您当前的位置:五五电子网电子知识电源动力技术其他电源技术放大器建模为模拟滤波器可提高SPICE仿真速度 正文
放大器建模为模拟滤波器可提高SPICE仿真速度

放大器建模为模拟滤波器可提高SPICE仿真速度

点击数:7131 次   录入时间:03-04 11:56:46   整理:http://www.55dianzi.com   其他电源技术

      利用转折频率的关系式求解C2。

     相应的网络列表如下文所示,Sallen-Key电路则如图7所示。E1乘以阶跃函数以获得5倍增益。Ro提供2 Ω输出阻抗。 G1 是增益为 120 dB的VCCS。 E2为差分输入模块。频率与增益的仿真与采用拉普拉斯变换的仿真完全相同。

      .SUBCKT SALLEN_KEY +IN –IN OUT

      R1 1 4 10E3

      R2 5 1 10E3

      C2 5 0 10.27E–12

      C1 2 1 54.5E–12

      G1 0 2 5 2 1E6

      E2 4 0 +IN –IN 1

      E1 3 0 2 0 5

      RO OUT 3 2

      .END      

采用Sallen-Key滤波器的5倍增益放大器仿真电路     

      图7. 采用Sallen-Key滤波器的5倍增益放大器仿真电路

      接下来,利用MFB拓扑的标准形式将传递函数转换为电阻和电容值。      

      从计算R2开始转换。为此,可以将传递函数改写为以下更为通用的形式:      

      设置 C1 = 10 nF,然后选择C2 ,使得根号下的量为正数。为方便起见,选择C2 为 10 pF。代入已知值 C2 = 10 pF、 a1 = 3.67E6、K = 5、 a0 = 17.86E12 ,计算R2值:

      R1 的值很容易计算,等于 R2/K = R2/5 = 33。根据标准多项式系数可求解 R3。代入a0、R2和 C2 的已知值可得:      

      最后,验证元件比是否正确,即代入a0、R2、 R3、增益K和 C2 (从s 项求得)的已知值时,C1 应等于10 nF。      

     得出元件值后,再代入方程式中,验证多项式系数在数学上是否正确。利用电子表格计算器就能轻松完成这项工作。所示的元件值是可以用于最终SPICE模型的实际值。实际应用中,应确保最小电容值不低于10 pF。

     5倍增益放大器的网络列表如下文所示,模型则如图8所示。G1是开环增益为120 dB的VCCS(压控电流源)。注意,如果使用电阻、电容、二极管和非独立源,所需的元件数将多得多。

     .SUBCKT MFB +IN –IN OUT

      ***VCCS – 120 dB OPEN_LOOP_GAIN***

      G1 0 7 0 6 1E6

      R1 4 3 330

      R3 6 4 34K

      C2 7 6 1P

      C1 0 4 1N

      R2 7 4 1.65K

      E2 3 0 +IN –IN 1

      E1 9 0 7 0 –1

      ***OUTPUT_IMPEDANCE RO = 2 Ω***

      RO OUT 9 2

      .END

      

采用MFB滤波器的5倍增益放大器仿真电路

      图8. 采用MFB滤波器的5倍增益放大器仿真电路



www.55dianzi.com

    设计示例:10倍增益放大器

    在第二个示例中,考虑一个无过冲10倍增益放大器的脉冲响应,如图9所示。建立时间约为7 μs。由于无过冲,脉冲响应可以近似为具有临界阻尼, ζ ≈ 0.935 (Mp = 0.025%)。

无过冲10倍增益放大器

    图9. 无过冲10倍增益放大器

    在无过冲的情况下,很容易保持恒定的建立时间,并调整阻尼比以模拟正确的带宽和峰化。图10显示了极点如何随阻尼比而变化,与此同时建立时间保持不变。图11显示了频率响应的变化情况。

    图10. 不同阻尼比对应的极点位置,建立时间保持不变

不同阻尼比对应的极点位置,建立时间保持不变

 图10. 不同阻尼比对应的极点位置,建立时间保持不变

不同阻尼比对应的频率响应,建立时间保持不变

11. 不同阻尼比对应的频率响应,建立时间保持不变

    ***AD8208 PREAMPLIFIER_TRANSFER_FUNCTION (GAIN = 20 dB)***

    .SUBCKT PREAMPLIFIER_GAIN_10 +IN –IN OUT

    E1 OUT 0 LAPLACE {V(+IN)–V(–IN)} = {3.734E12 / (S^2 + 1.143E6*S + 373.379E9)}

    .END

    为求得单位增益拓扑的电阻和电容值,请像前面一样选择R1 = R2 = 10 kΩ 。利用与5倍增益放大器示例相同的方法计算电容值:

    网络列表如下文所示,Sallen-Key仿真电路模型则如图12所示。E2是一个10倍增益模块,与一个2 Ω输出阻抗一起置于输出级。E2将单位增益传递函数放大10倍。拉普拉斯变换和Sallen-Key网络列表产生的仿真相同,如图13所示。

    ***AD8208 PREAMPLIFIER_TRANSFER_FUNCTION (GAIN = 20 dB)***

    .SUBCKT AMPLIFIER_GAIN_10_SALLEN_KEY +IN –IN OUT

    R1 1 4 10E3

    R2 5 1 10E3

    C2 5 0 153E–12

    C1 2 1 175E–12

    G1 0 2 5 2 1E6

    E2 4 0 +IN –IN 10

    E1 3 0 2 0 1

    RO OUT 3 2

    .END

采用Sallen-Key滤波器的10倍增益放大器仿真电路

上一页  [1] [2] [3]  下一页


本文关键字:放大器  滤波器  其他电源技术电源动力技术 - 其他电源技术

《放大器建模为模拟滤波器可提高SPICE仿真速度》相关文章>>>