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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Uvod

LTspice je besplatni softverski alat za simulaciju SPICE sa shematskim snimanjem, preglednikom valnog oblika i mnogim poboljšanjima koji radi i na Windowsima i na Mac OS X. Koristim ga za istraživanje ponašanja kola i brzo eksperimentiram s novim krugovima za moju laboratoriju prije prototipiranja PCB -a (štampano Circuit Board) dizajn. Krivulju učenja je lako savladati zahvaljujući podršci Analog Devices -a, Yahoo -ove LTspice grupe za podršku i njenoj kompatibilnosti sa najčešćim modelima SPICE koje dobavljači dobavljača čipova.

Ovaj Instructable će pokazati kako se ide dalje od biblioteke komponenti isporučene s LTspice-om uključivanjem LMV321 op-amp modela od tri različita proizvođača čipova za stvaranje jednostavne sheme pojačala kako je prikazano na crtežu. Svaki od ovih modela ističe različite metode dostupne u LTspice za upotrebu sa širokim spektrom modela komponenti koji se isporučuju sa različitih web stranica dobavljača. Svaki od ovih modela ima i različite performanse. Da 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. SUBCKT naredbu unutar modela proizvođača za upotrebu s LTspiceovim opamp2 uređivačima tablica i atributa za korištenje dijelova proizvođača u vašim simulacijama.

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

SPICE modeli proizvođača

U ovaj ćemo vodič uključiti tri SPICE modela zasnovana na LMV321 op-ampu. Pratite me dok ja ocrtavam korake.

Napravite fasciklu za svoje predstojeće sheme, simbole i modele LTspice. Ovaj direktorijum ću nazivati našim radnim imenikom za dalje.

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

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

Pogledajte tri povezana dijagrama za određene datoteke koje možete preuzeti nakon pisanja ovog uputstva. U budućnosti ćete možda morati potražiti nazive modela ako su ih prodavači čipova premjestili na nove web stranice.

Za TI i STMicro model biste kopirali iz preuzetih zip datoteka u svoj radni direktorij. Za Maxim model 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,
• spice naredbe koje 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 raditi u simulaciji. Iz tog razloga, to je 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. Napolje

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 sa generičkim modelom)

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

Dodjela tabela pribadačama pomoću. SUBCKT

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

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

. SUBCKT

… izjave o elementima …

. ENDS

Naziv op-pojačala je vanjska referenca na ime 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. neinvertujući 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 direktoriju u okviru LTspice i pogledajte Pin tablicu za mapiranje naziva veza u. SUBCKT sa imenima veza u našem simbolu:

Pogled -> Zakači tablicu

Svi električni priključci već su u ispravnom redoslijedu za našu LTspice tablicu, od 1 do 5 ovako:

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

Dakle, nećemo morati mijenjati Pin tablicu simbola.

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

Dodjela Opamp simbola

Posljednji korak prije spremanja datoteke sa simbolima je imenovanje simbola pomoću uređivača atributa. Koristit ćemo isto ime kao što je prikazano u. SUBCKT redu:

LMV321.

Otvorite uređivač atributa iz menija:

Uredi -> Atributi -> Uredi atribute

Napravite sljedeće izmjene:

• Promijenite vrijednost na: LMV321 (koristite isto ime kao u. SUBCKT komandnoj liniji)
• 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.

Napomene:

• 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 učinili ovu grešku (kao što sam jednom učinio), možete vratiti originalnu datoteku opamp2.asy ponovnom sinhronizacijom pomoću naredbe: Alati -> Izdanje sinhronizacije.

Vaš radni direktorij bi sada trebao imati ove datoteke:

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

Korak 5: Kreirajte šemu testa i simulirajte performanse opcionalnog pojačala LMV321

Testirajte model op-pojačala LMV321 u simulaciji

Otvorite novu shemu iz LTspice: Datoteka -> Nova shema

Napravit ćemo ispitno kolo op-amp pojačala na bazi 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.

Testirajte op-pojačalo s ponavljajućim impulsima u rasponu između 0,2 i 2,3 volti do neinvertirajućeg ulaza pomoću druge komponente napona.

Podesite prolaznu analizu u intervalu od 500 mikrosekundi pomoću naredbe LTspice trake. Op SPICE direktiva.

Povećajte performanse simulacije sa 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:

National Semiconductor LMV321 model: Neinvertirajuće pojačalo

Spremite shemu u svoj radni direktorij kao: test_LMV321.asc

Pokrenite simulaciju za model National Semiconductor LMV321 preuzeti sa web stranice TI:

Pritisnite ikonu Pokreni u meniju LTspice trake

Izmjerite V (izlaz) i V (In+) pomoću kursora preko odgovarajućih žica

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

Vaš radni direktorij bi sada trebao imati ove datoteke:

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

Korak 6: Kreirajte simbol LMX321 počevši od simbola LMV321

Kreirajte LMX321.asy simbol sa ispravnim atributima i redoslijedom pin spiskova / liste lista

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

Otvorite naš prethodno kreirani 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):

Uređivanje -> Atributi -> Uređivač atributa

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

Pritisnite OK

Koristite Pin Table da biste promijenili redoslijed povezivanja kako biste se pravilno poravnali s. SUBCKT naredbom (pogledajte dijagram):

Pogled -> Zakači tablicu

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

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

Pritisnite OK

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

Novi simbol spremite u svoj radni direktorij kao LMX321.asy

Vaš radni direktorij bi sada trebao imati ove datoteke:

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

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

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.

Koristite opciju komponente u meniju LTspice trake za postavljanje LMX321.asy op-amp-a.

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 u meniju LTspice trake

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

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

Vaš radni direktorij bi sada trebao imati ove datoteke:

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

Korak 8: Kreirajte simbol LMV3x počevši od simbola LMV321

Napravite LMV3x.asy simbol sa ispravnim atributima i tabelom pin -ova

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

Otvorite naš prethodno kreirani 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):

Uređivanje -> Atributi -> Uređivač atributa

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

Pritisnite OK

Koristite Pin Table da promijenite redoslijed povezivanja kako bi se pravilno postavili sa. SUBCKT naredbom (pogledajte dijagram):

Pogled -> Zakači tablicu

Lista veza nema brojeve, a parametri su još jednim drugačijim redoslijedom od liste 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
• In- = 1
• V+ (pozitivno napajanje) = 4
• V- (Negativno napajanje) = 5
• Out = 3

Pritisnite OK

Zašto?. SUBCKT opis 5 pinova je u određenom redoslijedu. Prvi unos uzimamo kao pin 1, a to je parametar Inverting Input (In-). Tako 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 direktorij 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 LMV3x op-pojačala

Dovršite model op-pojačala LMV3 i testirajte ga u simulaciji

Otvorite naš originalni ispitni krug i promijenite reference op-amp-a u LMV3x:

Datoteka -> Otvori -> test_LMV321.asc

Izbrišite referencu op-pojačala LMV321 u našoj shemi.

Koristite opciju komponente u meniju LTspice trake 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 u meniju LTspice trake

Izmjerite V (izlaz) i V (In+) pomoću kursora preko odgovarajućih žica

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

Vaš radni direktorij bi sada trebao 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: Uporedite performanse modela i zaključne napomene

Pregledajte simulacijske modele u strujno -naponskom krugu

Simulacije op-pojačala bez invertirajućeg pojačala 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 koristeći svaki od tri modela. "Loše" dizajniran pretvarač struje u napon. Shema prikazuje predviđeni Vout = Iin * R1.

Za minimalnu grešku 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 dizajna. Simulacija bi nam također trebala pomoći u vizualizaciji loše greške u projektiranju predviđene varijantom 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 Vout rezultate zajedno s nekim razlikama u varijacijama u pristranosti ili ponašanju zvonjenja.

U zakljucku

Prikazao sam tri različite metode na koje smo naišli pri uvozu proizvođača op-amp pojačala koristeći porodicu LMV321 za LTspice. Pregledali smo model National Semiconductor LMV321 sa web lokacije TI, 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.

Takođe sam pokazao da neki modeli rade bolje od drugih što je prikazano na shemi pretvarača napona u struju. Testiranje dva ili više modela u vašim simulacijskim projektima 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 se dijeli, 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 kola op-pojačala: Nacionalna napomena o poluvodičkim primjenama 31., septembar 2002.: upućivanje na neinvertirajuća pojačala i strujna kola za pretvaranje struje u napon

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

Sve datoteke povezane s ovim uputstvom dostupne su za preuzimanje kao zip datoteka ispod.

ltspice_lmv321_simulation_files.zip