請問各位大大有關跑OPAMP模擬的問題 ~~~

ccmake23

請教各位大大
1 X& P  ~5 W: p, K' m$ k小弟在跑OP的模擬的時候有一些疑問
2 [* L( x/ g3 P$ f1 I3 Z/ w' A; r甚是困惑
! x2 q$ a) ?4 V# w- G# u6 t, H$ b不知道有沒有大大可以幫小弟開釋一下
% o- C7 u6 ^" m6 ]1.  http://0rz.tw/1340k
/ W5 c# E7 v2 r, s$ r, b我們如果要跑單純的一個OP
會是直接畫像這樣的電路圖
然後用spice給Vin的電壓
/ J" g5 J7 I" d; t8 K! c, m6 Z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
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??
4 r9 B8 c. V1 S  F還有沒有甚麼其他的用途??
9 P7 @" x0 h7 ^7 a3 v* O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
這樣的意思是他給幾伏的ac訊號呢??
3 n& S+ n: l2 Z5 b5 P9 G/ _5 ]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??
  p; r5 g2 S  S% X- w0 L+ i0 [
2.  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
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
) p; f- _% }2 f- q" v% m$ U假設現在有一個這樣的系統
0 v3 r8 F  ]# B$ ^原先沒有大R跟大C的負回授系統
* c( P) Q6 T3 t0 A& `我們為了要檢查這個系統的穩定度
$ k/ s; Z! c) l; H) `  f' j: @  V+ U所以會去跑頻率響應
% q5 d: T2 Z! G" w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
2 u7 M  e1 S8 ^+ j5 d然後看V-端跟Vin的比值
* h4 t/ _8 C+ ]: f他這樣子的求法還算是open-loop嗎??
, x  g: w! i. X# |還是算是close-loop??
這樣子求出來的比值是A(Beta)嗎??
+ U0 ?3 f3 N, |1 E* z% C/ Z/ E1 ^
' u2 w1 D! q( O! ^6 b% t  ^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)
  ?6 _( i' L$ D: q還是直接看這個系統的穩定度呢??

6 q* A5 X: |. s4 T- @問題很多又很雜
: h& w8 \1 ^4 T8 U5 g1 x. T小弟為此困惑良久
希望有大大可以給盞明燈
! e5 |/ r! k7 k! r! E! y' j3 C在此先謝過嚕~~^^

geniushoho

1. 假設你OP內部是個two stage之類的OP架構
/ m8 c+ i  }( N4 o+ u: [. v. e( }% @9 x    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
    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
* Q- O6 y6 H3 c  P$ G     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 U; h" I- a! @* s2.  這電路名稱我忘了
+ L# E% S" s/ D$ A     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
) Z0 y* m$ T! x7 E" s1 `" U     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
: n# K' D! ^2 T9 z3.  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
# z& U. e2 Q: ^9 e    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
  p( E0 f# X( A& {" ?) ^, }" 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
3 _9 X% w. {$ b8 z4 B一般AC的模擬方式是把R用大L代替
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
% m$ h$ ^/ B% t0 o0 F7 `
# H! k3 d" R$ e2 E7 I) s& `1. 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??
8 W! D; f9 W) w1 K8 e
7 a( L8 v* S' C- q2 \: G- H2. 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??
$ a4 ]9 B6 ^7 X( l     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
     使differential input的common mode 可以維持在一樣的直流偏壓嗎??
     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??
3 j7 V* M$ K! U0 e" [6 R. 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
     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??
* Q) h( Z' X' N' f+ X
" ?+ q$ F  S0 a. L! O3.  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
8 _. v9 t4 U/ O2 z# l  j$ m     原理是一樣的嗎??  

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
7 W4 b6 r/ ~- s! n8 l7 dop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
% J. B+ F9 I2 n$ d9 B" x2 h
0 l) W4 o- b) ]9 m$ c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
, d$ l( Q( c3 Y# O& g( A6 k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

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
# U* A8 f, J/ w3 [! Y2 O/ J( a小弟真是很感動
# [0 W# d! D. u! A) |7 t* v& ]因為是類比新手
: N3 _0 |6 Q' t/ V6 Q# S所以有很多東西都還在摸索當中
4 _; S! V! c+ r9 a+ U" K% x$ p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
不知道F大有沒有EMAIL可以給小弟
, R! K) n( v( N% \私下再請教您問一些問題呢??
' D9 B" R( b( u因為我身邊可以討論的人比較少
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
希望大大可以回個信給我
或是回文跟小弟說一下MAIL ADD
+ n$ h6 ]0 u6 V0 M- I* F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
' P) r4 G" S8 ?  T# x
何必勞駕finster板大呢??

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