請問各位大大有關跑OPAMP模擬的問題 ~~~

ccmake23

請教各位大大
' R+ O' J" Z/ e小弟在跑OP的模擬的時候有一些疑問
甚是困惑
# x8 w8 X0 e5 K不知道有沒有大大可以幫小弟開釋一下
1.  http://0rz.tw/1340k
! f' K# R5 r) q) b我們如果要跑單純的一個OP
2 @2 v7 H5 k7 B7 \  m" Y% c# Z會是直接畫像這樣的電路圖
然後用spice給Vin的電壓
之後去量output的電壓
再跟Vin相比之後得到A的db值嗎??
在設計一個OP的時候
, R6 o+ N/ m% F9 B+ p. V大家會去跑像這樣的電路嗎??
跑出來的A(db)是不是只能看出這個OP的gain跟頻寬呢??
/ d1 @1 f0 ?0 C! j" X還有沒有甚麼其他的用途??
另外在給Vin的時候,我看到書上的spice檔是寫  
Vin  a點  b點  dc  1  ac  1
: W2 J; V1 X( {3 }. d! G- a+ K這樣的意思是他給幾伏的ac訊號呢??
如果是1v的話,那放大器不是會飽和掉嗎??
4 N3 M- r: u( w  N2 d# q怎麼可以求出Vout的值呢??
! P+ L" B9 |9 ?. ]9 V3 C2 A
* t% ?* J3 y- F8 g# k! X2.  http://0rz.tw/9040H
4 ^: F9 C1 W3 a: m: {這張圖他把電路加上一個很大的R跟C之後負回授
2 J, {( J5 l+ d! U2 [8 \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??

9 B) f- V  e3 e; Y$ O9 j# ^3.  http://0rz.tw/5040G
; {% Q& m+ `  s1 e5 S假設現在有一個這樣的系統
+ V) u+ z) \9 n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
" m, \0 {! J, F4 e* q所以會去跑頻率響應
" m1 [% y1 \; b9 Z. Z- A1 v這個意思是我們要去看A(Beta)的大小跟相位嗎??
& s. y$ A+ Y' X. e7 S書上的做法是在負回授的點上加入大R跟大C
) u* y* D  E; g: v& U* X然後看V-端跟Vin的比值
  B3 H" z+ ?- J9 _  A6 @" a他這樣子的求法還算是open-loop嗎??
還是算是close-loop??
- M/ |, r3 j- q! Y/ g% c! u這樣子求出來的比值是A(Beta)嗎??
2 T, c  e1 u. o, ]; B
6 O$ u, R* f' _0 i# ~假設有這樣子的系統
各位大大還會去跑單一OP的特性嗎??(gain的頻率響應)
還是直接看這個系統的穩定度呢??

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
2 I) K1 g8 V6 r9 @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
. |& r8 Q( ]. S7 Y7 A    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
) T. ?* p' b8 w6 ~. Q3 v    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
* r& v+ i' E$ N) O2 P9 z5 Y     AC部分來看 Vout/Vin=Vout/1  所以你的gain就是Vout(dB)
     所以並不會飽和
9 M" a7 I5 P& X2.  這電路名稱我忘了
     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
% H5 N8 U5 o9 i7 M) y% |$ O     input = output (因為input不能留電流所以這條路徑不會有壓降)
     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
1 w5 \; i- F! O6 G- M3 R* x3.  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
+ A* N$ L  ]0 S; j8 T) l    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
* a. V; U, L' |- T# B! H: d% G1 \4 j給你做參考!!

geniushoho

2. AC分析我說錯了~~~sorry
   謝謝 mbission 指正

mbission

不客氣
  X6 ]4 o. x3 f  q一般AC的模擬方式是把R用大L代替
$ _- p* ^' d2 Y5 i# [6 [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

" S- A- J! h! R8 r1. 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??
      spice是怎麼算的呢??

2. 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??
     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
5 f7 ]' K* B. X3 V: A9 d1 o! T     使differential input的common mode 可以維持在一樣的直流偏壓嗎??
* [) U1 o; k$ x) [     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??
( |7 c: P1 ?# T. T     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
$ r+ D  S$ J/ @& b     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??
$ }3 \8 e7 C' n+ `) P( i/ U3 h
+ `; i7 S+ z9 p' w, N% U3.  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
5 w& O  E* a, ?' g, T* X  v     原理是一樣的嗎??  

; A' w! {2 P3 o. `% l5 |2 A問題很多
真是不好意思
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
op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
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

( r' Z% {; ^, c) i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
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
op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 |! K* d. B$ w% O$ K# t2 ^. T
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
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
! d6 b% F1 n# {1 V! H5 p小弟真是很感動
7 j& d# Y3 K! n6 `- b4 ^4 ]因為是類比新手
所以有很多東西都還在摸索當中
( j* Y7 H4 I- I5 P3 @& X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
因為不太想再占用太多的版面
; D1 S7 l: w, }/ S% ^* I9 y0 I& W3 a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??
+ G/ I  c2 [8 a( p) |" j' T2 z因為我身邊可以討論的人比較少
) ]1 p8 @. o! q6 G所以希望可以跟您請教一些遭遇到的問題
: f' O- @! I0 g2 P  q1 e' N若大大願意幫助小弟的話
$ s9 {0 F- c! e6 Z& J小弟的EMAIL是
5 ]% ~4 a& |+ N- D) qdavidwu.ep90g@nctu.edu.tw
希望大大可以回個信給我
, G9 @. `' @. [, L8 `9 L" e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。
+ J$ `- N. C" r. d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
5 H  v; t9 g6 w# Q/ R; g0 c5 k4 n- I
' v  ^8 C) I  X何必勞駕finster板大呢??
. H' f) t3 ?" B: T6 o6 H- `$ P0 ]- [9 i
* |5 g8 ?, q& d" ]7 ^; R) U+ t& s" \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