之前學習了Bode圖與穩定性判據理論。接下來解釋如何用開環SPICE仿真,來得到放大電路的閉合速率與相位裕量。
為了獲得閉合速率與相位裕量,我們需要Aol,1/β以及Aolβ曲線。但是這些曲線無法從一個標準的閉合回路架構中得到。為了獲得這幾組曲線,電路的反饋回路需要斷開,然后用一個小信號在斷開處進行激勵。然后在運放的反相端得到Vfb,在輸出端得到Vo,通過這兩項我們可以推導得出我們所需要的曲線。
然而單純的斷開反饋回路,是無法得到正確的仿真結果的。沒有合適的直流偏置,輸出會直接飽和到任意一個電源軌,導致不正確的輸出,如圖所示運放輸出接近正相電源,得到錯誤的Aol與Aolβ曲線。
為了在SPICE中得到正確的開環曲線,電路必須要對直流建立反饋,但對交流是開路的。在左上角的圖中,通過L1開關對直流閉合,C1開關對直流斷開。直流的閉合使得輸出正確的偏置,通常是在供電的中心點。
左下角的電路是通過L1對交流信號開路,C1對交流信號短路,環路對交流信號是斷開的。因而交流AC仿真可以得到開環曲線,幸好通過SPICE的理想模型,這種方法可以同時滿足直流和交流的要求。
L1是1T的電感,C1是1T的電容,對于直流信號L1為短路,而C1為開路,提供合適的直流偏置;對于交流信號L1為開路,而C1為短路,從而提供了合適的交流通路。
因而此處我們推薦使用標準的開環SPICE電路設置,反饋環路在運放的輸出與反饋網絡之間斷開。交流信號從反饋網絡中注入,在運放的輸出端接測量得到Vo,在反饋點測量得到Vfb。由于斷開了回路,可以得到所需要的曲線Aol_loaded=Vo/Vfb,1/β=1/Vfb,Aolβ=Vo。
很多電路可以運用開環SPICE電路仿真。在實際電路中不知在何處斷開環路而感到困惑時,可以用這些例子作為參考。注意為了得到正確的穩定性分析結論,運放輸出端所接的負載必須直接體現在電路中,而不應該放置在電感的另外一端,否則就體現出不同的負載效應。
審核編輯:湯梓紅
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