請問各位大大有關跑OPAMP模擬的問題 ~~~

ccmake23

請教各位大大
, c8 O  j. v7 N/ C6 |) L* x小弟在跑OP的模擬的時候有一些疑問
甚是困惑
不知道有沒有大大可以幫小弟開釋一下
, Z  I8 B5 Q3 r2 I: M- v; I3 U1.  http://0rz.tw/1340k
+ D, Y3 n9 B. h( m我們如果要跑單純的一個OP
會是直接畫像這樣的電路圖
0 [% b4 m# T4 b' l5 G然後用spice給Vin的電壓
之後去量output的電壓
+ G% n2 ]8 {- i4 w$ @再跟Vin相比之後得到A的db值嗎??
( p5 V& M0 r, B9 v; S在設計一個OP的時候
大家會去跑像這樣的電路嗎??
& H" o. Y% L# {( j' S跑出來的A(db)是不是只能看出這個OP的gain跟頻寬呢??
還有沒有甚麼其他的用途??
5 ?( M9 l: V2 p7 A- Q) |另外在給Vin的時候,我看到書上的spice檔是寫  
2 u' Q; |- z6 [9 ?. nVin  a點  b點  dc  1  ac  1
3 r1 s" Y; L9 l' h3 W這樣的意思是他給幾伏的ac訊號呢??
7 U' v, L# k) \$ y6 D% i' y如果是1v的話,那放大器不是會飽和掉嗎??
怎麼可以求出Vout的值呢??
4 |  J7 p9 r& \+ A( w
; [  V& j' l/ Q' L3 ^* z2.  http://0rz.tw/9040H
這張圖他把電路加上一個很大的R跟C之後負回授
) l2 H; k4 z& V# B我不太了解他為什麼要這樣子接??
這樣子的量測跟上面的open-loop有甚麼不一樣呢??

3.  http://0rz.tw/5040G
假設現在有一個這樣的系統
原先沒有大R跟大C的負回授系統
我們為了要檢查這個系統的穩定度
所以會去跑頻率響應
這個意思是我們要去看A(Beta)的大小跟相位嗎??
書上的做法是在負回授的點上加入大R跟大C
0 D6 Q, A+ p+ T然後看V-端跟Vin的比值
  Y# ^/ C3 k9 @+ U; f% C他這樣子的求法還算是open-loop嗎??
& N0 Z$ Q9 J  a% t還是算是close-loop??
這樣子求出來的比值是A(Beta)嗎??
" P. Q: J, @- l: ]/ w. ]
, V. _6 p! l/ ~) g! c# b假設有這樣子的系統
& A" k0 v6 O& p4 R) s/ R: j各位大大還會去跑單一OP的特性嗎??(gain的頻率響應)
# d1 F9 ?& z$ o1 M  ]- p" J還是直接看這個系統的穩定度呢??

8 H$ m5 U9 L! C3 w問題很多又很雜
小弟為此困惑良久
希望有大大可以給盞明燈
在此先謝過嚕~~^^

geniushoho

1. 假設你OP內部是個two stage之類的OP架構
    你這樣接有問題，因為input的+/-必須要有一樣的common mode value
    假設是在1.8V的架構下 可能你的input必需都要接到0.9V的DC準位
+ Q& @, R. i1 [% L    這圖只是利於教學，所以只保留AC部分來討論忽略DC
    Vin  a點  b點  dc  1  ac  1  ------->  dc是給他DC bias點 ac 輸入為1 並不是1v 只是利於模擬
4 x0 L* A* w# C     AC部分來看 Vout/Vin=Vout/1  所以你的gain就是Vout(dB)
: P3 x4 s5 I7 P& t: v     所以並不會飽和
2.  這電路名稱我忘了
3 C( z: R! ^" w- k8 L     先討論DC部分 電容等效開路 所以就可以想成只有電阻接input- 到 output 單純的buffer效應
     input = output (因為input不能留電流所以這條路徑不會有壓降)
2 f( T) ~) q' F     AC時 因為電容很大 所以也會頻率到一定大小後也會像個buffer
+ {3 h* w7 _. Z7 Y. x+ I$ U3.  基本上看你要多少phase margin
     然後選擇OP的架構
    例如folded 他本身電路就有80幾度的margin 可以視為只有一個pole
    或者你用two stage設計 就要用頻率補償的方式
    把第二個pole拉遠去設計

mbission

2.圖中放置大R跟C,在DC時,C相當於open,此時放大器相當於負回授,可以得到穩定的DC偏壓,做AC分析時,C相當於short(因為大C),此時大R可看為OP開路,做開迴路AC分析
* l$ g7 v* ?) l給你做參考!!

geniushoho

2. AC分析我說錯了~~~sorry
   謝謝 mbission 指正

mbission

不客氣
3 w2 n' V  V$ _" G一般AC的模擬方式是把R用大L代替
  e- f* @- s: c此外也可以用AC電阻跟DC電阻的方式

ccmake23

以下還有一些關於OP的接續問題想請教大大

9 H' ~6 f% U3 O" }# c1. 給ac 1 的實際意義是甚麼呢??
     有人說是為了運算方便,可是我比較想知道實際上的運算是怎麼樣算的呢??
2 E5 U0 c* d* s/ K; ^. {/ w      spice是怎麼算的呢??
  f9 c, K1 Y* J3 M+ C
) f( x  v* O  e+ @4 e- N$ x2. 一般而言跑單一OP模擬 都會用像http://0rz.tw/9040H 這個圖裡面的接法嗎??
     想知道一般工程師都是怎麼樣接的??跑單一的OP也要自己把他接成負回授,再加大R大C嗎??
* Z0 U) D- w3 w3 A     大大您回文的意思是,加了大R是為了要給負端一個跟正端一樣的直流偏壓
1 R4 t9 A% e1 H# S2 I( Q     使differential input的common mode 可以維持在一樣的直流偏壓嗎??
9 F; ~' ^3 K6 Z2 {; J, T     在這個條件才可以再直流偏壓上面疊加小訊號,是這個意思嗎??
     那麼用大C的原因是在分析小訊號的時候,因為我們要看A(Beta)的loop-gain的頻率響應
     所以需要把負回授打斷,所以用大電容使AC看到的是一個接地的樣子嗎??
. N- \* v) j3 B* P
3.  http://0rz.tw/5040G  在這個回授系統裡面,也是會在負端加入大R大C,用意是跟單一OP接成回授且加入大R大C的
     原理是一樣的嗎??  
2 |: ^. Y9 p) t( O3 }% Z
問題很多
真是不好意思
5 r) w- M6 e/ v% o  c0 m希望大大有空的話可以回答小弟一下
真的是非常感激唷~~~^^^^

finster

作op模擬時,是要看你的op應用在什麼電路,什麼情況,作何用途
# i2 L2 V$ A* zop基本上可分fold-cascode和two-stage兩種,而這兩種又可區分成p-type和n-type input兩種
/ ?! K5 x4 K1 `  I# }3 ~0 @  e如果你的應用或者規格要用到rail-to-rail時,則是要同時用到p-type和n-type input的op
6 Z8 `2 C+ {: k: Z8 s6 M, Q, h
對spice來說,要看op的gain和phase,只要下vdb(out)和vp(out)即可看到input對output的gain和phase
+ q* p# u5 g; G7 c# o2 N6 V1 a1 ]至於spice是怎麼計算出來的,說真的,與其去計較spice是怎麼計算出來的,倒不如花心思去思考當你設計出來的op的gain和phase margin沒有達到預期時,你該如何調整op的size,你該如何從現有的波形中去推論出倒底你所設計的op是那個元件出了問題,而op中各個元件的相對關係又是怎樣子連帶變化的,layout的安排上又要如何佈局才會得到最小的layout面積,元件要如何擺放才會有最小的mismatching....等
; u( Y; Z6 T+ hop的p/n mos數並不多,但區區這幾顆mos設計好的卻是一個大難題,尤其要配合到performance,low power,low area等要求時,設計難度更是高,知道理論是一會事,會模擬又是一會事,在業界真正要作的是接到project和specification,你就要設計出來,並且要知道那裡是關鍵
4 J7 b# e! j# X
/ G* a, F5 k, i4 X& c8 G2 @4 f作op模擬時,要看你的應用來決定你的負載,負回授的接法並不一定只有單純的r-c,像LDO的regulator的op,我就看gain和phase margin以及PSRR和電流消耗,如果是driver,那我就特別在意電流消耗,op的面積,offset和phase margin,gain就比較不那麼放在第一位,而且LDO和driver所接的負載並不同,所以在op模擬上兩者的考量情況就會不同,如果是應用在ADC,那又是另外一種考量和負載情況
# Z) Q5 O1 `5 Z7 `& {% g) D4 Q! s我要說的是OP在不同的應用會有不同的考量和設計重點,OP的模擬,你參考CIC講義其實就可以了,CIC講義都有附上他們對OP模擬的建議指令和方法,這是基本OP的模擬作法,而應用在不同的需求會有不同的考量和設計重點,如何決定OP的size和設計出一個符合規格才是該要花心思去學習的

ccmake23

看到F大打了這麼多自己的經驗分享
小弟真是很感動
- p, Y( m- b3 Z因為是類比新手
所以有很多東西都還在摸索當中
在這邊可以有一些有經驗的大大互相指教   真的是非常好的一個地方
  B4 w# ~& ?3 d- n: `2 x! q" h因為不太想再占用太多的版面
7 k0 G6 ]) ]) w) ?. s. w( [2 C! E不知道F大有沒有EMAIL可以給小弟
私下再請教您問一些問題呢??
' d# y: l- _$ t9 l因為我身邊可以討論的人比較少
: M! I: [9 v  o$ C# k3 a4 Z4 O所以希望可以跟您請教一些遭遇到的問題
若大大願意幫助小弟的話
小弟的EMAIL是
davidwu.ep90g@nctu.edu.tw
# K) B+ f8 g: C& ^" i& P# z希望大大可以回個信給我
) _  o  y  X! [# V/ S+ p或是回文跟小弟說一下MAIL ADD
非常感謝喔~~^^

kubela

請問誰有f大所說得cic講義（有關op模擬的指令），謝謝分享提供嚕！

anita66

很讚的東西,終於有大大提供資訊了,感謝您的無私分享,3Q~

semico_ljj

是“CIC HSPICE 講義”？

hyseresis

做AC分析時,要把AC,DC的路徑分開,而且要把OP AMP 的offset加進去才對,也就是說AC分析,要建立在對的DC點上,給您參考

yutian

finster能否提供一下你說的CIC講義嗎？謝謝共享。
想參考一下。

caikunming

运放是做模拟IC的基础啊，学好她做什么东西就不会很难了，至少上手也快了。

tom2003

本站有分享

4 z8 A9 A! E& y. g/ r- l& ?4 y何必勞駕finster板大呢??
- }+ A* e' D: _0 m2 v/ f9 u1 j; ^- t
. O# w: b1 [& j% Y: z; {要花個錢買就是了....

erdong2000cn

op确实是很多模拟电路的基础，不过真的能把电路吃透了，确实需要下很多的功夫