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        運放12-運放的穩定性仿真

        發布人:yingjian 時間:2023-11-06 來源:工程師 發布文章

        我們還是以上期的電路為例子,也就是下面這個電路:

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        這里面的放大器TLV9062,使用的是TI官網的Spice模型,上期沒有告訴大家如何使用LTspice導入第三方文件,這里先詳細介紹下LTspice怎么用吧(我主要用這個軟件做仿真,如果已經知道怎么導入第三方模型的兄弟,可以先跳過下面這一小節)。

        LTspice導入TI的TLV9062的模型詳細步驟

        1、TI官網下載tlv9062的spice模型,將文件tlv9062放置到庫目錄下面


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        2、按下面步驟添加理想模型opamp2,放置好器件


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        3、按快捷鍵“T”,選擇“SPICE directive”,輸入“.include tlv9062.lib”,點擊“OK”


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        4、右鍵運放,將opamp2改成“tlv9062”,這個模型就可以使用了


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        學會了怎么添加第三方模型,我們下面就正式進入正題——如何仿真穩定性

        仿真的原理

        以下圖為例,這個放大10倍的電路如何仿真穩定性呢?


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        從前幾期文章我們知道,穩定性分析的基本原理就是看環路增益,最直觀的莫過于畫出環路增益的波特圖。仿真原理就是依據這個:我們讓信號在環路里面跑一圈,輸出與輸入的比值就是環路增益。


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        那如何求呢?

        容易想到,我們斷開環路的一處節點,斷開后就會得到兩個端點,我們從一個端點注入信號Vin,那么信號跑一圈之后,在另外一個端點就會得到一個信號Vout,按照前面所說的,環路增益=Vout/Vin,我們使用軟件畫出Vout/Vin的曲線,這個曲線也就是環路增益曲線,通過曲線,我們就可以判斷電路是否穩定了。

        上面這一段話換成實操就是:

        1、去掉電路原本的激勵輸入,即V1兩端短接

        2、剪開環路:剪開輸出端到反饋電阻(一般都是剪開這里),得到兩個端點,反饋那邊命名為Vin,另外一個端點命名為Vout

        如下圖所示:


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        我們在仿真軟件里面直接運行右邊的電路是否可行呢?

        答案是不行的,因為斷開了反饋環路之后,這個運放的靜態工作點受到了影響,即直流偏置不對,因此呢,我們還要把電路改造一下。

        3、給輸入激勵接入很大的電容,比如1TF。此操作是為了防止Vin的直流偏置電壓影響到了環路

        4、輸出Vout與Vin之間接入很大電感,比如1TH。此操作是為了保證直流是閉環的,即運放有OK的直流偏置,同時又讓交流斷開。我們分析穩定性本就分析的是交流信號,對于交流來說,此處是斷開的,所以不影響我們的目的。

        最終,仿真電路圖變成了下面這個樣子


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        設置好起始頻率1Hz,終止頻率10Mhz,使用對數坐標


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        運行一下,然后鼠標左鍵點擊Vout網絡,即可得到下面的波特圖


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        從圖上我們可以得出,該電路的相位裕度只有9.9°,與我們上期的定量分析結果9°基本一致,互相印證了方法的可行性。


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        我們再試一下輸出端串聯100電阻的情況,如下圖:


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        可以看到,串聯100歐姆電阻之后,相位裕度為86.9°,與上一期的定量分析結果88.2°也是非常接近的,進一步印證了方法的可行性。

        相對來說,這種方法比上期要簡單多了,我們可以很方便地修改電阻,改造電路,然后運行下就立馬能看出結果。

        小結

        本期寫到這里就結束了,主要詳細介紹了下如何使用LTspice仿真運放電路穩定性。

        在我們能拿到所用運放的Spice仿真文件的情況下,我推薦用這種方法,因為它相對來說更快的知道結果,步驟也更加的簡單。當然,如果拿不到運放的Spice仿真文件,那還是得用上期的方法。

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        關鍵詞: 仿真

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