4.98V

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(7)輸入失調電壓仿真:由實際制造過程中引起的差分對管尺寸失配引起。通過仿真運算的直流傳輸特性可測量其輸入失調電壓。運放的電源電壓為5V,在開環狀態下,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仿真得到運放的直流傳輸特性。

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輸入失調電壓:0.3mV

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