請問各位大大有關跑OPAMP模擬的問題 ~~~

ccmake23

請教各位大大
小弟在跑OP的模擬的時候有一些疑問
0 f6 e/ y9 Y' l0 K3 y6 z3 G甚是困惑
不知道有沒有大大可以幫小弟開釋一下
! D) y+ B% `/ |9 F2 \0 ]: G5 J1.  http://0rz.tw/1340k
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
% z4 g1 d4 ^' A. V5 C之後去量output的電壓
5 h  _5 ?% i6 w再跟Vin相比之後得到A的db值嗎??
" d" \4 @3 U5 _. C3 k在設計一個OP的時候
! e9 l, |( [; M8 g; R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??
1 [: W/ L1 T/ i  o6 t5 U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
/ P& m+ f" O! s, c1 j: V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??
怎麼可以求出Vout的值呢??

/ k5 w. v0 l* @. K7 _/ V; Q- t2.  http://0rz.tw/9040H
6 e8 d$ p8 {6 |* X+ {$ G這張圖他把電路加上一個很大的R跟C之後負回授
: C* K4 A  J3 t1 @( D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??

) d7 a3 t) ?( K' B4 x( e( x6 d3.  http://0rz.tw/5040G
- L6 X$ V( M+ l, z% S假設現在有一個這樣的系統
: d' b( m/ L, F) V4 F原先沒有大R跟大C的負回授系統
9 A" X1 q! \- j: U7 Z  d我們為了要檢查這個系統的穩定度
0 Z! a$ @4 n$ w+ P; P6 i. F. _所以會去跑頻率響應
  p" x! V. h& ]# o1 Q; C! u這個意思是我們要去看A(Beta)的大小跟相位嗎??
0 U. @0 n/ N4 y書上的做法是在負回授的點上加入大R跟大C
% ~$ B7 Z- r4 P然後看V-端跟Vin的比值
他這樣子的求法還算是open-loop嗎??
" r( R, s3 o& ~8 u還是算是close-loop??
$ _5 p' p6 n# i. \# y這樣子求出來的比值是A(Beta)嗎??
6 s! Y2 O$ [! `; Z6 f
假設有這樣子的系統
8 @7 {: J8 O" ~! l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??
, t  [) w7 F) H
3 m; @. W1 w' I6 J/ L; b* V5 l! d問題很多又很雜
5 y1 Y7 j! ^( {( j. V4 h小弟為此困惑良久
; a* g  R2 Y- `. T希望有大大可以給盞明燈
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
1 J  s1 d2 z# u' H6 _    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
. f+ {% x1 A) S, ]: `5 H    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
7 p1 X" W% e2 N0 n  O' Z* y5 A     AC部分來看 Vout/Vin=Vout/1  所以你的gain就是Vout(dB)
! Q/ J2 K% Z3 W     所以並不會飽和
# C& L2 r! h( ]& P2.  這電路名稱我忘了
" v  H; s9 U# `: v     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
     input = output (因為input不能留電流所以這條路徑不會有壓降)
. {5 @$ }9 g$ U! ^" r( S, ~     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
3.  基本上看你要多少phase margin
! ]7 F* e$ u# M     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
    或者你用two stage設計 就要用頻率補償的方式
' X6 e6 d  f# T8 e9 O! }    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
給你做參考!!

geniushoho

2. AC分析我說錯了~~~sorry
   謝謝 mbission 指正

mbission

不客氣
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
+ s1 n7 _/ |1 G1 G7 Y/ ]
1. 給ac 1 的實際意義是甚麼呢??
; c/ w' R* Q/ I8 P1 X9 }     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 V$ N0 N! ~: W6 c# G: ?
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
7 h6 c* K4 M" p. ^     使differential input的common mode 可以維持在一樣的直流偏壓嗎??
# b$ \0 s) J$ l' x+ K* S/ w+ p9 U     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??
, Q/ D5 F9 J" `/ G     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
5 {7 j( X% B1 y  L     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??

8 Z5 A: w$ r, N6 ~( I4 f3.  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
     原理是一樣的嗎??  

問題很多
% I8 y/ U, f& b7 ~' U' G6 K3 a真是不好意思
: i9 `/ ]) i& S$ {. b- U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
, m7 ]# `! B: N3 wop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

7 c! ]. |- @( S" |- m; f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
3 ]- C# @' U* k* o' I% M, ~( O! L" xop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
小弟真是很感動
9 e! p( u7 v* K/ D3 F因為是類比新手
所以有很多東西都還在摸索當中
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
" q2 X0 W% D& L* M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
2 Z& @+ |9 M& y/ T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
8 x1 z9 _: W- {! x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
) Y9 _2 f& d" k+ U5 ?% tdavidwu.ep90g@nctu.edu.tw
9 j% O: @  D5 P! o希望大大可以回個信給我
" |" f  V* s; }7 x; J7 q或是回文跟小弟說一下MAIL ADD
! A) @7 f4 `7 G1 o$ D1 q5 I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。
8 T; a8 p, E, J0 w! Y, B" a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
- q! R! k& @! E' U: w4 w' y
, t( y  m7 u; G1 y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