LTSpice-де чип сатушының Op-Amp моделін қалай қолдануға болады: 10 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Кіріспе

LTspice - бұл Windows және Mac OS X жүйелерінде жұмыс істейтін схемалық түсірілім, толқын пішінін қарау құралы және көптеген жетілдірулері бар ақысыз SPICE модельдеу бағдарламалық құралы. Мен оны PCB прототипін жасамас бұрын зертхананың жаңа схемаларымен тәжірибе жасау үшін қолданамын. Электр схемасы) дизайны. Оқу қисығын Analog Devices, Yahoo LTspice Support Group қолдауының арқасында және оның чип сатушылар ұсынатын ең көп таралған SPICE модельдерімен үйлесімділігі арқасында жеңуге болады.

Бұл нұсқаулықта суретте көрсетілгендей күшейткіштің қарапайым схемасын жасау үшін үш түрлі чип сатушылардан LMV321 оп-амп моделін қосу арқылы LTspice жеткізілетін компоненттер кітапханасының шегінен шығу жолдары көрсетіледі. Бұл модельдердің әрқайсысы LTspice -те әр түрлі жеткізуші веб -сайттарынан алынған компоненттер модельдерінің кең таңдауымен қолдануға болатын әр түрлі әдістерді бөліп көрсетеді. Бұл модельдердің әрқайсысы әр түрлі өнімділікке ие. Бұл өнімділік мәселелерін анықтау үшін мен осы үш модельді ток кернеуіне арналған дизайнда қайта қолданамын.

Мақсатты аудитория - бұл компоненттерді схемаға орналастыру және модельдеуді жүргізу тәжірибесі бар адамдар. Бұл оқулықтың соңында LTspice opamp2 Pin Table және Attribute редакторларымен модельдеу кезінде өндіруші бөліктерінде пайдалану үшін. SUBCKT пәрменін өндіруші модельдерінде қалай түсіндіру керектігін білесіз.

1-қадам: LMV321 Op-amp үшін қол жетімді SPICE модельдерін чип сатушыларынан жүктеп алыңыз және жаңа каталогта орналастырыңыз

Өндірістің SPICE модельдері

Біз бұл оқулықта LMV321 op-amp негізінде SPICE үш моделін енгіземіз. Мен қадамдарды сипаттаймын.

Алдағы LTspice схемалары, таңбалары мен үлгілері үшін қалта жасаңыз. Мен бұл каталогты болашақта біздің жұмыс каталогы деп атаймын.

LMV321 op-amp үшін SPICE үлгілерін алу үшін осы чип сатушылардың веб-сайттарына кіріңіз:

• TI веб -сайты (Ұлттық жартылай өткізгіш PSPICE үлгісін қолданады): LMV321
• Максималды операциялық күшейткіштер макромодельдер: LMX321
• STMicroelectronics Macromodels: LMV3x opamp Macromodel

Нұсқаулық берілген кезде жүктелетін нақты файлдар үшін байланысты үш диаграмманы қараңыз. Болашақта чип сатушылар оларды жаңа веб -беттерге көшірсе, модель атауларын іздеуге тура келуі мүмкін.

TI және STMicro үшін сіз жүктелген zip файлдарындағы үлгіні жұмыс каталогына көшіресіз. Maxim үлгісі үшін LMX321. FAM файлын олардың веб-сайтында тінтуірдің оң жақ түймесімен шертіп, оны LTspice жұмыс каталогына сақтауға болады.

Бұл қадамның соңында жұмыс каталогында осы үш дәмдеуіш үлгі файлдары болуы керек:

• LMV321. MOD
• LMX321. FAM
• LMV3x_macromodel.mod

Бұл файлдардың әрқайсысын ортақ құрылымды көру үшін мәтіндік редактормен ашуға болады:

• жоғарғы жағында құжаттама,
• . SUBCKT пәрмені,
• модельді құруға арналған спайс командалары.

2-қадам: Жалпы 5 істікшелі LTspice Opamp2.asy белгісін ашыңыз

Opamp2.asy қайта пайдалануға болады

LTspice File мәзірінен орнату каталогынан opamp2.asy белгісін ашыңыз.

Windows әдепкі орнату үшін бұл келесідей болады:

C -> LTC -> LTspiceXVII -> lib -> sym -> Opamps -> opamp2.asy

Opamp2 символында оған тағайындалған оп-амп үлгісі жоқ. Сондықтан ол симуляцияда жұмыс істемейді. Осы себепті бұл жақсы бастау блогы, өйткені онда бес жалпы түйреуішті қолданатын кез келген оп-амп жасау үшін сызбалар мен сілтемелер бар:

1. + Ішінде
2. Ішінде-
3. V+
4. V-
5. Шығу

Осы символдық файлдардың бірін қателеспей абайлаңыз:

• opamp.asy (opamp2.asy -ге ұқсас, бірақ екі түйреуішсіз)
• UniversalOpamp2.asy (жалпы үлгісі бар толық функционалды опам)

3 -қадам: Opamp2.asy белгісінің пин тәртібі LMV321. SUBCKT түйреуіші туралы ақпаратқа сәйкес келетінін тексеріңіз

. SUBCKT көмегімен кестені тағайындау

Таңдаулы мәтіндік редактордың көмегімен жұмыс каталогында бұрын LMV321. MOD ретінде сақталған LMV321 opamp үлгісін ашыңыз. Жоғарғы жағында біз. SUBCKT мәлімдемесін таба аламыз.

. SUBCKT бағдарламалық жасақтама тілдерінде аты мен байланысты параметрлері бар функцияға ұқсас SPICE қайта қолданылатын тізімін анықтайды. Өндіруші жеткізетін оп-амп үшін қосалқы схеманың синтаксисі келесідей:

. SUBCKT

… элементтер туралы мәлімдеме…

СОНДАР

Оп-амп аты-бұл сыртқы ампердің атауына сыртқы сілтеме, ал 5 N-бұл. SUBCKT пәрменінің жоғарыда сипатталғандай оп-ампке реттелген электрлік қосылыстардың тізімі. Электр қосылымдары кез келген тәртіпте болуы мүмкін, бірақ біздің opamp2 символы бұл ретті қабылдайды:

1. инверттелмейтін кіріс (In+)
2. инвертті кіріс (In-)
3. оң қуат көзі (V+, Vss)
4. теріс қуат көзі (V-, Vee)
5. шығару (Шығу)

LTspice ішіндегі жұмыс каталогындағы LMV321.asy белгісін ашыңыз және. SUBCKT ішіндегі қосылым атауларын таңбамыздағы байланыс атауларымен салыстыру үшін түйреуіш кестені қараңыз:

Көру -> Кестені бекіту

Барлық электрлік қосылулар біздің LTspice түйреуіш кестесі үшін 1 -ден 5 -ке дейін дұрыс тәртіпте:

• инверторланбаған кіріс (In+) = 1
• инвертті кіріс (In-) = 2
• оң қуат көзі (V+) = 3
• теріс қуат көзі (V-) = 4
• шығару (Шығу) = 5

Сондықтан бізге символдың пин -кестесіне ешқандай өзгеріс енгізудің қажеті жоқ.

4 -қадам: Жаңа LMV321 символына атрибуттар жасаңыз және файлды LMV321.asy ретінде сақтаңыз

Opamp символы атрибутын тағайындау

Символдық файлды сақтаудан бұрын соңғы қадам - атрибуттарды редактордың көмегімен атау. Біз. SUBCKT жолында көрсетілген атауды қолданамыз:

LMV321.

Мәзірден атрибут редакторын ашыңыз:

Өңдеу -> Атрибуттар -> Атрибуттарды өңдеу

Келесі өзгерістерді енгізіңіз:

• Мәнді өзгерту: LMV321 (. SUBCKT пәрмен жолындағы атауды қолданыңыз)
• Сипаттаманы өзгерту: LMV321. MOD схемасына қосыңыз (бұл туралы кейінірек)

OK түймесін басып, жұмыс каталогында opamp2.asy LMV321.asy ретінде сақтаңыз.

Ескертулер:

• Префикстің жанындағы X белгісін қалдырыңыз, бұл символ схемада көрсетіледі,
• Белгі түрін ұяшық ретінде қалдырыңыз, сонда модельдік файл дұрыс түсіндіріледі,
• Өзгертілген opamp2.asy белгісін LTspice кітапханасына сақтамаңыз немесе бұл файлға сүйенетін басқа схемалар бүлінген болуы мүмкін,
• Егер сіз бұл қатені жіберген болсаңыз (мен бір рет жасаған сияқты), сіз түпнұсқалық opamp2.asy файлын келесі синхрондау арқылы қалпына келтіре аласыз: Құралдар -> Синхрондау шығарылымы.

Сіздің жұмыс каталогыңызда келесі файлдар болуы керек:

• LMV321.asy
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

5-қадам: Тест схемасын жасаңыз және LMV321 Op-amp өнімділігін модельдеңіз

LMV321 Op-amp моделін модельдеуде сынау

LTspice ішінен жаңа схеманы ашыңыз: Файл -> Жаңа схема

Біз 2-ге тең инверттелмейтін күшейткішке негізделген оп-амперлік сынақ схемасын құрамыз:

Табыс = 1 + Rf / Rin

Біздің жаңадан құрылған LMV321.asy компонентін жұмыс каталогынан LTspice таспалы мәзір компоненттерінің пәрменін пайдаланып қосыңыз.

Нұсқау: Көптеген LTspice қолданушылары таңбаның каталогын жұмыс каталогына өзгерту керектігін білмейді. Жаңа файлдарға қатынауды басқару үшін «Жоғарғы каталог» элементін олардың жұмыс каталогына ауыстырыңыз.

Опера-амперді кернеу компонентін қолдана отырып, 5 вольтты қуат көзіне қосыңыз.

0,2-ден 2,3 вольтке дейінгі қайталанатын импульстермен оп-амперді екінші кернеу компонентінің көмегімен инверторланбаған кіріске тексеріңіз.

LTspice таспалы мәзірін қолдана отырып, 500 микросекундтық интервалдан өтпелі талдауды орнатыңыз. SPICE директивасының пәрменін таңдаңыз.

Келесі опциялармен модельдеу өнімділігін. OP пәрменімен арттырыңыз:

.мүмкіндіктер gmin = 1е-10 абстол = 1е-10

.options plotwinsize = 0

Қайда:

• Gmin (сызықтық емес құрылғыларда шағын өткізгіштігін анықтау арқылы түйіндердің өзгеруіне жол бермеу)
• Абстол (тізбектің кез келген жеріндегі токқа төзімділікті шектеу)
• plotwinsize (қысуды басқару, онда 0 сәйкес келмейтінін көрсетеді)

Мәтін таспасы мәзірін пайдаланып схемаға тақырып қосыңыз:

Ұлттық жартылай өткізгіш LMV321 моделі: инверттелмейтін күшейткіш

Схеманы жұмыс каталогына сақтаңыз: test_LMV321.asc

TI веб -сайтынан жүктелген LMV321 ұлттық жартылай өткізгішті модельдеуді іске қосыңыз:

LTspice таспа мәзіріндегі Іске қосу белгішесін нұқыңыз

Байланыстырылған сымдардың үстінен жүгіргіні пайдаланып V (шығыс) және V (Кіріс+) өлшемін жүргізіңіз

Назар аударыңыз, біз жоғарыда болжағандай, пайда 2 түрінде көрсетіледі.

Сіздің жұмыс каталогыңызда келесі файлдар болуы керек:

• test_LMV321.asc
• LMV321.asy
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

6 -қадам: LMV321 таңбасынан басталатын LMX321 белгісін жасаңыз

LMX321.asy таңбасын дұрыс атрибуттармен және түйіндер тізімі / желілік тізіммен жасаңыз

Жұмыс каталогына өтіп,. SUBCKT ақпаратын көру үшін LMX321. FAM үлгісін сүйікті мәтіндік редактормен ашыңыз (диаграмманы қараңыз). Біз жаңа оп-амперлік компонент пен сынақ схемасын құру үшін соңғы екі қадамды қайталаймыз.

Жұмыс каталогында орналасқан LTspice -тен бұрын жасалған LMV321.asy белгісін ашыңыз:

Файл -> Ашық -> LMV321.asy

Ескерту: Егер сіз LMV321.asy таңбасын бұрын жасамаған болсаңыз, оның орнына opamp2.asy таңбасын ашуға болады.

Мән мен сипаттаманы өзгерту үшін атрибуттар редакторын қолданыңыз (диаграмманы қараңыз):

Өңдеу -> Атрибуттар -> Атрибуттар редакторы

• Мән: LMX321
• Сипаттама: LMX321. FAM схемасына қосыңыз

OK түймесін басыңыз

. SUBCKT пәрменімен дұрыс орналасу үшін қосылу тәртібін өзгерту үшін түйістіру кестесін пайдаланыңыз (диаграмманы қараңыз):

Көру -> Кестені бекіту

1-ден 5-ке дейінгі қосылу тізімі біздің алдыңғы LMV321 оп-амп-нің тізімінен өзгеше тәртіпте, сондықтан біз LMX321 белгісінің түйреуіш кестесін келесідей өзгертуіміз керек:

• + = 1 ішінде
• In- = 3
• V+ (Vcc) = 5
• V- (Vee) = 2
• Шығу = 4

OK түймесін басыңыз

Неге? Үлгідегі. SUBCKT сипаттамасында In+ «1» -ге тағайындалғанын білеміз, сондықтан біз пин -кестеде In+ 1 -ді тағайындаймыз. Бірақ InS. SUBCKT сипаттамасында «3» -ке тағайындалған, сондықтан біз пин-кестеде In-3-ке тағайындаймыз. Және тағы басқа

Жаңа таңбаны LMX321.asy ретінде жұмыс каталогына сақтаңыз

Сіздің жұмыс каталогыңызда келесі файлдар болуы керек:

• test_LMV321.asc
• LMX321.asy
• LMV321.asy
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

7-қадам: Тест схемасын қайта қолданыңыз және LMX321 Op-amp өнімділігін модельдеңіз

LMX321 Op-amp моделін модельдеуде сынау

Біздің алдыңғы сынақ схемасын ашып, LMX321 оп-амп сілтемелерін өзгертіңіз:

Файл -> Ашу -> test_LMV321.asc

Біздің схемада LMV321 оп-күшейткішке сілтемені жойыңыз.

LMX321.asy оп-ампін орналастыру үшін LTspice таспа мәзіріндегі компонент опциясын қолданыңыз.

Үлгіге сілтемені схемалық суреттегі. INC пәрменін тінтуірдің оң жақ түймесімен басу арқылы ауыстырыңыз:

. INC LMX321. FAM

Жаңа схемалық мақсатымызды көрсету үшін тақырыпты ауыстырыңыз:

Maxim LMX321 моделі: инвертті емес күшейткіш

Схеманың барлық басқа элементтері өзгеріссіз қалады.

Схеманы жұмыс каталогында test_LMX321.asc ретінде сақтаңыз

Maxim LMX321 op-amp моделіне арналған модельдеуді іске қосыңыз

LTspice таспа мәзіріндегі Іске қосу белгісін шертіңіз

Байланыстырылған сымдардың үстінен жүгіргіні пайдаланып V (шығыс) және V (Кіріс+) өлшемін жүргізіңіз

Назар аударыңыз, біз жоғарыда болжағандай, пайда 2 түрінде көрсетіледі.

Сіздің жұмыс каталогыңызда келесі файлдар болуы керек:

• test_LMX321.asc
• test_LMV321.asc
• LMX321.asy
• LMV321.asy
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

8 -қадам: LMV321 белгісінен басталатын LMV3x белгісін жасаңыз

LMV3x.asy белгісін дұрыс атрибуттармен және кестені бекіту арқылы жасаңыз

Жұмыс каталогына өтіңіз және. SUBCKT ақпаратын көру үшін LMV3x_macromodel.mod үлгісін сүйікті мәтіндік редактормен ашыңыз (диаграмманы қараңыз).

Жұмыс каталогында орналасқан LTspice -тен бұрын жасалған LMV321.asy белгісін ашыңыз:

Файл -> Ашық -> LMV321.asy

Ескерту: Егер сіз LMV321.asy таңбасын бұрын жасамаған болсаңыз, оның орнына opamp2.asy таңбасын ашуға болады.

Мән мен сипаттаманы өзгерту үшін атрибуттар редакторын қолданыңыз (диаграмманы қараңыз):

Өңдеу -> Атрибуттар -> Атрибуттар редакторы

• Мәні: LM3x
• Сипаттама: LMV3x_macromodel.mod схемасына қосыңыз

OK түймесін басыңыз

. SUBCKT пәрменімен дұрыс орналасу үшін қосылу тәртібін өзгерту үшін түйістіру кестесін пайдаланыңыз (диаграмманы қараңыз):

Көру -> Кестені бекіту

Қосылу тізімінде нөмірлер жоқ және параметрлер біздің алдыңғы екі оп-амп. SUBCKT тізімінен басқа тәртіпте.. SUBCKT пәрменінде сандық жазбалардың қажеті жоқ, бірақ біз LM3x символының түйреуіш кестесін түпнұсқалық opamp2.asy тәртібіне сәйкес келу үшін өзгертуіміз керек:

• + = 2 ішінде
• In- = 1
• V+ (Оң қуат көзі) = 4
• V- (теріс қуат көзі) = 5
• Шығу = 3

OK түймесін басыңыз

Неге? 5 түйреуіштің. SUBCKT сипаттамасы белгілі бір тәртіпте. Біз бірінші жазбаны 1-ші пин деп аламыз, ол Inverting Input (In-) параметрі. Біз кірісті Pin кестесін пайдаланып 1 нөмірі ретінде белгілейміз. Екінші жазба 2-түйреуіш болады, ол инверттелмейтін кіріс (In+) ретінде белгіленеді. Сонымен, біз Кесте кестесінің көмегімен In+ жазбасын 2 саны ретінде белгілейміз

Жаңа таңбаны LMV3x.asy ретінде жұмыс каталогына сақтаңыз Сіздің жұмыс каталогыңызда келесі файлдар болуы керек:

• test_LMV321.asc
• LMV3x1.asy
• LMX321.asy
• LMV321.asy
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

9-қадам: Тест схемасын қайта қолданыңыз және LMV3x Op-amp өнімділігін модельдеңіз

LMV3 Op-amp моделін және модельдеудегі тестті аяқтаңыз

Біздің бастапқы сынақ схемасын ашыңыз және LMV3x оп-амп сілтемелерін өзгертіңіз:

Файл -> Ашу -> test_LMV321.asc

Біздің схемада LMV321 оп-күшейткішке сілтемені жойыңыз.

LMV3x.asy op-amp орналастыру үшін LTspice таспа мәзіріндегі компонент опциясын қолданыңыз

Үлгіге сілтемені схемалық суреттегі. INC пәрменін тінтуірдің оң жақ түймесімен ауыстыру арқылы ауыстырыңыз:

. INC LMV3x_macromodel.mod

Жаңа схемалық мақсатымызды көрсету үшін тақырыпты ауыстырыңыз:

STMicroelectronics LM3x моделі: Инвертивті емес күшейткіш

Схеманың барлық басқа элементтері өзгеріссіз қалады.

Өзгертілген схеманы test_LMV3x.asc ретінде жұмыс каталогына сақтаңыз.

STMicroelectronics LMV3x оп-амп моделіне модельдеуді іске қосыңыз

LTspice таспа мәзіріндегі Іске қосу белгісін шертіңіз

Байланыстырылған сымдардың үстінен жүгіргіні пайдаланып V (шығыс) және V (Кіріс+) өлшемін жүргізіңіз

Назар аударыңыз, біз жоғарыда болжағандай, пайда 2 түрінде көрсетіледі.

Сіздің жұмыс каталогыңызда келесі файлдар болуы керек:

• test_LMV3x.asc
• test_LMX321.asc
• test_LMV321.asc
• LMX321.asy
• LMV321.asy
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

10 -қадам: Үлгінің өнімділігі мен қорытынды ескертулерді салыстырыңыз

Кернеу тізбегіндегі ток модельдеу модельдерін қарастырыңыз

Біз зерттеген инверторлы емес күшейткіш опи-амуляторлық модельдеу үш модельдің әрқайсысы үшін дәйекті нәтижелерді көрсетеді. Атап айтқанда, біз болжағандай кернеудің 2 жоғарылауы.

Мен сізге үш модельдің әрқайсысын қолдана отырып, тағы бір схемалық модельдеуді қалдырғым келеді. Кернеу түрлендіргішіне «нашар» жобаланған ток. Схемада болжамды Vout = Iin * R1 көрсетілген.

Минималды қателік үшін токтың әсерінен R2 үшін ұсынылған мән R1 сияқты болуы керек. Мен өз схемамда әдеттегі дизайн тәжірибесінен тыс модельдік айырмашылықтарды ашу үшін R2 үшін әлдеқайда төмен мәнді қолданамын. Сондай -ақ, модельдеу бізге ауытқу арқылы болжамдалған нашар дизайн қатесін елестетуге көмектеседі, себебі R1 мен R2 бірдей емес.

Үш модельдеуде Maxim LMX321 басқаша орындалады, себебі Vout төмен болып көрінеді және бұралу мен қоңыраудың айырмашылығы жоқ. Басқа екі модельде, STMicro LMV3x және National Semi's LMV321 күтілетін Vout нәтижелерін көрсетеді, сонымен қатар ауытқу немесе қоңырау мінезіндегі кейбір айырмашылықтар.

Қорытындысында

Мен LTspice үшін LMV321 тобын қолдана отырып, өндіруші оп-амп модельдерін импорттау кезінде кездесетін үш түрлі әдісті көрсеттім. Біз Ұлттық жартылай өткізгіш LMV321 моделін TI веб -сайтынан, STMicroelectronics LMV3x үлгісінен және MAXIM LMX321 моделін қарастырдық. Бұл үш әдіс LTspices атрибуттары мен Pin Table редакторларымен бірге. SUBCKT үлгісінің көмегімен кез келген басқа бөлікке оп-амп модельдерін импорттауға көмектеседі.

Мен сондай -ақ кейбір модельдер ток түрлендіргішінің кернеу схемасында көрсетілгендей басқаларға қарағанда жақсы жұмыс істейтінін көрсеттім. Модельдеу дизайнындағы екі немесе одан да көп модельдерді тексеру сіздің қажеттіліктеріңізге сенімді нәтиже алуға көмектеседі.

Әдебиеттер:

LTspice жүктеу және құжаттама

www.analog.com/kz/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

LTspice тобы - Yahoo Groups: көптеген файлдар ортақ, сұрақтарға белсенді қолдау

group.yahoo.com/neo/groups/LTspice/info

SPICE Жылдам анықтама парағы v1.0, Standford EE133 - Қыс 2001:. SUBCKT p7-8 сілтемесі

web.stanford.edu/class/ee133/handouts/general/spice_ref.pdf

Op Amp тізбегінің жиынтығы: Ұлттық жартылай өткізгішті қолдану туралы ескертпе 31, 2002 ж. Қыркүйек: инверттелмейтін күшейткішке және кернеуді түрлендіретін оп-амп тізбектеріне токқа сілтеме.

www.ti.com/ww/kz/bobpease/assets/AN-31.pdf

Бұл нұсқаулыққа қатысты барлық файлдарды төменде zip файлы ретінде жүктеуге болады.

ltspice_lmv321_simulation_files.zip