Kako uporabljati model op-amp prodajalca čipov v LTSpice: 10 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Uvod

LTspice je brezplačno programsko orodje za simulacijo SPICE s shematskim zajemanjem, pregledovalnikom valovnih oblik in številnimi izboljšavami, ki deluje v operacijskem sistemu Windows in Mac OS X. Uporabljam ga za raziskovanje vedenja vezja in hitro eksperimentiram z novimi vezji v svojem laboratoriju, preden izdelam prototip tiskanega vezja (natisnjeno Vezje). Učno krivuljo je enostavno premagati zahvaljujoč podpori Analog Devices, Yahoojeve skupine za podporo LTspice in njeni združljivosti z najpogostejšimi modeli SPICE, ki jih dobavljajo prodajalci čipov.

Ta Instructable bo pokazal, kako preseči knjižnico komponent, dobavljeno z LTspice, z vključitvijo modela op-amp LMV321 treh različnih prodajalcev čipov za ustvarjanje preproste sheme ojačevalnika, kot je prikazano na risbi. Vsak od teh modelov poudarja različne metode, ki so na voljo v LTspice za uporabo s široko paleto modelov komponent, ki so na voljo na različnih spletnih mestih prodajalcev. Vsak od teh modelov ima tudi različne zmogljivosti. Za poudarjanje teh težav z zmogljivostmi ponovno uporabim te tri modele tudi v zasnovi tok-napetost.

Ciljno občinstvo so tisti z nekaj izkušnjami pri postavljanju komponent na shemo in izvajanju simulacije. Do konca te vadnice boste vedeli, kako razlagati ukaz. SUBCKT v modelih proizvajalcev za uporabo z urejevalniki tabel in atributov opasp2 LTspice za urejanje tabel in atributov za uporabo delov proizvajalca v vaših simulacijah.

1. korak: Prenesite modele SPICE, ki so na voljo za opcijski ojačevalnik LMV321, od prodajalcev čipov in jih postavite v nov imenik

Proizvajalčevi modeli SPICE

V to vadnico bomo vključili tri modele SPICE na osnovi op-amp LMV321. Sledite, ko opisujem korake.

Ustvarite mapo za svoje prihajajoče sheme, simbole in modele LTspice. Ta imenik bom imenoval naš delovni imenik za naprej.

Obiščite ta spletna mesta prodajalcev čipov, če želite izvleči modele SPICE za op-amp LMV321:

• Spletna stran TI (uporablja model National Semiconductor PSPICE): LMV321
• Macromodeli operacijskih ojačevalnikov Maxim: LMX321
• Makromodeli STMicroelectronics: LMV3x opamp Macromodel

Oglejte si tri povezane diagrame za posebne datoteke, ki jih želite prenesti po pisanju tega navodila. V prihodnosti boste morda morali poiskati imena modelov, če so jih prodajalci čipov premaknili na nove spletne strani.

Za TI in STMicro bi model prenesli iz prenesenih zip datotek v delovni imenik. Za model Maxim z desno tipko miške kliknite datoteko LMX321. FAM na njihovi spletni strani in jo shranite v delovni imenik LTspice.

Na koncu tega koraka bi morali imeti v svojem delovnem imeniku te tri datoteke modelov začimb:

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

Vsako od teh datotek lahko odprete z urejevalnikom besedila, da vidite skupno strukturo:

• dokumentacijo na vrhu,
• . SUBCKT ukaz,
• ukazi začimb pri oblikovanju modela.

2. korak: Odprite splošni 5-pinski simbol LTspice Opamp2.asy

Opamp2.asy je za večkratno uporabo

V meniju Datoteka LTspice Odprite simbol opamp2.asy iz imenika za namestitev.

Za privzeto namestitev sistema Windows bi to bilo:

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

Simbol opamp2 nima dodeljenega modela op-amp. Torej ne bo delovalo v simulaciji. Zaradi tega je dober začetni blok, saj vsebuje risbo in povezave, s katerimi lahko ustvarimo kateri koli op-amp, ki uporablja pet skupnih zatičev:

1. V+
2. V-
3. V+
4. V-
5. Zunaj

Pazite, da po pomoti ne odprete ene od teh podobnih datotek s simboli:

• opamp.asy (podobno kot opamp2.asy, vendar brez dveh napajalnih zatičev)
• UniversalOpamp2.asy (popolnoma funkcionalen opamp z generičnim modelom)

3. korak: Preverite, ali se vrstni red simbolov Opamp2.asy ujema z informacijami o povezavi pin LMV321. SUBCKT

Dodelitev tabele pripnite z uporabo. SUBCKT

Odprite opamp model LMV321, ki ste ga prej shranili kot LMV321. MOD v svojem delovnem imeniku s svojim priljubljenim urejevalnikom besedil. Pri vrhu lahko najdemo stavek. SUBCKT.

. SUBCKT opredeljuje seznam uporabnikov SPICE za večkratno uporabo - podobno funkciji z imenom in povezanimi parametri v jezikih programske opreme. Sintaksa podkroga za op-amp, ki jo dobavi proizvajalec, izgleda tako:

. SUBCKT

… izjave elementov …

. ENDS

Ime op-amp je zunanji sklic na ime op-amp-a, 5 N pa so seznam urejenih električnih povezav z op-amp, kot je opisano neposredno nad ukazom. SUBCKT. Električne povezave so lahko v poljubnem vrstnem redu, vendar naš simbol opamp2 prevzema ta vrstni red:

1. neinvertirni vhod (In+)
2. invertni vhod (In-)
3. pozitivno napajanje (V+, Vss)
4. negativno napajanje (V-, Vee)
5. izhod (izhod)

Odprite simbol LMV321.asy v našem delovnem imeniku v LTspice in si oglejte tabelo pin, da preslikate imena povezav v. SUBCKT z imeni povezav v našem simbolu:

Pogled -> Pripni tabelo

Vsi električni priključki so že v pravilnem vrstnem redu za našo tabelo z zavihki LTspice, od 1 do 5, kot je ta:

• neinvertirni vhod (In+) = 1
• invertirni vhod (In-) = 2
• pozitivno napajanje (V+) = 3
• negativno napajanje (V-) = 4
• izhod (Out) = 5

Tako nam ne bo treba spreminjati pin tabele simbola.

4. korak: Ustvarite atribute za nov simbol LMV321 in shranite datoteko kot LMV321.asy

Dodelitev atributa simbola Opamp

Zadnji korak pred shranjevanjem datoteke s simboli je poimenovanje simbola z urejevalnikom atributov. Uporabili bomo isto ime, kot je prikazano v vrstici. SUBCKT:

LMV321.

Odprite urejevalnik atributov v meniju:

Uredi -> Atributi -> Uredi atribute

Naredite naslednje spremembe:

• Spremeni vrednost v: LMV321 (uporabite isto ime kot v ukazni vrstici. SUBCKT)
• Spremeni opis v: Vključi LMV321. MOD v shemo (več o tem kasneje)

Kliknite V redu in shranite opamp2.asy kot LMV321.asy v delovni imenik.

Opombe:

• Pustite X poleg Predpone, da označite, da bo simbol prikazan shematično,
• Vrsto simbola pustite kot celico, da bo modelna datoteka pravilno interpretirana,
• Spremenjenega simbola opamp2.asy ne shranjujte nazaj v knjižnico LTspice ali pa so druge sheme, ki se lahko opirajo na to datoteko, poškodovane,
• Če ste naredili to napako (kot sem nekoč storil), lahko obnovite izvirno datoteko opamp2.asy s ponovno sinhronizacijo z ukazom: Orodja -> Izdaja sinhronizacije.

Vaš delovni imenik bi moral zdaj imeti te datoteke:

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

5. korak: Ustvarite preskusno shemo in simulirajte zmogljivost op-amp LMV321

Preizkusite model op-amp LMV321 v simulaciji

Odprite novo shemo znotraj LTspice: Datoteka -> Nova shema

Ustvarili bomo preskusno vezje op-amp na osnovi neinvertirajočega ojačevalnika z dobičkom 2:

Dobiček = 1 + Rf / Rin

Dodajte novo ustvarjeno komponento LMV321.asy iz svojega delovnega imenika z ukazom komponente menija traku LTspice.

Namig: Mnogi uporabniki LTspice se ne zavedajo, da morajo spremeniti imenik simbola v svoj delovni imenik. Če želite upravljati dostop do novih datotek, element "Top Directory" preklopite v njihov delovni imenik.

Napajajte op-amp z 5-voltnim napajanjem z uporabo napetostne komponente.

Preizkusite ojačevalnik z ponavljajočimi se impulzi med 0,2 in 2,3 volta na neinvertirajočem vhodu z drugo napetostno komponento.

Nastavite prehodno analizo v intervalu 500 mikrosekund z ukazom menija LTspice. Op SPICE.

Povečajte uspešnost simulacije z naslednjimi možnostmi z ukazom. OP:

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

.options plotwinsize = 0

Kje:

• Gmin (preprečite plavanje vozlišč z določitvijo majhne prevodnosti med nelinearnimi napravami)
• Abstol (omejite toleranco za tokove kjer koli v tokokrogu)
• plotwinsize (kontrola stiskanja, kjer 0 označuje brez sestavljanja)

Dodajte naslov naši shemi s pomočjo menija Trak z besedilom:

Nacionalni model polprevodnikov LMV321: neinvertirni ojačevalnik

Shemo shranite v delovni imenik kot: test_LMV321.asc

Zaženite simulacijo za model National Semiconductor LMV321, naložen s spletnega mesta TI:

Kliknite ikono Zaženi v meniju LTspice traku

Izmerite V (izhod) in V (V+) s kazalcem na pripadajočih žicah

Upoštevajte, da je dobiček prikazan kot 2, kot smo napovedali zgoraj.

Vaš delovni imenik bi moral zdaj imeti te datoteke:

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

6. korak: Ustvarite simbol LMX321, začenši s simbolom LMV321

Ustvarite simbol LMX321.asy s pravilnimi atributi in vrstnim redom seznamov / seznamov omrežij

Pojdite v svoj delovni imenik in odprite model LMX321. FAM z vašim najljubšim urejevalnikom besedil, da si ogledate podatke. SUBCKT (glejte diagram). Ponovimo zadnja dva koraka za izdelavo nove komponente op-amp in preskusnega vezja.

Odprite naš že ustvarjeni simbol LMV321.asy iz LTspice, ki se nahaja v vašem delovnem imeniku:

Datoteka -> Odpri -> LMV321.asy

Opomba: Če simbola LMV321.asy niste ustvarili prej, lahko namesto tega odprete simbol opamp2.asy.

Z urejevalnikom atributov spremenite simbol Vrednost in opis (glejte diagram):

Urejanje -> Atributi -> Urejevalnik atributov

• Vrednost: LMX321
• Opis: V shemo vključite LMX321. FAM

Kliknite V redu

S tabelo pin prilagodi vrstni red povezav, da se pravilno ujemajo z ukazom. SUBCKT (glej diagram):

Pogled -> Pripni tabelo

Seznam povezav od 1 do 5 je v drugačnem vrstnem redu kot seznam za naš prejšnji op-amp LMV321, zato bomo morali spremeniti tabelo pin za simbol LMX321 na naslednji način:

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

Kliknite V redu

Zakaj? V opisu. SUBCKT v modelu ugotovimo, da je In+ dodeljen "1", zato v naši tabeli pin dodelimo In+ 1. Toda In- je v opisu. SUBCKT dodeljen "3", zato v naši tabeli pin dodelimo In- do 3. In tako naprej

Novi simbol shranite v svoj delovni imenik kot LMX321.asy

Vaš delovni imenik bi moral zdaj imeti te datoteke:

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

7. korak: Znova uporabite preskusno shemo in simulirajte zmogljivost op-amp LMX321

Preizkusite model op-amp LMX321 v simulaciji

Odprite prejšnje preskusno vezje in spremenite sklice op-amp na LMX321:

Datoteka -> Odpri -> test_LMV321.asc

Izbrišite sklic na op-amp LMV321 v naši shemi.

Z možnostjo komponente v meniju LTspice traku postavite LMX321.asy op-amp.

Sklic na model zamenjajte tako, da z desno tipko miške kliknete ukaz. INC na shematski risbi z:

. INC LMX321. FAM

Naslov zamenjajte tako, da odraža naš novi shematski namen:

Model Maxim LMX321: neinvertirni ojačevalnik

Vsi drugi elementi sheme bodo ostali enaki.

Shemo shranite v delovni imenik kot test_LMX321.asc

Zaženite simulacijo za model op-amp Maxim LMX321

Kliknite ikono Zaženi v meniju LTspice traku

Izmerite V (izhod) in V (V+) s kazalcem na pripadajočih žicah

Upoštevajte, da je dobiček prikazan kot 2, kot smo napovedali zgoraj.

Vaš delovni imenik bi moral zdaj imeti te datoteke:

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

8. korak: Ustvarite simbol LMV3x, začenši s simbolom LMV321

Ustvarite simbol LMV3x.asy s pravilnimi atributi in tabelo pin

Pojdite v svoj delovni imenik in odprite model LMV3x_macromodel.mod s svojim najljubšim urejevalnikom besedil, da si ogledate podatke. SUBCKT (glejte diagram).

Odprite naš že ustvarjeni simbol LMV321.asy iz LTspice, ki se nahaja v vašem delovnem imeniku:

Datoteka -> Odpri -> LMV321.asy

Opomba: Če simbola LMV321.asy niste ustvarili prej, lahko namesto tega odprete simbol opamp2.asy.

Z urejevalnikom atributov spremenite simbol Vrednost in opis (glejte diagram):

Urejanje -> Atributi -> Urejevalnik atributov

• Vrednost: LM3x
• Opis: V shemo vključite LMV3x_macromodel.mod

Kliknite V redu

S tabelo pin prilagodi vrstni red povezav, da se pravilno ujemajo z ukazom. SUBCKT (glej diagram):

Pogled -> Pripni tabelo

Seznam povezav nima številk, parametri pa so v drugem vrstnem redu kot seznam za prejšnja dva op-amp. SUBCKT. Številčni vnosi v ukazu. SUBCKT niso potrebni, vendar bomo morali spremeniti tabelo PIN za simbol LM3x tako, da bo usklajena z našim prvotnim zapomplom opamp2.asy, kot sledi:

• V+ = 2
• V- = 1
• V+ (pozitivni napajalnik) = 4
• V- (negativno napajanje) = 5
• Out = 3

Kliknite V redu

Zakaj?. SUBCKT opis 5 zatičev je v določenem vrstnem redu. Prvi vnos vzamemo kot pin 1, to je parameter Inverting Input (In-). Tako označimo vnos z uporabo tabele pin kot številko 1. Drugi vnos bo pin 2, ki je označen kot neinvertirni vhod (In+). Tako označimo vnos In+ z uporabo Pin Table kot številko 2. In tako naprej

Shranite nov simbol v svoj delovni imenik kot LMV3x.asy Vaš delovni imenik bi moral zdaj imeti te datoteke:

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

9. korak: Znova uporabite preskusno shemo in simulirajte zmogljivost op-amp LMV3x

Dokončajte model op-amp LMV3 in ga simulirajte

Odprite prvotno preskusno vezje in spremenite reference op-amp v LMV3x:

Datoteka -> Odpri -> test_LMV321.asc

Izbrišite sklic na op-amp LMV321 v naši shemi.

Z možnostjo komponente v meniju LTspice traku postavite LMV3x.asy op-amp

Sklic na model zamenjajte tako, da z desno tipko miške kliknete ukaz. INC na shematski risbi z:

. INC LMV3x_macromodel.mod

Naslov zamenjajte tako, da odraža naš novi shematski namen:

Model STMicroelectronics LM3x: neinvertirni ojačevalnik

Vsi drugi elementi sheme bodo ostali enaki.

Spremenjeno shemo shranite kot test_LMV3x.asc v delovni imenik.

Zaženite simulacijo za model op-amp STMicroelectronics LMV3x

Kliknite ikono Zaženi v meniju LTspice traku

Izmerite V (izhod) in V (V+) s kazalcem na pripadajočih žicah

Upoštevajte, da je dobiček prikazan kot 2, kot smo napovedali zgoraj.

Vaš delovni imenik bi moral zdaj imeti te datoteke:

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

10. korak: Primerjajte uspešnost modela in zaključne opombe

Preglejte simulacijske modele v tokovno -napetostnem vezju

Simulacije op-amp neinvertirajočega ojačevalnika, ki smo jih doslej raziskali, kažejo dosledne rezultate za vsakega od treh modelov. Namreč povečanje napetosti 2, kot smo napovedali.

Rad bi vam pustil še eno simulacijo vezja z uporabo vsakega od treh modelov. "Slabo" zasnovan pretvornik toka v napetost. Shema prikazuje napovedani Vout = Iin * R1.

Za najmanjšo napako zaradi toka pristranskosti mora biti predlagana vrednost za R2 enaka kot R1. V svojem vezju namenoma uporabljam veliko nižjo vrednost za R2, da bi razkril modelne razlike zunaj običajnih praks oblikovanja. Simulacija bi nam morala pomagati tudi pri vizualizaciji slabe konstrukcijske napake, predvidene z variacijo pristranskosti, ker R1 in R2 nista enaka.

V treh simulacijah deluje Maxim LMX321 najbolj različno, saj se zdi Vout nizek in brez odstopanj v pristranskosti ali zvonjenju. Medtem ko druga dva modela, STMicro LMV3x in National Semi's LMV321 prikazujeta pričakovane rezultate Vout skupaj z nekaterimi razlikami v odstopanju v pristranskosti ali vedenju zvonjenja.

V zaključku

Prikazal sem tri različne metode pri uvozu modelov op-amp proizvajalcev z uporabo družine LMV321 za LTspice. Na spletni strani TI smo pregledali model National Semiconductor LMV321, model STMicroelectronics LMV3x in model MAXIM LMX321. Te tri metode vam bodo pomagale pri uvozu modelov op-amp za kateri koli drug del z uporabo ukaza. SUBCKT modela skupaj z urejevalniki atributov in tabel Pinspices.

Pokazal sem tudi, da nekateri modeli delujejo bolje kot drugi, kar je prikazano s shemo pretvornika napetosti v tok. Testiranje dveh ali več modelov v vaših simulacijskih načrtih vam lahko pomaga doseči bolj zanesljive rezultate za vaše potrebe.

Reference:

LTspice prenos in dokumentacija

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

Skupina LTspice - Skupine Yahoo: veliko datotek v skupni rabi, aktivna podpora za vprašanja

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

SPICE Quick Reference Sheet v1.0, Standford EE133 - zima 2001: sklic na. SUBCKT pp7-8

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

Zbirka tokokrogov op ojačevalnika: nacionalna opomba o uporabi polprevodnikov 31, september 2002: sklicevanje na neinvertirajoči ojačevalnik in vezja op-amp pretvorbe toka v napetost

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

Vse datoteke, povezane s tem navodilom, so na voljo za prenos kot zip datoteka spodaj.

ltspice_lmv321_simulation_files.zip