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[参考译文] TINA/Spice/OPA111:仿真与实际性能

Guru**** 1821780 points
Other Parts Discussed in Thread: TINA-TI, OPA202, OPA187, OPA192
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/724015/tina-spice-opa111-simulated-vs-actual-performance

器件型号:OPA111

工具/软件:TINA-TI 或 Spice 模型

OPA111的 Spice 模型代表器件的实际性能的精确程度如何?  我需要知道是什么导致我们的实验数据和仿真数据之间的差异。  Spice 模型中是否未考虑 OPA111器件的任何方面?

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    您好、Michael、

    没有 Spice 模型可以对 OPAMP 的所有参数进行建模。 您观察到了哪些差异? 您能给我们提供更多详细信息吗?

    Kai
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    您好、Michael、

    OPA111是一款传统运算放大器、不推荐用于新设计(NRND)。 它是30多年前开发的、其 Spice 仿真模型仅限于几个直流、交流和噪声参数。 它使用的行为模型包含很少的晶体管、因此它比现代运算放大器复杂得多。 在此期间、Burr-Brown 使用了流行的 Boyle 运算放大器模型、OPA111模型语法看起来是 Boyle 模型的语法。 该时代的论文描述了该模型:

    www.ti.com/.../sboa027.pdf

    我使用 TINA Spice 电路进行了一些快速检查、电压偏移设置为2.5uV、工作电流设置为2.5mA、输入偏置电流大约为14pA。 开环增益相位会产生1.9MHz 的单位增益带宽。 1kHz 时的电压噪声频谱密度为6.6nV/rt-Hz、并且根据数据表中的噪声图、1/f 噪声特性看起来是正确的。 该模型确实包括电流噪声频谱密度以及共模和差分输入电容。 确定它的模型还需要更多的时间、但我不期望太多。

    此致、Thomas
    精密放大器应用工程
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    在我们的电路(包括 OPA111)的实验数据中、增益下降的幅度比我们在 SPICE 中对电路进行仿真得出的值早得多、 因此、我想了解是否存在 SPICE 模型中未表示的任何非理想因素、这些因素会导致 OPA111的 SPICE 模型与实际使用寿命部分之间存在差异。
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    您好、Michael、

    您能给我们展示一个原理图吗?

    Kai
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    这里是我们的前置放大器第一级的图像、该图显示了实验数据与仿真数据之间的增益。  对于使用前置放大器的应用、高电阻是必需的。  我们想知道是否有理由在实验设置中提早关闭。

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    请注意、我们使用的是 LTSPICE、并且使用 PSpice 模型从 TI 下载了 OPA111的代码。
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    您好、Michael、

    如果您假设电阻器完美且没有任何杂散电容、则会得到以下频率响应:

    但是、如果您还考虑了每个电阻器端子之间的寄生电容以及接线和信号接地之间 OPA111输入端的杂散电容、您可能会得到以下频率响应:

    好的、添加的电容看起来有点虚构、当然。 我已经用手改变它们、直到频率响应显示与您在测量中观察到的形状相同。 但这些值是合理的、绝对可信的。

    降低寄生电阻电容(C2和 C3)对频率响应的影响的一种方法是将多个电阻器串联。 而杂散电容 C1只能通过使用最短的连接将 R1和 R2的电阻器端子直接焊接到 OPA111的输入端来降低。

    e2e.ti.com/.../crotty.TSC

    Kai

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    好的、谢谢您、这似乎让我们了解了要查看的内容。 我们计划确定电阻器的寄生电容如何影响我们的电路。
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    我是否可以问您的电容器 C1为什么直接接地? 20pF 的值来自何处、因为与其他0.4pF 值相比、20pF 的值似乎相当高。

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    您好、Michael、

    我在 OPA111仿真模型上运行了开环增益/相位(AOL)图。 您可以看到以下结果。 数据表中的 AOL 曲线图是在测试设置上应该测量的结果、而仿真 AOL 模型的构建目的是密切模仿该结果。 该模型展示了一个理想的主极点滚降、极点频率约为1Hz。

    数据表的相位图表明、在100kHz 和1MHz 之间存在一些额外的极点/零点影响、但增益似乎在恒定-20dB/十倍频时滚降。 相位偏差可能为10度、因此仿真模型未捕获此特性这一事实可能不会对最终使用结果产生太大影响。

    如前所述、不建议在新设计中使用 OPA111。 没有为产品开发现代仿真模型的计划。 如果您想体验与传统 Boyle 模型相比、基于 SPICE 的现代运算放大器模型有多大不同、请尝试使用较新的精密运算放大器模型之一:OPA192、OPA187、OPA202等 对其交流/瞬态行为进行了精确建模、并包含精确瞬态和稳定性分析所需的重要复杂开环输出阻抗(Zo)特性。  

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    您好、Michael、

    正如我已经说过的、这些值是一种有点虚构的。 我只是想捕获您在10kHz 和100kHz 之间的频率响应峰值。 但是、即使 OPAMP 输入端和信号接地端之间的杂散电容要小得多、频率响应也会出现峰值。 但峰值将漂移到更高的频率。 (我已附加 TINA-TI 文件、以便您可以进行自己的仿真。)

    不要过于字面上理解这些仿真。 重要的并不是可以准确看到频率响应中的峰值及其高值。 重要的是、存在一个峰值、并且它来自寄生电容和杂散电容、这是不可忽视的。

    从输入到信号接地的杂散电容来自何处? 通过长导线将反馈电阻器连接到 OPAMP 的输入端可能会导致大量杂散电容。 使用试验电路板可能会导致相当大的条到条电容。 有时、金属板可以直接位于条带下方、这会额外增加杂散电容。

    Kai

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    Michael

    我们尚未收到您的回复、因此我们假设您的问题已经得到了解答。 如果您需要其他帮助、只需在下面发布另一个回复。

    谢谢
    Dennis