LTSpice-də Çip Satıcısı Op-Amp Modelindən Necə istifadə olunur: 10 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Giriş

LTspice, həm Windows, həm də Mac OS X -də işləyən sxematik ələ keçirmə, dalğa forması görüntüləyicisi və bir çox təkmilləşdirmələri olan pulsuz bir SPICE simulyasiya proqram vasitəsidir. PCB prototipini tərtib etməzdən əvvəl dövrə davranışını araşdırmaq və laboratoriyam üçün yeni sxemləri tez bir zamanda sınamaq üçün istifadə edirəm (Çap Circuit Board) dizaynı. Analog Cihazlar, Yahoo -nun LTspice Dəstək Qrupu və çip satıcıları tərəfindən təqdim edilən ən çox yayılmış SPICE modelləri ilə uyğunluğu sayəsində öyrənmə əyrisini fəth etmək asandır.

Bu Təlimat, rəsmdə göstərildiyi kimi sadə bir gücləndirici sxemini yaratmaq üçün üç fərqli çip istehsalçısından bir LMV321 op-amp modelini daxil etməklə LTspice ilə təchiz edilmiş komponent kitabxanasının hüdudlarından kənara çıxmağı göstərəcəkdir. Bu modellərin hər biri, LTspice -də müxtəlif satıcı veb saytlarından verilən çoxlu komponent modelləri ilə istifadə üçün mövcud olan fərqli üsulları vurğulayır. Bu modellərin hər biri fərqli performans xüsusiyyətlərinə malikdir. Bu performans problemlərini vurğulamaq üçün bu üç modeli Cərəyan-Gərginlik dizaynında yenidən istifadə edirəm.

Hədəf auditoriyası, komponentləri sxematik olaraq yerləşdirmək və simulyasiya etmək təcrübəsi olanlardır. Bu təlimatın sonunda LTspice -in opamp2 Pin Cədvəli ilə istifadə etmək üçün istehsalçı modellərində. SUBCKT əmrini necə şərh edəcəyinizi və simulyasiyalarınızda istehsalçı hissələrindən istifadə etmək üçün Attribute redaktorlarını öyrənəcəksiniz.

Addım 1: LMV321 Op-amp üçün Mövcud SPICE Modellərini Çip Satıcılarından Yükləyin və Yeni Kataloqda Yerləşdirin

İstehsalın SPICE Modelləri

Bu təlimatda LMV321 op-amp əsasında üç SPICE modelini birləşdirəcəyik. Adımları təsvir edərkən izləyin.

Qarşıdakı LTspice sxemləri, simvolları və modelləri üçün bir qovluq yaradın. Gələcəkdə işləyən kataloq olaraq bu qovluğa müraciət edəcəyəm.

LMV321 op-amp üçün SPICE modellərini çıxarmaq üçün bu çip satıcısı veb saytlarını ziyarət edin:

• TI veb saytı (Milli Yarıiletken PSPICE Modelindən istifadə edir): LMV321
• Maksimum Əməliyyat Gücləndiriciləri Makromodellər: LMX321
• STMicroelectronics Macromodels: LMV3x opamp Macromodel

Bu təlimat yazılarkən yüklənəcək xüsusi sənədlər üçün əlaqəli üç diaqrama baxın. Gələcəkdə çip satıcıları tərəfindən yeni veb səhifələrə köçürülsə, model adlarını axtarmalı ola bilərsiniz.

TI və STMicro üçün modeli yüklənmiş zip fayllarından iş kataloqunuza kopyalayardınız. Maxim modeli üçün veb saytındakı LMX321. FAM faylını sağ vurub LTspice iş qovluğunda saxlayardınız.

Bu addımın sonunda iş qovluğunda bu üç ədviyyat modeli faylına sahib olmalısan:

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

Ümumi bir quruluş görmək üçün bu faylların hər biri mətn redaktoru ilə açıla bilər:

• yuxarıdakı sənədlər,
• . SUBCKT əmri,
• modeli qurmağa əmr verir.

Addım 2: Ümumi 5 pinli LTspice Opamp2.asy Simvolunu açın

Opamp2.asy Yenidən İstifadə Edilə bilər

LTspice Fayl menyusundan quraşdırma qovluğundan opamp2.asy simvolunu açın.

Windows standart quraşdırma üçün bu belə olacaq:

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

Opamp2 simvolunun ona təyin edilmiş op-amp modeli yoxdur. Beləliklə, simulyasiya ilə işləməyəcək. Bu səbəbdən yaxşı bir başlanğıc blokudur, çünki beş ümumi sancağı istifadə edən hər hansı bir op-amp yaratmağımız üçün rəsm və bağlantıları ehtiva edir:

1. + -Da
2. Daxilində
3. V+
4. V-
5. Çıxdı

Bu bənzər simvol fayllarından birini səhvən açmamağa diqqət edin:

• opamp.asy (opamp2.asy -yə bənzəyir, lakin iki güc pimi olmadan)
• UniversalOpamp2.asy (ümumi modeli olan tam işlək bir opamp)

Addım 3: Opamp2.asy Simvol Pin Sifarişinin LMV321 ilə uyğun olduğunu yoxlayın. SUBCKT Pin Əlaqəsi Məlumatı

. SUBCKT istifadə edərək Cədvəl Təyinatını Pin edin

Əvvəllər LMV321. MOD olaraq saxlanılan LMV321 opamp modelini sevdiyiniz mətn redaktorundan istifadə edərək iş kataloqunuzda açın. Üstə yaxın. SUBCKT ifadəsini tapa bilərik.

. SUBCKT, proqram dillərində adı və əlaqəli parametrləri olan bir funksiyaya bənzər, təkrar istifadə edilə bilən SPICE netlistini təyin edir. İstehsalçı tərəfindən verilən bir op-amp üçün alt sxem sintaksisi belə görünür:

. SUBCKT

… element ifadələri …

. SONLAR

Op-amp adı, op-amp adına xarici istinaddır və 5 N-lər birbaşa yuxarıda göstərildiyi kimi op-amp üçün sifariş edilmiş elektrik əlaqələrinin siyahısıdır. SUBCKT əmri. Elektrik əlaqələri istənilən qaydada ola bilər, lakin opamp2 simvolumuz bu əmri qəbul edir:

1. ters çevrilməyən giriş (In+)
2. tərs giriş (In-)
3. müsbət enerji təchizatı (V+, Vss)
4. mənfi enerji təchizatı (V-, Vee)
5. çıxış (Çıxış)

LTspice daxilindəki iş kataloqumuzda LMV321.asy simvolunu açın və. SUBCKT -dakı bağlantı adlarını simvolumuzdakı bağlantı adlarına uyğunlaşdırmaq üçün Pin Cədvəlinə baxın:

Bax -> Cədvəli Pin et

Bütün elektrik əlaqələri LTspice Pin Cədvəlimiz üçün 1 -dən 5 -ə qədər düzgün qaydada qurulmuşdur:

• ters çevrilməyən giriş (+ilə) = 1
• ters giriş (In-) = 2
• müsbət enerji təchizatı (V+) = 3
• mənfi enerji təchizatı (V-) = 4
• çıxış (Çıxış) = 5

Beləliklə, simvolun Pin Cədvəlində heç bir dəyişiklik etmək məcburiyyətində qalmayacağıq.

Addım 4: Yeni LMV321 Simvolu üçün Xüsusiyyətlər yaradın və Faylı LMV321.asy olaraq qeyd edin

Opamp Simvolu Xüsusiyyət Təyinatı

Simvol faylını saxlamadan əvvəl son bir addım, Xüsusiyyətlər Redaktorundan istifadə edərək simvolu adlandırmaqdır.. SUBCKT sətrində göstərildiyi kimi eyni adı istifadə edəcəyik:

LMV321.

Menyudan Xüsusiyyət Redaktorunu açın:

Redaktə et -> Xüsusiyyətlər -> Xüsusiyyətləri redaktə et

Aşağıdakı dəyişiklikləri edin:

• Dəyəri dəyişdirin: LMV321 (. SUBCKT əmr satırında olduğu kimi eyni adı istifadə edin)
• Təsviri dəyişdirin: LMV321. MOD -u sxematik olaraq daxil edin (bu barədə daha sonra)

OK düyməsini basın və opamp2.asy -ni LMV321.asy olaraq iş qovluğunuzda qeyd edin.

Qeydlər:

• Simvolun sxematik olaraq göstəriləcəyini göstərmək üçün X kodunu Prefiksin yanında buraxın.
• Model faylının düzgün təfsir edilməsi üçün Symbol Type -ı Cell olaraq buraxın,
• Dəyişdirilmiş opamp2.asy simvolunu LTspice kitabxanasına geri saxlamayın və ya bu fayla güvənə biləcək digər sxemlər pozula bilər,
• Bu səhv etmisinizsə (bir dəfə etdiyim kimi), orijinal opamp2.asy faylını əmrdən istifadə edərək yenidən sinxronizasiya edərək bərpa edə bilərsiniz: Alətlər -> Sinxron buraxılması.

İşçi qovluğunuzda indi bu fayllar olmalıdır:

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

Addım 5: Test Şeması yaradın və LMV321 Op-amp-in performansını simulyasiya edin

LMV321 Op-amp modelini bir simulyasiyada sınayın

LTspice daxilində yeni bir sxem açın: Fayl -> Yeni Şematik

2 qazancla ters çevrilməyən gücləndiriciyə əsaslanan bir op-amp test dövrəsi yaradacağıq:

Qazanma = 1 + Rf / Rin

LTspice lent menyu komponenti əmrini istifadə edərək yeni yaradılmış LMV321.asy komponentimizi iş kataloqunuzdan əlavə edin.

İpucu: Bir çox LTspice istifadəçisi simvol qovluğunu işçi qovluğuna dəyişdirməli olduqlarının fərqində deyil. Yeni fayllara girişi idarə etmək üçün "Top Directory" maddəsini işçi qovluğuna keçirin.

Gərginlik komponentini istifadə edərək, op-ampi 5 voltluq bir enerji təchizatı ilə gücləndirin.

İkinci bir gərginlik komponentindən istifadə edərək, 0,2 ilə 2,3 volt arasında dəyişməyən girişə qədər təkrarlanan impulslarla op-ampi sınayın.

LTspice lent menyusundan istifadə edərək 500 mikrosaniyə aralığında keçici bir analiz qurun. SPICE direktiv əmrini açın.

. OP əmri ilə aşağıdakı variantlarla simulyasiya performansını artırın:

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

. variantları plotwinsize = 0

Harada:

• Gmin (xətti olmayan qurğular arasında kiçik bir keçiricilik təyin edərək düyünlərin üzməsini maneə törədir)
• Abstol (dövrənin hər hansı bir yerindəki cərəyanlar üçün tolerantlığı məhdudlaşdırın)
• plotwinsize (0 -un uyğun olmadığını göstərdiyi sıxılma nəzarəti)

Mətn lent menyusundan istifadə edərək sxemimizə bir başlıq əlavə edin:

Milli Yarımkeçirici LMV321 modeli: Ters çevrilməyən gücləndirici

Şematik sənədini iş qovluğunuza qeyd edin: test_LMV321.asc

TI veb saytından yüklənmiş National Semiconductor LMV321 modeli üçün simulyasiyanı işə salın:

LTspice lent menyusundakı Çalış simgesini basın

Kursorunuzu əlaqəli tellər üzərindən istifadə edərək V (kənar) və V (In+) ölçün

Qeyd edək ki, qazanc yuxarıda proqnozlaşdırdığımız kimi 2 olaraq göstərilir.

İşçi qovluğunuzda indi bu fayllar olmalıdır:

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

Addım 6: LMV321 Simvolundan başlayaraq LMX321 Simvolu yaradın

Doğru Xüsusiyyətləri və Pin Siyahısı / Netlist Sifarişi ilə LMX321.asy simvolu yaradın

İşçi qovluğunuza gedin və LMX321. FAM modelini sevdiyiniz mətn redaktoru ilə açın. SUBCKT məlumatlarını görmək üçün (diaqrama baxın). Yeni bir op-amp komponenti və test dövrəsi qurmaq üçün son iki addımı təkrar edirik.

İşçi qovluğunuzda yerləşən LTspice -dən əvvəllər yaradılmış LMV321.asy simvolumuzu açın:

Fayl -> Açıq -> LMV321.asy

Qeyd: LMV321.asy simvolunu əvvəllər yaratmadınızsa, bunun əvəzinə opamp2.asy simvolunu aça bilərsiniz.

Dəyər və Təsvir simvolunu dəyişdirmək üçün Xüsusiyyətlər Redaktorundan istifadə edin (diaqrama baxın):

Redaktə et -> Xüsusiyyətlər -> Xüsusiyyətlər redaktoru

• Qiymət: LMX321
• Təsvir: LMX321. FAM -ı sxematik olaraq daxil edin

OK düyməsini basın

. SUBCKT əmrinə düzgün uyğunlaşmaq üçün əlaqə sırasını dəyişdirmək üçün Pin Cədvəlindən istifadə edin (diaqrama baxın):

Bax -> Cədvəli Pin et

1-dən 5-ə qədər olan əlaqə siyahısı, əvvəlki LMV321 op-amp-in siyahısından fərqli bir sıradadır, buna görə LMX321 simvolu üçün Pin Cədvəlini aşağıdakı kimi dəyişdirməliyik:

• + = 1 -də
• In- = 3
• V+ (Vcc) = 5
• V- (Vee) = 2
• Çıxış = 4

OK düyməsini basın

Niyə? Modeldəki. SUBCKT təsvirində In+ "1" ə təyin olunduğunu görürük, buna görə Pin Cədvəlimizdə In+ 1 təyin edirik. Lakin In-. SUBCKT təsvirində "3" olaraq təyin olunur, buna görə Pin Cədvəlimizdə In-3-ə təyin edirik. Və s

Yeni simvolu LMX321.asy olaraq iş qovluğunuza qeyd edin

İşçi qovluğunuzda indi bu fayllar olmalıdır:

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

Addım 7: Test Şemasını yenidən istifadə edin və LMX321 Op-amp-in performansını simulyasiya edin

LMX321 Op-amp modelini bir simulyasiyada sınayın

Əvvəlki test dövrəmizi açın və LMX321 üçün op-amp istinadlarını dəyişdirin:

Fayl -> Aç -> test_LMV321.asc

Şematik olaraq LMV321 op-amp istinadını silin.

LMX321.asy op-amp yerləşdirmək üçün LTspice lent menyusundakı komponent seçimindən istifadə edin.

Şematik rəsmdə. INC əmrini sağ tıklayaraq modelə istinadı aşağıdakılarla əvəz edin:

. INC LMX321. FAM

Yeni sxematik məqsədimizi əks etdirmək üçün başlığı dəyişdirin:

Maxim LMX321 modeli: Ters çevrilməyən gücləndirici

Şemanın bütün digər elementləri eyni qalacaq.

Şematik məlumatı iş qovluğunuzda test_LMX321.asc olaraq qeyd edin

Maxim LMX321 op-amp modeli üçün simulyasiyanı işə salın

LTspice lent menyusundakı Çalış simgesini basın

Kursorunuzu əlaqəli tellər üzərindən istifadə edərək V (Çıxış) və V (In+) ölçün

Qeyd edək ki, qazanc yuxarıda proqnozlaşdırdığımız kimi 2 olaraq göstərilir.

İşçi qovluğunuzda indi bu fayllar olmalıdır:

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

Addım 8: LMV321 Simvolundan başlayaraq LMV3x Simvolu yaradın

Doğru Xüsusiyyətləri və Pin Cədvəli ilə LMV3x.asy simvolu yaradın

İşçi qovluğunuza gedin və. SUBCKT məlumatlarını görmək üçün LMV3x_macromodel.mod modelini sevdiyiniz mətn redaktoru ilə açın (diaqrama baxın).

İşçi qovluğunuzda yerləşən LTspice -dən əvvəllər yaradılmış LMV321.asy simvolumuzu açın:

Fayl -> Açıq -> LMV321.asy

Qeyd: LMV321.asy simvolunu əvvəllər yaratmadınızsa, bunun əvəzinə opamp2.asy simvolunu aça bilərsiniz.

Dəyər və Təsvir simvolunu dəyişdirmək üçün Xüsusiyyətlər Redaktorundan istifadə edin (diaqrama baxın):

Redaktə et -> Xüsusiyyətlər -> Xüsusiyyətlər redaktoru

• Dəyər: LM3x
• Təsvir: LMV3x_macromodel.mod -u sxematik olaraq daxil edin

OK düyməsini basın

. SUBCKT əmrinə düzgün uyğunlaşmaq üçün əlaqə sırasını dəyişdirmək üçün Pin Cədvəlindən istifadə edin (diaqrama baxın):

Bax -> Cədvəli Pin et

Əlaqələr siyahısında nömrələr yoxdur və parametrlər əvvəlki iki op-amp. SUBCKT-in siyahısından fərqli olaraq başqa bir sıradadır.. SUBCKT əmrində sayısal girişlərə ehtiyac yoxdur, ancaq orijinal opamp2.asy sifarişimizlə uyğunlaşmaq üçün LM3x simvolu üçün Pin Cədvəlini dəyişdirməliyik:

• + = 2 -də
• In- = 1
• V+ (Müsbət Güc Təchizatı) = 4
• V- (Mənfi Güc Təchizatı) = 5
• Çıxış = 3

OK düyməsini basın

Niyə? 5 sancağın SUBCKT təsviri müəyyən bir sıradadır. İlk girişi Ters Giriş (Giriş) parametri olan pin 1 olaraq götürürük. Beləliklə, Pin Cədvəlini istifadə edərək Girişi 1 nömrəsi olaraq qeyd edirik. İkinci giriş, 2-ci pin olacaq, bu, Ters Olmayan Giriş (In+) olaraq etiketlənir. Beləliklə, Pin Cədvəlindən istifadə edərək In+ girişini 2 nömrəsi olaraq qeyd edirik

Yeni simvolu iş kataloqunuza LMV3x.asy olaraq qeyd edin İşçi qovluğunuzda indi bu fayllar olmalıdır:

• test_LMV321.asc
• LMV3x1.asy
• LMX321. asan
• LMV321. asan
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Addım 9: Test Şemasını yenidən istifadə edin və LMV3x Op-ampin Performansını Simulyasiya Edin

LMV3 Op-amp Modelini və Simulyasiyada Testi tamamlayın

Orijinal test dövrəmizi açın və LMV3x üçün op-amp istinadlarını dəyişdirin:

Fayl -> Aç -> test_LMV321.asc

Şematik olaraq LMV321 op-amp istinadını silin.

LMV3x.asy op-amp yerləşdirmək üçün LTspice lent menyusundakı komponent seçimindən istifadə edin

Şematik rəsmdə. INC əmrini sağ tıklayaraq modelə istinadı aşağıdakılarla əvəz edin:

. INC LMV3x_macromodel.mod

Yeni sxematik məqsədimizi əks etdirmək üçün başlığı dəyişdirin:

STMicroelectronics LM3x modeli: Ters çevrilməyən gücləndirici

Şemanın bütün digər elementləri eyni qalacaq.

Dəyişdirilmiş sxemini test_LMV3x.asc olaraq iş qovluğunda qeyd edin.

STMicroelectronics LMV3x op-amp modeli üçün simulyasiyanı işə salın

LTspice lent menyusundakı Çalış simgesini basın

Kursorunuzu əlaqəli tellər üzərindən istifadə edərək V (kənar) və V (In+) ölçün

Qeyd edək ki, qazanc yuxarıda proqnozlaşdırdığımız kimi 2 olaraq göstərilir.

İşçi qovluğunuzda indi bu fayllar olmalıdır:

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

Addım 10: Model performansını və yekun qeydləri müqayisə edin

Gərginlik Dövründə Simulyasiya Modellərini Nəzərdən keçirin

İndiyə qədər araşdırdığımız ters çevrilməyən gücləndirici op-amp simulyasiyaları üç modelin hər biri üçün ardıcıl nəticələr göstərir. Yəni proqnozlaşdırdığımız kimi 2 ədəd bir gərginlik artımı.

Sizə üç modeldən hər birini istifadə edərək daha bir dövrə simulyasiyası buraxmaq istərdim. "Zəif" dizayn edilmiş bir gərginlik çeviricisi. Sxemada proqnozlaşdırılan Vout = Iin * R1 göstərilir.

Yanlış cərəyan səbəbiylə minimum səhv üçün R2 üçün təklif olunan dəyər R1 ilə eyni olmalıdır. Dövrümdə, normal dizayn təcrübələri xaricində model fərqlərini ortaya çıxarmaq üçün bilərəkdən R2 üçün daha aşağı bir dəyər istifadə edirəm. Simulyasiya, R1 və R2 eyni olmadığından, önyargının dəyişkənliyi ilə proqnozlaşdırılan zəif dizayn səhvini görselleştirmemize də kömək etməlidir.

Üç simulyasiyada Maxim LMX321, Vout -un aşağı görünməsi və qərəz və ya zəng çalması ilə fərqlənməməsi ilə ən fərqli şəkildə çıxış edir. Digər iki model, STMicro'nun LMV3x və National Semi'nin LMV321 modelləri, gözlənilən Vout nəticələrini göstərir və qərəzli və ya zəngli davranışdakı bəzi fərqlilikləri göstərir.

Sonda

LTspice üçün LMV321 ailəsindən istifadə edərək istehsalçı op-amp modellərini idxal edərkən qarşılaşdığım üç fərqli metodu göstərdim. TI -nin internet saytından National Semiconductor LMV321 modelini, STMicroelectronics LMV3x modelini və MAXIM LMX321 modelini nəzərdən keçirdik. Bu üç üsul, modelin. SUBCKT əmrini, LTspices-in Xüsusiyyətləri və Pin Cədvəl redaktorları ilə birlikdə hər hansı bir hissəsi üçün op-amp modellərini idxal etməyə kömək etməlidir.

Mən də göstərdim ki, bəzi modellər cərəyan çeviricisinin sxematik gərginliyi ilə göstərildiyi kimi digərlərindən daha yaxşı işləyir. Simulyasiya dizaynlarınızda iki və ya daha çox modeli sınamaq, ehtiyaclarınız üçün daha etibarlı nəticələr əldə etməyə kömək edə bilər.

İstinadlar:

LTspice Yükləmə və Sənədləşmə

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

LTspice qrupu - Yahoo Groups: paylaşılan çoxlu fayl, suallar üçün aktiv dəstək

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

SPICE Quick Referans v1.0, Standford EE133 - Qış 2001: istinad. SUBCKT p7-8

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

Op Amp Dövrə Kolleksiyası: Milli Yarımkeçirici Tətbiq Qeyd 31, Sentyabr 2002: ters çevrilməyən gücləndiriciyə və gərginliyə çevrilən op-amp dövrələrinə cərəyan

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

Bu təlimatla əlaqəli bütün fayllar aşağıda bir zip faylı olaraq yüklənə bilər.

ltspice_lmv321_simulation_files.zip