Kako koristiti op-amp model dobavljača čipova u LTSpice: 10 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Uvod

LTspice je besplatni softverski alat za simulaciju SPICE -a sa shematskim snimanjem, preglednikom valnog oblika i mnogim poboljšanjima koji se izvodi i na Windowsima i na Mac OS X. Koristim ga za istraživanje ponašanja krugova i brzo eksperimentiram s novim sklopovima za svoj laboratorij prije izrade prototipa PCB -a (tiskano Pločica) dizajn. Krivulju učenja lako se može svladati zahvaljujući podršci Analog Devices -a, Yahoove LTspice grupe za podršku i njezinoj kompatibilnosti s najčešćim modelima SPICE koje dobavljači dobavljača čipova.

Ovaj Instructable pokazat će kako nadići biblioteku komponenti isporučenu s LTspice uključivanjem modela op-amp pojačala LMV321 od tri različita dobavljača čipova za stvaranje jednostavne sheme pojačala kako je prikazano na crtežu. Svaki od ovih modela ističe različite metode dostupne u LTspiceu za upotrebu sa širokim rasponom modela komponenata koji se isporučuju s različitih web stranica dobavljača. Svaki od ovih modela također ima različite performanse. Kako bih istaknuo ove probleme s performansama, ponovno koristim ova tri modela u dizajnu struje i napona.

Ciljna publika su oni s određenim iskustvom postavljanja komponenti na shemu i izvođenja simulacije. Do kraja ovog vodiča znat ćete kako protumačiti naredbu. SUBCKT unutar modela proizvođača za upotrebu s LTspiceovim urednicima opamp2 Pin Table i Attribute za korištenje dijelova proizvođača u vašim simulacijama.

Korak 1: Preuzmite SPICE modele dostupne za opcionalno pojačalo LMV321 od prodavača čipova i stavite u novi imenik

SPICE modeli proizvođača

U ovaj ćemo vodič uključiti tri SPICE modela temeljena na LMV321 op-ampu. Slijedite dok opisujem korake.

Izradite mapu za svoje nadolazeće sheme, simbole i modele LTspice. Ovaj imenik ću nazivati našim radnim imenikom za dalje.

Posjetite ove web stranice prodavatelja čipova kako biste izdvojili modele SPICE za op-amp LMV321:

• TI web stranica (koristi Nacionalni poluvodički PSPICE model): LMV321
• Maxim Operacijska pojačala Makromodeli: LMX321
• STMicroelectronics makromodeli: LMV3x opamp Macromodel

Pogledajte tri pridružena dijagrama za određene datoteke za preuzimanje nakon pisanja ove upute. U budućnosti ćete možda morati potražiti nazive modela ako su ih dobavljači čipova premjestili na nove web stranice.

Za TI i STMicro model biste kopirali iz preuzetih zip datoteka u svoj radni direktorij. Za model Maxim desnom tipkom miša kliknite datoteku LMX321. FAM na njihovoj web stranici i spremite je u svoj radni direktorij LTspice.

Na kraju ovog koraka trebali biste imati tri datoteke modela začina u svom radnom direktoriju:

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

Svaka od ovih datoteka može se otvoriti uređivačem teksta kako bi se vidjela zajednička struktura:

• dokumentacija na vrhu,
• . SUBCKT naredba,
• naredbe začina grade model.

Korak 2: Otvorite generički 5-pinski LTspice Opamp2.asy simbol

Opamp2.asy je za višekratnu upotrebu

Iz izbornika LTspice File Otvorite simbol opamp2.asy iz vašeg instalacijskog direktorija.

Za zadanu instalaciju sustava Windows ovo bi bilo:

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

Simbol opamp2 nema dodijeljen model op-amp-a. Dakle, neće se izvoditi u simulaciji. Iz tog je razloga dobar početni blok jer sadrži crtež i veze za stvaranje bilo kojeg op-amp-a koji koristi pet uobičajenih pinova:

1. U+
2. U-
3. V+
4. V-
5. Van

Pazite da greškom ne otvorite jednu od ovih sličnih datoteka sa simbolima:

• opamp.asy (slično kao opamp2.asy, ali bez dva pina za napajanje)
• UniversalOpamp2.asy (potpuno funkcionalan opamp s generičkim modelom)

Korak 3: Provjerite da li redoslijed simbola Opamp2.asy simbola odgovara LMV321. SUBCKT Informacije o povezivanju pinova

Dodjela tablice pribadačama pomoću. SUBCKT

Otvorite opamp model LMV321 koji je prethodno spremljen kao LMV321. MOD u radnom imeniku pomoću vašeg omiljenog uređivača teksta. Pri vrhu možemo pronaći. SUBCKT naredbu.

. SUBCKT definira SPICE netlist za višekratnu upotrebu - slično funkciji s njezinim imenom i pridruženim parametrima u jezicima softvera. Sintaksa podkruga za op-pojačalo koju je isporučio proizvođač izgleda ovako:

. PODMET

… izjave o elementima …

. ENDS

Naziv op-pojačala je vanjska referenca na naziv op-pojačala, a 5 N su popis uređenih električnih veza na op-pojačalo kako je opisano izravno iznad naredbe. SUBCKT. Električne veze mogu biti bilo kojim redoslijedom, ali naš simbol opamp2 pretpostavlja ovaj redoslijed:

1. neinvertirajući ulaz (In+)
2. invertujući ulaz (In-)
3. pozitivno napajanje (V+, Vss)
4. negativno napajanje (V-, Vee)
5. izlaz (izlaz)

Otvorite simbol LMV321.asy u našem radnom imeniku u okviru LTspice i pogledajte Pin Table da biste preslikali nazive veza u. SUBCKT u nazive veza u našem simbolu:

Pogled -> Prikažite tablicu

Svi električni priključci već su ispravni za našu tablicu pinova LTspice, od 1 do 5 ovako:

• neinvertirajući ulaz (In+) = 1
• invertujući ulaz (In-) = 2
• pozitivno napajanje (V+) = 3
• negativno napajanje (V-) = 4
• izlaz (izlaz) = 5

Stoga nećemo morati mijenjati Pin tablicu simbola.

Korak 4: Stvorite atribute za novi simbol LMV321 i spremite datoteku kao LMV321.asy

Dodjela atributa simbola Opamp

Posljednji korak prije spremanja datoteke sa simbolima je imenovanje simbola pomoću uređivača atributa. Koristit ćemo isti naziv koji je prikazan u. SUBCKT retku:

LMV321.

Otvorite uređivač atributa s izbornika:

Uredi -> Atributi -> Uredi atribute

Napravite sljedeće promjene:

• Promijenite vrijednost na: LMV321 (upotrijebite isti naziv kao u. SUBCKT naredbenom retku)
• Promijeni opis u: Uključi LMV321. MOD u shemu (više o tome kasnije)

Pritisnite U redu i spremite opamp2.asy kao LMV321.asy u svoj radni direktorij.

Bilješke:

• Ostavite X pored Prefiksa da označite da će se simbol prikazati shematski,
• Tip simbola ostavite kao ćeliju kako bi se datoteka modela pravilno protumačila,
• Ne spremajte izmijenjeni simbol opamp2.asy natrag u biblioteku LTspice ili druge sheme koje se mogu oslanjati na ovu datoteku mogu biti oštećene,
• Ako ste pogriješili (kao što sam jednom učinio), možete vratiti izvornu datoteku opamp2.asy ponovnom sinkronizacijom pomoću naredbe: Alati -> Izdanje sinkronizacije.

Vaš radni direktorij trebao bi sad imati ove datoteke:

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

Korak 5: Napravite shemu ispitivanja i simulirajte performanse op-pojačala LMV321

Testirajte model op-pojačala LMV321 u simulaciji

Otvorite novu shemu iz LTspice: Datoteka -> Nova shema

Napravit ćemo ispitni krug op-pojačala na temelju neinvertirajućeg pojačala s dobitkom od 2:

Dobit = 1 + Rf / Rin

Dodajte našu novostvorenu komponentu LMV321.asy iz svog radnog imenika pomoću naredbe komponente izbornika LTspice trake.

Savjet: Mnogi korisnici LTspice nisu svjesni da moraju promijeniti imenik simbola u svoj radni direktorij. Za upravljanje pristupom novim datotekama prebacite stavku "Top Directory" u njihov radni direktorij.

Napajajte op-pojačalo napajanjem od 5 V pomoću komponente napona.

Ispitajte op-pojačalo s ponavljajućim impulsima u rasponu od 0,2 do 2,3 volti na neinvertirajući ulaz pomoću druge komponente napona.

Postavite prolaznu analizu u intervalu od 500 mikrosekundi pomoću naredbe LTspice trake. Op SPICE naredba.

Povećajte performanse simulacije sljedećim opcijama pomoću naredbe. OP:

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

.options plotwinsize = 0

Gdje:

• Gmin (spriječiti plutanje čvorova definiranjem male vodljivosti na nelinearnim uređajima)
• Abstol (ograničite toleranciju na struje bilo gdje u krugu)
• plotwinsize (kontrola kompresije gdje 0 označava nema komporesije)

Dodajte naslov našoj shemi pomoću izbornika Tekstualna vrpca:

Nacionalni model poluvodiča LMV321: neinvertirajuće pojačalo

Spremite shemu u svoj radni direktorij kao: test_LMV321.asc

Pokrenite simulaciju za model National Semiconductor LMV321 preuzet s web stranice TI:

Pritisnite ikonu Pokreni na izborniku LTspice vrpce

Izmjerite V (izlaz) i V (In+) pomoću pokazivača preko povezanih žica

Imajte na umu da je dobitak prikazan kao 2, kao što smo gore predvidjeli.

Vaš radni direktorij trebao bi sad imati ove datoteke:

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

Korak 6: Kreirajte simbol LMX321 počevši od simbola LMV321

Izradite LMX321.asy simbol s ispravnim atributima i redoslijedom pin popisa / popisa mreža

Idite u svoj radni direktorij i otvorite model LMX321. FAM sa svojim omiljenim uređivačem teksta da biste vidjeli. SUBCKT podatke (pogledajte dijagram). Ponavljamo posljednja dva koraka za izgradnju nove komponente op-pojačala i ispitnog kruga.

Otvorite naš prethodno stvoreni simbol LMV321.asy iz LTspice koji se nalazi u vašem radnom direktoriju:

Datoteka -> Otvori -> LMV321.asy

Napomena: Ako niste ranije stvorili simbol LMV321.asy, umjesto toga možete otvoriti simbol opamp2.asy.

Pomoću uređivača atributa promijenite simbol Vrijednost i opis (pogledajte dijagram):

Uredi -> Atributi -> Uređivač atributa

• Vrijednost: LMX321
• Opis: Uključite LMX321. FAM u shemu

Pritisnite U redu

Pomoću tablice pribadača promijenite redoslijed povezivanja kako biste se pravilno poredali s naredbom. SUBCKT (pogledajte dijagram):

Pogled -> Prikažite tablicu

Popis veza od 1 do 5 razlikuje se po redoslijedu od popisa za naše prethodno LMV321 op-amp pa ćemo morati promijeniti tablicu pinova za simbol LMX321 na sljedeći način:

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

Pritisnite U redu

Zašto? U opisu. SUBCKT unutar modela nalazimo da je In+ dodijeljen "1" pa dodjeljujemo In+ 1 u našoj Pin tablici. Ali In- je dodijeljen "3" u opisu. SUBCKT pa mi dodjeljujemo In- do 3 u našoj Pin tablici. I tako dalje

Spremite novi simbol u svoj radni imenik pod imenom LMX321.asy

Vaš radni direktorij sada bi trebao imati ove datoteke:

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

Korak 7: Ponovno upotrijebite shemu ispitivanja i simulirajte performanse op-pojačala LMX321

Testirajte model op-pojačala LMX321 u simulaciji

Otvorite naš prethodni testni krug i promijenite reference op-amp-a u LMX321:

Datoteka -> Otvori -> test_LMV321.asc

Izbrišite referencu op-pojačala LMV321 u našoj shemi.

Upotrijebite opciju komponente na izborniku LTspice vrpce za postavljanje LMX321.asy op-amp.

Zamijenite referencu na model desnim klikom na. INC naredbu na shematskom crtežu sa:

. INC LMX321. FAM

Zamijenite naslov tako da odražava našu novu shematsku svrhu:

Maxim LMX321 model: Neinvertirajuće pojačalo

Svi ostali elementi sheme ostat će isti.

Spremite shemu u svoj radni direktorij kao test_LMX321.asc

Pokrenite simulaciju za model op-amp Maxim LMX321

Pritisnite ikonu Pokreni na izborniku LTspice vrpce

Izmjerite V (izlaz) i V (In+) pomoću pokazivača preko povezanih žica

Imajte na umu da je dobitak prikazan kao 2, kao što smo gore predvidjeli.

Vaš radni direktorij sada bi trebao imati ove datoteke:

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

Korak 8: Izradite simbol LMV3x počevši od simbola LMV321

Izradite simbol LMV3x.asy s ispravnim atributima i tablicom pin -ova

Idite u svoj radni direktorij i otvorite model LMV3x_macromodel.mod sa svojim omiljenim uređivačem teksta da vidite podatke. SUBCKT (pogledajte dijagram).

Otvorite naš prethodno stvoreni simbol LMV321.asy iz LTspice koji se nalazi u vašem radnom direktoriju:

Datoteka -> Otvori -> LMV321.asy

Napomena: Ako niste ranije stvorili simbol LMV321.asy, umjesto toga možete otvoriti simbol opamp2.asy.

Pomoću uređivača atributa promijenite simbol Vrijednost i opis (pogledajte dijagram):

Uredi -> Atributi -> Uređivač atributa

• Vrijednost: LM3x
• Opis: Uključite LMV3x_macromodel.mod u shemu

Pritisnite U redu

Pomoću tablice pribadača promijenite redoslijed povezivanja kako biste se pravilno poredali s naredbom. SUBCKT (pogledajte dijagram):

Pogled -> Prikažite tablicu

Popis veza nema brojeve, a parametri su još jednim drugačijim redoslijedom od popisa za naša prethodna dva op-amp. SUBCKT-a. Nema potrebe za numeričkim unosima u naredbi. SUBCKT, ali morat ćemo promijeniti Pin Table za LM3x simbol kako bi se poravnao s našim izvornim opamp2.asy redoslijedom na sljedeći način:

• U+ = 2
• U- = 1
• V+ (pozitivno napajanje) = 4
• V- (Negativno napajanje) = 5
• Izlaz = 3

Pritisnite U redu

Zašto?. SUBCKT opis 5 pinova je u određenom redoslijedu. Prvi unos uzimamo kao pin 1, a to je parametar Inverting Input (In-). Dakle, označavamo ulaz pomoću Pin tablice kao broj 1. Drugi unos će biti pin 2, koji je označen kao neinvertirajući ulaz (In+). Tako označavamo In+ unos pomoću Pin Table kao broj 2. I tako dalje

Spremite novi simbol u svoj radni imenik kao LMV3x.asy Vaš radni direktorij sada bi trebao imati ove datoteke:

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

Korak 9: Ponovno upotrijebite testnu shemu i simulirajte performanse op-amp pojačala LMV3x

Cjelovit model op-pojačala LMV3 i simulacija testirajte

Otvorite naš izvorni ispitni krug i promijenite reference op-pojačala u LMV3x:

Datoteka -> Otvori -> test_LMV321.asc

Izbrišite referencu op-pojačala LMV321 u našoj shemi.

Upotrijebite opciju komponente na izborniku LTspice vrpce za postavljanje LMV3x.asy op-amp-a

Zamijenite referencu na model desnim klikom na. INC naredbu na shematskom crtežu sa:

. INC LMV3x_macromodel.mod

Zamijenite naslov tako da odražava našu novu shematsku svrhu:

STMicroelectronics LM3x model: Neinvertirajuće pojačalo

Svi ostali elementi sheme ostat će isti.

Spremite izmijenjenu shemu kao test_LMV3x.asc u svoj radni direktorij.

Pokrenite simulaciju za model op-amp STMicroelectronics LMV3x

Pritisnite ikonu Pokreni na izborniku LTspice vrpce

Izmjerite V (izlaz) i V (In+) pomoću pokazivača preko povezanih žica

Imajte na umu da je dobitak prikazan kao 2, kao što smo gore predvidjeli.

Vaš radni direktorij trebao bi sad imati ove datoteke:

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

Korak 10: Usporedite performanse modela i zaključne napomene

Pregledajte simulacijske modele u strujno -naponskom krugu

Simulacije op-pojačala s neinvertirajućim pojačalom koje smo do sada istraživali pokazuju konzistentne rezultate za svaki od tri modela. Naime dobitak napona od 2, kako smo predvidjeli.

Ostavio bih vam još jednu simulaciju kola pomoću svakog od tri modela. "Loše" projektiran pretvarač struje u napon. Shema prikazuje predviđeni Vout = Iin * R1.

Za minimalnu pogrešku zbog struje pristranosti predložena vrijednost za R2 trebala bi biti ista kao R1. U svom krugu namjerno koristim mnogo nižu vrijednost za R2 u pokušaju da razotkrijem razlike u modelima izvan uobičajenih praksi projektiranja. Simulacija bi nam također trebala pomoći u vizualizaciji loše greške u projektiranju predviđene varijancom pristranosti jer R1 i R2 nisu isti.

U tri simulacije Maxim LMX321 se ponaša najrazličitije po tome što se Vout čini niskim i nema odstupanja u pristranosti ili zvonjenju. Dok druga dva modela, STMicro LMV3x i National Semi LMV321 pokazuju očekivane rezultate Vout -a zajedno s nekim razlikama u varijacijama u pristranosti ili ponašanju zvonjenja.

U zaključku

Prikazao sam tri različite metode na koje smo naišli pri uvozu proizvođača op-amp pojačala koristeći obitelj LMV321 za LTspice. Pregledali smo model National Semiconductor LMV321 s web stranice TI -a, model STMicroelectronics LMV3x i model MAXIM LMX321. Ove tri metode trebale bi vam pomoći pri uvozu op-amp modela za bilo koji drugi dio pomoću naredbe. SUBCKT modela zajedno s uređivačima atributa i tablice LTspices.

Također sam pokazao da neki modeli rade bolje od drugih što je pokazano shemom pretvarača napona u struju. Testiranje dva ili više modela u vašim simulacijskim nacrtima može vam pomoći da dobijete pouzdanije rezultate za svoje potrebe.

Reference:

LTspice Preuzimanje i dokumentacija

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

LTspice grupa - Yahoo grupe: puno datoteka podijeljeno, aktivna podrška za pitanja

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

SPICE Brzi referentni list v1.0, Standford EE133 - Zima 2001: referenca na. SUBCKT pp7-8

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

Zbirka kruga op-pojačala: Nacionalna napomena o primjeni poluvodiča 31., rujan 2002.: upućivanje na neinvertirajuće pojačalo i op-pojačala za pretvaranje struje u napon

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

Sve datoteke povezane s ovom uputom dostupne su za preuzimanje kao zip datoteka u nastavku.

ltspice_lmv321_simulation_files.zip