Операционные усилители
Программа не строит каких-либо графиков характеристик операционных усилителей (ОУ). Пользователь на трех экранах вводит паспортные данные ОУ, на основании которых рассчитываются параметры его макромодели.
Определение параметров модели операционного усилителя
Экран 1 |
|
Входные данные |
Вводятся значения параметров: LEVEL — тип модели, всегда назначается тип 3; TYPE — тип входных транзисторов: 1 – NPN, 2 – PNP, 3 – NJFET; С – емкость коррекции (30 пФ); А – коэффициент усиления на постоянном токе; ROUTAC — выходное сопротивление переменному току (75 Ом); ROUTDC — выходное сопротивление постоянному току (125 Ом); VOFF — напряжение смещения нуля |
Экран 2 |
|
Входные данные |
Вводятся значения параметров: IOFF — разность входных токов смещения (10 нА); SRP — максимальная скорость нарастания выходного напряжения (5105 В/с); SRN — максимальная скорость спада выходного напряжения (5105 В/с); IBIAS — входной ток смещения (0,1 мА); VCC — напряжение положительного питания (15 В); VEE — напряжение отрицательного питания (–15 В); VPS — максимальное выходное положительное напряжение (13 В) |
Экран 3 |
|
Входные данные |
Вводятся значения параметров: VNS — максимальное выходное отрицательное напряжение (–13 В); CMRR — коэффициент подавления синфазного сигнала (105 дБ); GBW — площадь усиления (равна произведению коэффициента усиления А на частоту первого полюса) (106 Гц); РМ — запас по фазе на частоте единичного усиления, град. (60); PD — потребляемая мощность (25 мВт); IOSC — выходной ток короткого замыкания (20 мА) |
В скобках указаны значения по умолчанию.
М одель операционного усилителя
Для операционного усилителя существуют модели 3-х уровней. Каждый следующий уровень представляет собой более точную модель благодаря использованию более сложной эквивалентной схемы.
Модель уровня 1 (LEVEL 1) представляет собой управляемый напряжением источник тока с ограниченным выходным сопротивлением и без обратной связи.
Модель 2-го уровня (LEVEL 2) состоит из трех частей, имеет 2 полюса и ограничение скорости нарастания, конечные коэффициент усиления и выходное сопротивление.
Модель 3-го уровня (LEVEL 3) — это усовершенствованная модель Бойля, подобная модели используемой в других SPICE программах в виде подсхемы. Она, однако, не является макроопределением или подсхемой, а является полноценной встроенной в MC7 моделью операционного усилителя. Она моделирует ограничение скорости нарастания и спада, ограничение коэффициента передачи, выходное сопротивление на постоянном и переменном токе, напряжения и токи смещения нуля, фазовые сдвиги, общепринятый режим отказа, полосу пропускания, 3 вида дифференциальных входов, ограничение выходного напряжение и ограничение тока.
Таблица 6.5. Параметры моделей операционных усилителей
Обозначение |
Уровень модели LEVEL |
Параметр |
Размерность |
Значение по умолчанию |
LEVEL |
1—3 |
Уровень модели (1 , 2, 3) |
— |
1 |
TYPE |
3 |
Тип входного транзистора: 1 — NPN, 2 — PNP, 3 — JFET |
|
1 |
С |
3 |
Емкость коррекции |
Ф |
30E-12 |
A |
1—3 |
Коэффициент усиления на постоянном токе |
~ |
2E5 |
ROUTAC |
1 —3 |
Выходное сопротивление по переменному току |
Ом |
75 |
ROUTDC |
1 —3 |
Выходное сопротивление по постоянному току |
Ом |
125 |
VOFF |
3 |
Напряжение смещения нуля |
В |
0,001 |
IOFF |
3 |
Разность входных токов смещения |
А |
1E-9 |
SRP |
2,3 |
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения |
В/с |
5E5 |
SRN |
2,3 |
Максимальная скорость спада выходного напряжения |
В/с |
5E5 |
IBIAS |
3 |
Входной ток смещения |
А |
1E-7 |
VCC |
3 |
Положительное напряжение питания |
В |
15 |
VEE |
3 |
Отрицательное напряжение питания |
В |
-15 |
VPS |
3 |
Максимальное выходное положительное напряжение |
В |
13 |
VNS |
3 |
Максимальное выходное отрицательное напряжение |
В |
-13 |
CMRR |
3 |
Коэффициент подавления синфазного сигнала |
|
10E5 |
GBW |
2, 3 |
Площадь усиления (равна произведению коэффициента усиления А на частоту первого полюса) |
|
1E6 |
PM |
2, 3 |
Запас по фазе на частоте единичного усиления |
град. |
60 |
PD |
3 |
Рассеиваемая мощность |
Вт |
0,025 |
IOSC |
3 |
Выходной ток короткого замыкания |
А |
0,02 |
T_MEASURED |
3 |
Температура измерений |
°С |
— |
T_ABC |
3 |
Абсолютная температура |
°С |
— |
T_REL_GLOBAL |
3 |
Относительная температура |
°С |
— |
T_REL_LOCAL |
3 |
Разность между температурой устройства и модели-прототипа |
°С |
|
LEVEL 1
LEVEL 2
LEVEL 3 n-p-n
LEVEL 3 p-n-p LEVEL 3 JFET
Рис. 6.5. Модели операционного усилителя различных уровней LEVEL