Si të përdorni një model op-amp të shitësit të çipave në LTSpice: 10 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Prezantimi

LTspice është një mjet falas i simulimit të SPICE me kapjen skematike, shikuesin e formës së valës dhe shumë përmirësime që funksionon si në Windows ashtu edhe në Mac OS X. Unë e përdor atë për të hulumtuar sjelljen e qarkut dhe eksperimentoj shpejt me qarqe të reja për laboratorin tim para se të prototipoj një PCB (Shtypur Bordi i Qarkut) dizajni. Kurba e të mësuarit është e lehtë për tu pushtuar falë mbështetjes nga Analog Devices, Yahoo's LTspice Support Group dhe përputhshmërisë së saj me modelet më të zakonshme të SPICE të furnizuara nga shitësit e çipave.

Ky Instructable do të demonstrojë se si të shkoni përtej bibliotekës përbërëse të furnizuar me LTspice duke përfshirë një model LMV321 op-amp nga tre shitës të ndryshëm të çipave për të krijuar një skemë të thjeshtë përforcuesi siç tregohet në vizatim. Secili nga këto modele nxjerr në pah metoda të ndryshme të disponueshme brenda LTspice për përdorim me shumëllojshmërinë e gjerë të modeleve përbërëse të ofruara nga uebfaqe të ndryshme të shitësve. Secili prej këtyre modeleve gjithashtu paraqet karakteristika të ndryshme të performancës. Për të nxjerrë në pah këto çështje të performancës, unë i ripërdori këto tre modele edhe në një dizajn të Rrymës në Tension.

Publiku i synuar janë ata me përvojë në vendosjen e komponentëve në një skemë dhe drejtimin e një simulimi. Deri në fund të këtij tutoriali ju do të dini se si të interpretoni komandën. SUBCKT brenda modeleve të prodhuesit për përdorim me redaktorët e tabelës opamp2 Pin dhe Attribute të LTspice për të përdorur pjesët e prodhuesit brenda simulimeve tuaja.

Hapi 1: Shkarkoni modelet SPICE të disponueshme për LMV321 Op-amp nga shitësit e çipave dhe vendosni në Drejtorinë e Re

Modelet SPICE të Prodhimit

Ne do të përfshijmë tre modele SPICE të bazuara në op-amp LMV321 në këtë tutorial. Ndiqni ndërsa përshkruaj hapat.

Krijoni një dosje për skemat, simbolet dhe modelet tuaja të ardhshme LTspice. Unë do t'i referohem kësaj drejtorie si drejtoria jonë e punës që shkon përpara.

Vizitoni këto uebfaqe të shitësve të çipave për të nxjerrë modelet SPICE për op-amp LMV321:

• Uebfaqja e TI (përdor modelin kombëtar të gjysmëpërçuesve PSPICE): LMV321
• Makromodelet e Përforcuesve Operacional Maxim: LMX321
• STMicroelectronics Macromodels: LMV3x opamp Macromodel

Shihni tre diagramet e shoqëruara për skedarë të veçantë për t'u shkarkuar që nga shkrimi i këtij udhëzuesi. Në të ardhmen mund t'ju duhet të kërkoni emrat e modeleve nëse ato janë zhvendosur nga shitësit e çipave në ueb faqe të reja.

Për TI dhe STMicro ju do të kopjoni modelin nga skedarët zip të shkarkuar në drejtorinë tuaj të punës. Për modelin Maxim ju duhet të klikoni me të djathtën në skedarin LMX321. FAM në faqen e tyre të internetit dhe ta ruani atë në drejtorinë tuaj të punës LTspice.

Në fund të këtij hapi duhet të keni këto tre skedarë të modelit të erëzave në drejtorinë tuaj të punës:

• LMV321. MOD
• LMX321. FAM
• LMV3x_macromodel.mod

Secila prej këtyre skedarëve mund të hapet me një redaktues teksti për të parë një strukturë të zakonshme:

• dokumentacioni në krye,
• Komanda SUBCKT,
• komandat e erëzës duke ndërtuar modelin.

Hapi 2: Hapni Simbolin Generic 5-pin LTspice Opamp2.asy

Opamp2.asy është i ripërdorshëm

Nga menyja Skedari LTspice Hapni simbolin opamp2.asy nga drejtoria juaj e instalimit.

Për instalimin e paracaktuar të Windows kjo do të ishte:

C -> LTC -> LTspiceXVII -> lib -> sym -> Opamps -> opamp2.asy

Simboli opamp2 nuk ka model op-amp të caktuar për të. Pra, nuk do të funksionojë në një simulim. Për këtë arsye është një bllok i mirë fillestar pasi përmban vizatimin dhe lidhjet për ne për të krijuar ndonjë op-amp që përdor pesë kunjat e zakonshme:

1. Në+
2. Në-
3. V+
4. V-
5. Jashtë

Kini kujdes që të mos hapni një nga këto skedarë të ngjashëm simbolik gabimisht:

• opamp.asy (e ngjashme me opamp2.asy por pa dy kunjat e energjisë)
• UniversalOpamp2.asy (një opamp plotësisht funksional me model gjenerik)

Hapi 3: Verifikoni Renditjen e Simbolit të Opamp2.asy përputhet me informacionin e lidhjes së LMV321. SUBCKT

Caktimi i Tabelës me Pin duke përdorur. SUBCKT

Hapni modelin opamp LMV321 të ruajtur më parë si LMV321. MOD në drejtorinë tuaj të punës duke përdorur redaktuesin tuaj të preferuar të tekstit. Pranë majës mund të gjejmë deklaratën. SUBCKT.

Një. SUBCKT përcakton një listë të ripërdorshme SPICE - e ngjashme me një funksion me emrin e tij dhe parametrat e lidhur në gjuhët e softuerit. Sintaksa e nën-qarkut për një op-amp të furnizuar nga një prodhues duket si kjo:

. SUBCKT

Me Me Me deklarata elementare…

. FINDET

Emri i op-amp është referenca e jashtme për emrin e op-amp dhe 5 N janë një listë e lidhjeve elektrike të porositura me op-amp siç përshkruhet drejtpërdrejt mbi komandën. SUBCKT. Lidhjet elektrike mund të jenë në çdo rend por simboli ynë opamp2 merr këtë renditje:

1. hyrje jo-përmbysëse (Në+)
2. përmbysja e hyrjes (In-)
3. furnizim me energji pozitive (V+, Vss)
4. furnizim me energji negative (V-, Vee)
5. dalje (Jashtë)

Hapni simbolin LMV321.asy në drejtorinë tonë të punës brenda LTspice dhe shikoni Pin Table për të hartuar emrat e lidhjeve në. SUBCKT me emrat e lidhjeve në simbolin tonë:

Shikoni -> Tabela e Pin

Të gjitha lidhjet elektrike janë tashmë në rendin e duhur për Tabelën tonë të LTspice Pin, nga 1 në 5 si kjo:

• hyrje jo-përmbysëse (Në+) = 1
• përmbysja e hyrjes (In-) = 2
• furnizimi me energji pozitive (V+) = 3
• furnizimi me energji negative (V-) = 4
• dalja (Jashtë) = 5

Pra, nuk do të na duhet të bëjmë ndonjë ndryshim në Tabelën Pin të simbolit.

Hapi 4: Krijoni atributet për simbolin e ri LMV321 dhe ruani skedarin si LMV321.asy

Simboli Opamp Caktimi i Atributit

Një hap i fundit para se të ruani skedarin e simbolit është të emërtoni simbolin duke përdorur Redaktuesin e Atributeve. Ne do të përdorim të njëjtin emër siç tregohet në rreshtin. SUBCKT:

GJV 321

Hapni Redaktorin e Atributeve nga menyja:

Ndrysho -> Atributet -> Ndrysho Atributet

Bëni ndryshimet e mëposhtme:

• Ndryshoni vlerën në: LMV321 (përdorni të njëjtin emër si në rreshtin e komandës. SUBCKT)
• Ndrysho Përshkrimin në: Përfshini LMV321. MOD në skemë (më shumë për këtë më vonë)

Klikoni OK dhe ruani opamp2.asy si LMV321.asy në drejtorinë tuaj të punës.

Shënime:

• Lini X pranë Parashtesës për të treguar që simboli do të shfaqet në mënyrë skematike,
• Lini Llojin e Simbolit si Qelizë në mënyrë që skedari model të interpretohet saktë,
• Mos e ruani simbolin e modifikuar opamp2.asy në bibliotekën LTspice ose skema të tjera që mund të mbështeten në këtë skedar mund të jenë të korruptuara,
• Nëse e keni bërë këtë gabim (si unë një herë), mund të rivendosni skedarin origjinal opamp2.asy me një sinkronizim të ri duke përdorur komandën: Tools -> Sync Release.

Drejtoria juaj e punës duhet të ketë këto skedarë tani:

• LMV321. lehtë
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Hapi 5: Krijoni Skema Testi dhe Simuloni Performancën e LMV321 Op-amp

Testoni LMV321 Op-amp Model në një Simulim

Hapni një skemë të re nga brenda LTspice: Skedar -> Skema e re

Ne do të krijojmë një qark testi op-amp bazuar në një përforcues jo përmbysës me një fitim prej 2:

Fitimi = 1 + Rf / Rin

Shtoni përbërësin tonë të sapo krijuar LMV321.asy nga drejtoria juaj e punës duke përdorur komandën e komponentit të menysë së shiritit LTspice.

Këshillë: Shumë përdorues të LTspice nuk janë të vetëdijshëm se duhet të ndryshojnë drejtorinë e simbolit në drejtorinë e tyre të punës. Për të menaxhuar qasjen në skedarët e rinj, kaloni artikullin "Drejtoria kryesore" në drejtorinë e tyre të punës.

Furnizoni op-amp me një furnizim 5 volt duke përdorur komponentin e tensionit.

Testoni op-amp me impulse të përsëritura që variojnë midis 0.2 dhe 2.3 volt në hyrjen jo-përmbysëse duke përdorur një përbërës të dytë të tensionit.

Krijoni një analizë kalimtare mbi një interval prej 500 mikrosekondash duke përdorur menunë e shiritit LTspice. Komanda e direktivës së SPICE.

Rritni performancën e simulimit me opsionet e mëposhtme me komandën. OP:

.zgjedhjet gmin = 1e-10 abstol = 1e-10

.options plotwinsize = 0

Ku:

• Gmin (parandaloni që nyjet të notojnë duke përcaktuar një përçueshmëri të vogël në pajisjet jo-lineare)
• Abstol (kufizoni tolerancën për rrymat kudo në qark)
• plotwinsize (kontrolli i kompresimit ku 0 nuk tregon kompresim)

Shtoni një titull në skemën tonë duke përdorur menunë e shiritit të tekstit:

Modeli kombëtar i gjysmëpërçuesve LMV321: Përforcues jo-përmbysës

Ruani skemën në drejtorinë tuaj të punës si: test_LMV321.asc

Drejtoni simulimin për modelin Kombëtar të Gjysmëpërçuesve LMV321 të shkarkuar nga faqja e internetit e TI:

Klikoni ikonën Run në menunë e shiritit LTspice

Matni V (jashtë) dhe V (Në+) duke përdorur kursorin tuaj mbi telat e lidhur

Vini re se fitimi tregohet si 2, siç parashikuam më lart.

Drejtoria juaj e punës duhet të ketë këto skedarë tani:

• test_LMV321.asc
• LMV321. lehtë
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Hapi 6: Krijoni Simbolin LMX321 Duke filluar Nga Simboli LMV321

Krijo Simbol LMX321.asy me Atribute të Sakta dhe Lista Pin / Rendi Netlist

Shkoni te drejtoria juaj e punës dhe hapni modelin LMX321. FAM me redaktuesin tuaj të preferuar të tekstit për të parë informacionin. SUBCKT (shiko diagramin). Ne përsërisim dy hapat e fundit për të ndërtuar një komponent të ri op-amp dhe qark testimi.

Hapni simbolin tonë të krijuar më parë LMV321.asy nga LTspice i vendosur në drejtorinë tuaj të punës:

Skedar -> Hap -> LMV321.asy

Shënim: Nëse nuk e keni krijuar simbolin LMV321.asy më herët, në vend të tij mund të hapni simbolin opamp2.asy.

Përdorni Editorin e Atributeve për të ndryshuar simbolin Vlera dhe Përshkrimi (shiko diagramin):

Ndrysho -> Atributet -> Redaktues i atributeve

• Vlera: LMX321
• Përshkrimi: Përfshini LMX321. FAM në skemë

Kliko OK

Përdorni Tabela Pin për të ndryshuar rendin e lidhjeve për të rreshtuar saktë me komandën. SUBCKT (shiko diagramin):

Shikoni -> Tabela e Pin

Lista e lidhjeve nga 1 në 5 është në një renditje të ndryshme nga lista për op-amp-in tonë të mëparshëm LMV321 kështu që do të na duhet të ndryshojmë Pin Table për simbolin LMX321 si më poshtë:

• Në+ = 1
• Në- = 3
• V+ (Vcc) = 5
• V- (Vee) = 2
• Jashtë = 4

Kliko OK

Pse? Në përshkrimin. SUBCKT brenda modelit gjejmë se In+ është caktuar në "1" kështu që ne caktojmë In+ në 1 në Pin Table -in tonë. Por In- caktohet në "3" në përshkrimin. SUBCKT kështu që ne caktojmë In- në 3 në Pin Table-in tonë. Dhe kështu me radhë

Ruani simbolin e ri në drejtorinë tuaj të punës si LMX321.asy

Drejtoria juaj e punës duhet të ketë këto skedarë tani:

• test_LMV321.asc
• LMX321. lehtë
• LMV321. lehtë
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Hapi 7: Ripërdorimi Skematik i Testit dhe Simuloni Performancën e LMX321 Op-amp

Testoni modelin Op-amp LMX321 në një simulim

Hapni qarkun tonë të mëparshëm të provës dhe ndryshoni referencat op-amp në LMX321:

Skedar -> Hap -> test_LMV321.asc

Fshini referencën për op-amp LMV321 në skemën tonë.

Përdorni opsionin e komponentit në menunë e shiritit LTspice për të vendosur op-amp LMX321.asy.

Zëvendësoni referencën ndaj modelit duke klikuar me të djathtën në komandën. INC në vizatimin skematik me:

. INC LMX321. FAM

Zëvendësoni titullin për të pasqyruar qëllimin tonë të ri skematik:

Modeli Maxim LMX321: Përforcues jo-përmbysës

Të gjithë elementët e tjerë të skemës do të mbeten të njëjta.

Ruani skemën në drejtorinë tuaj të punës si test_LMX321.asc

Drejtoni simulimin për modelin op-amp Maxim LMX321

Klikoni ikonën Run në menunë e shiritit LTspice

Matni V (jashtë) dhe V (Në+) duke përdorur kursorin mbi telat e lidhur

Vini re se fitimi tregohet si 2, siç parashikuam më lart.

Drejtoria juaj e punës duhet të ketë këto skedarë tani:

• test_LMX321.asc
• test_LMV321.asc
• LMX321. lehtë
• LMV321. lehtë
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Hapi 8: Krijoni Simbolin LMV3x Duke filluar Nga Simboli LMV321

Krijo simbol LMV3x.asy me atribute të sakta dhe Tabela Pin

Shkoni te drejtoria juaj e punës dhe hapni modelin LMV3x_macromodel.mod me redaktuesin tuaj të preferuar të tekstit për të parë informacionin. SUBCKT (shiko diagramin).

Hapni simbolin tonë të krijuar më parë LMV321.asy nga LTspice i vendosur në drejtorinë tuaj të punës:

Skedar -> Hap -> LMV321.asy

Shënim: Nëse nuk e keni krijuar simbolin LMV321.asy më herët, në vend të tij mund të hapni simbolin opamp2.asy.

Përdorni Editorin e Atributeve për të ndryshuar simbolin Vlera dhe Përshkrimi (shiko diagramin):

Ndrysho -> Atributet -> Redaktues i atributeve

• Vlera: LM3x
• Përshkrimi: Përfshini LMV3x_macromodel.mod në skemë

Kliko OK

Përdorni Tabela Pin për të ndryshuar rendin e lidhjeve për të rreshtuar saktë me komandën. SUBCKT (shiko diagramin):

Shikoni -> Tabela e Pin

Lista e lidhjeve nuk ka numra dhe parametrat janë në një rend tjetër të ndryshëm nga lista për dy op-ampët e mëparshëm. SUBCKT. Nuk ka nevojë për shënime numerike në komandën. SUBCKT, por ne do të duhet të ndryshojmë Pin Table për simbolin LM3x që të rreshtohet me rendin tonë origjinal opamp2.asy si më poshtë:

• Në+ = 2
• Në- = 1
• V+ (Furnizimi me energji pozitive) = 4
• V- (Furnizimi me energji negative) = 5
• Jashtë = 3

Kliko OK

Pse? Përshkrimi. SUBCKT i 5 kunjave është në një rend të veçantë. Marrim hyrjen e parë të jetë pin 1, i cili është parametri Inverting Input (In-). Pra, shënojmë hyrjen duke përdorur Tabelën Pin si numër 1. Hyrja e dytë do të jetë kunja 2, e cila emërtohet si Input Jo-Inverting (In+). Pra, shënojmë hyrjen In+ duke përdorur Pin Table si numrin 2. Dhe kështu me radhë

Ruani simbolin e ri në drejtorinë tuaj të punës si LMV3x.asy Drejtoria juaj e punës duhet të ketë këto skedarë tani:

• test_LMV321.asc
• LMV3x1. lehtësi
• LMX321. lehtë
• LMV321. lehtë
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Hapi 9: Ripërdorimi Skematik i Testit dhe Simuloni Performancën e LMV3x Op-amp

Modeli i plotë LMV3 Op-amp dhe Testimi në një Simulim

Hapni qarkun tonë origjinal të provës dhe ndryshoni referencat op-amp në LMV3x:

Skedar -> Hap -> test_LMV321.asc

Fshini referencën për op-amp LMV321 në skemën tonë.

Përdorni opsionin e komponentit në menunë e shiritit LTspice për të vendosur op-amp LMV3x.asy

Zëvendësoni referencën ndaj modelit duke klikuar me të djathtën në komandën. INC në vizatimin skematik me:

. INC LMV3x_makromodel.mod

Zëvendësoni titullin për të pasqyruar qëllimin tonë të ri skematik:

Modeli STMicroelectronics LM3x: Përforcues jo-përmbysës

Të gjithë elementët e tjerë të skemës do të mbeten të njëjta.

Ruani skemën e modifikuar si test_LMV3x.asc në drejtorinë tuaj të punës.

Drejtoni simulimin për modelin op-amp STMicroelectronics LMV3x

Klikoni ikonën Run në menunë e shiritit LTspice

Matni V (jashtë) dhe V (Në+) duke përdorur kursorin mbi telat e lidhur

Vini re se fitimi tregohet si 2, siç parashikuam më lart.

Drejtoria juaj e punës duhet të ketë këto skedarë tani:

• test_LMV3x.asc
• test_LMX321.asc
• test_LMV321.asc
• LMX321. lehtë
• LMV321. lehtë
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Hapi 10: Krahasoni performancën e modelit dhe vërejtjet përfundimtare

Rishikoni modelet e simulimit në një qark rrymë në tension

Simulimet op-amp të amplifikatorit jo-përmbysës që kemi eksploruar deri më tani tregojnë rezultate të qëndrueshme për secilin nga tre modelet. Gjegjësisht një fitim i tensionit prej 2, siç e parashikuam.

Unë do të doja të ju lënë me një tjetër simulim qark duke përdorur secilin nga tre modelet. Një konvertues i projektuar "dobët" i rrymës në tension. Skema tregon një Vout = Iin * R1 të parashikuar.

Për gabimin minimal për shkak të rrymës së paragjykimit, vlera e sugjeruar për R2 duhet të jetë e njëjtë me R1. Në qarkun tim unë përdor qëllimisht një vlerë shumë më të ulët për R2 në një përpjekje për të ekspozuar dallimet e modeleve jashtë praktikave normale të projektimit. Simulimi gjithashtu duhet të na ndihmojë të përfytyrojmë gabimin e dobët të projektimit të parashikuar përmes variancës në paragjykim sepse R1 dhe R2 nuk janë të njëjtë.

Në tre simulimet, Maxim LMX321 funksionon më ndryshe në atë që Vout duket i ulët dhe nuk ka ndryshim në paragjykim ose zile. Ndërsa dy modelet e tjera, LMV3x e STMicro dhe LMV321 e National Semi tregojnë rezultatet e pritshme të Vout së bashku me disa ndryshime në variancë në paragjykime ose sjellje zile.

Në përfundim

Unë kam treguar tre metoda të ndryshme të hasura gjatë importimit të modeleve op-amp të prodhuesit duke përdorur familjen LMV321 për LTspice. Ne rishikuam modelin Kombëtar të Gjysmëpërçuesve LMV321 nga uebfaqja e TI -së, modeli STMicroelectronics LMV3x dhe modeli MAXIM LMX321. Këto tri metoda duhet t'ju ndihmojnë të importoni modele op-amp për çdo pjesë tjetër duke përdorur komandën. SUBCKT të modelit së bashku me atributet e LTspices dhe redaktorët e Tabelës.

Unë kam treguar gjithashtu se disa modele performojnë më mirë se të tjerët siç është demonstruar me skemën e konvertuesit të tensionit në rrymë. Testimi i dy ose më shumë modeleve në modelet tuaja të simulimit mund t'ju ndihmojë të merrni rezultate më të besueshme për nevojat tuaja.

Referencat:

Shkarkimi dhe Dokumentacioni LTspice

www.analog.com/sq/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

Grupi LTspice - Grupet Yahoo: shumë skedarë të ndarë, mbështetje aktive për pyetje

grupe.yahoo.com/neo/groups/LTspice/info

Fletë referimi e shpejtë SPICE v1.0, Standford EE133 - Dimër 2001: referencë në. SUBCKT pp7-8

web.stanford.edu/class/ee133/handouts/general/spice_ref.pdf

Koleksioni i Qarkut Op Amp: Aplikimi Kombëtar i Gjysmëpërçuesve Shënim 31, Shtator 2002: referencë për amplifikatorin jo-përmbysës dhe qarqet op-amp të konvertimit të rrymës në tension

www.ti.com/ww/en/bobpease/assets/AN-31.pdf

Të gjithë skedarët në lidhje me këtë udhëzues janë në dispozicion për shkarkim si një skedar zip më poshtë.

ltspice_lmv321_simulation_files.zip