請問各位大大有關跑OPAMP模擬的問題 ~~~

ccmake23

請教各位大大
; ?3 R& `- `  N小弟在跑OP的模擬的時候有一些疑問
1 M0 O% D  V/ y/ l1 X6 x- z甚是困惑
0 O9 q; z; V4 P: }+ u: z2 o9 v不知道有沒有大大可以幫小弟開釋一下
" i, }0 O( w! z+ O" [' H1.  http://0rz.tw/1340k
3 E8 L. ?- ~7 h  K" w  K/ v我們如果要跑單純的一個OP
會是直接畫像這樣的電路圖
3 s; U0 u2 H% `( R8 h3 C% F4 m/ r然後用spice給Vin的電壓
2 y8 T: E: i$ Q% }- u& m0 p; D之後去量output的電壓
# l! ]: w1 G) d4 V/ W再跟Vin相比之後得到A的db值嗎??
* f9 h. H1 D* C* ^8 ?2 n5 l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??
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  
% m/ p: ^2 M) u+ kVin  a點  b點  dc  1  ac  1
6 c0 N5 o& p2 f* i5 w. c3 _8 w這樣的意思是他給幾伏的ac訊號呢??
. [' N1 v; x- s  x2 B如果是1v的話,那放大器不是會飽和掉嗎??
5 F0 s3 J3 o0 }怎麼可以求出Vout的值呢??

2.  http://0rz.tw/9040H
7 X9 S3 {  V3 m2 s3 h9 `6 P: s2 u/ Q這張圖他把電路加上一個很大的R跟C之後負回授
/ g/ R* C: X8 J2 D我不太了解他為什麼要這樣子接??
( z) _0 n( ~4 n0 r% {這樣子的量測跟上面的open-loop有甚麼不一樣呢??
6 ~2 N! S9 A- o" l9 T6 ?) ^
3.  http://0rz.tw/5040G
! {2 z3 l3 b: G! v7 _5 ^( x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
! i+ q; o% e2 s8 q; L& d2 x然後看V-端跟Vin的比值
( B* A- V& a; y' q; ~7 ^他這樣子的求法還算是open-loop嗎??
# q6 l$ M) C4 w還是算是close-loop??
$ y' {* \  L5 m% f* e" o% P這樣子求出來的比值是A(Beta)嗎??

8 H0 L& t7 k& O" |# g假設有這樣子的系統
$ ~( b5 D$ ^9 a; t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
+ I" v- A, _3 H' J希望有大大可以給盞明燈
% Y2 X/ N/ M+ _" c, t1 e' D在此先謝過嚕~~^^

geniushoho

1. 假設你OP內部是個two stage之類的OP架構
1 S" F- U# V' f) R    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
, U6 J  J, p. y8 b    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
2 ~5 n1 ~3 [7 W1 g8 f/ P/ r7 o$ ]4 Z% 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
2.  這電路名稱我忘了
! ]- V% p8 Z0 q     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
2 c! Q0 B+ Z; M     input = output (因為input不能留電流所以這條路徑不會有壓降)
/ R% `+ A! {5 I* R1 Q# k     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 q* S* B9 T/ j& w3.  基本上看你要多少phase margin
     然後選擇OP的架構
1 H; ^% i& i' c, Y! ]    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
: W, ^; J& K  M  Q: m( g/ n8 N    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
4 S% |6 V- l; i" }' |) c給你做參考!!

geniushoho

2. AC分析我說錯了~~~sorry
- ?0 J" L+ \& _- a# K   謝謝 mbission 指正

mbission

不客氣
9 n) U' _! g1 h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" m$ l" H9 H: @( r. F9 e5 e
( y" _7 Q+ k' O1. 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??
& ^# a# w9 d; M# ]2 M" X      spice是怎麼算的呢??
9 I4 L! A0 d( e) ~$ ~1 g) v5 Q" N
1 v1 S/ B5 z' S- i! h! E7 {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??
: C7 Z6 Q" l) \+ j     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??
, O0 R5 [' U8 u5 M2 H+ c* C     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??
     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
2 W- }; S" y) x2 O9 c     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.  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
. |6 m& S* s* r* v  M, t: y     原理是一樣的嗎??  
/ x8 }$ d, |. N" Z  I2 N
2 R, d) F! J1 A問題很多
  I# a  G: D, {9 h- k/ A+ d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
) z( F; ^7 c! X/ m  |4 P) J9 k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

$ H$ W0 C3 o' 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
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
/ L+ g! S+ z# N
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
小弟真是很感動
因為是類比新手
所以有很多東西都還在摸索當中
! n6 q5 P# Y+ v+ D3 ?; O# F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
2 q' J# ?3 `" B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
私下再請教您問一些問題呢??
因為我身邊可以討論的人比較少
4 t+ r5 y8 P  h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
, I  J% A3 |7 N8 K& R3 }davidwu.ep90g@nctu.edu.tw
2 Z* ?7 r  Z- ?) X4 N+ e5 l! Z0 R希望大大可以回個信給我
或是回文跟小弟說一下MAIL ADD
6 d) X; N2 Y* o1 c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。
. m) ~$ T$ Y, v) H% n7 @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 d+ I+ X2 i6 N' V5 N1 E- c# L
何必勞駕finster板大呢??
( R% H# H+ w5 S5 h$ _* z# z9 L9 j
* r6 l+ h& h5 d4 Y& D2 }* J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