Kaip naudoti „LTS“pardavėjo „Op-Amp“modelį „LTSpice“: 10 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Įvadas

„LTspice“yra nemokamas SPICE modeliavimo programinės įrangos įrankis su schematišku fiksavimu, bangos formų peržiūros programa ir daugybe patobulinimų, veikiantis tiek „Windows“, tiek „Mac OS X“. Naudoju jį tyrinėdamas grandinės veikimą ir greitai eksperimentuodamas su naujomis savo laboratorijos grandinėmis prieš spausdindamas PCB (spausdintas Plokštės) dizainas. Mokymosi kreivė yra lengvai įveikiama dėl „Analog Devices“, „Yahoo“„LTspice“palaikymo grupės palaikymo ir suderinamumo su dažniausiai naudojamais SPICE modeliais, kuriuos tiekia lustų pardavėjai.

Ši instrukcija parodys, kaip peržengti komponentų biblioteką, tiekiamą su „LTspice“, įtraukiant trijų skirtingų mikroschemų pardavėjų LMV321 op-amp modelį, kad būtų sukurta paprasta stiprintuvo schema, kaip parodyta brėžinyje. Kiekvienas iš šių modelių pabrėžia skirtingus „LTspice“metodus, skirtus naudoti su įvairiais komponentų modeliais, tiekiamais iš įvairių pardavėjų svetainių. Kiekvienas iš šių modelių taip pat pasižymi skirtingomis eksploatacinėmis savybėmis. Norėdami pabrėžti šias našumo problemas, aš taip pat pakartotinai naudoju šiuos tris modelius srovės ir įtampos konstrukcijoje.

Tikslinė auditorija yra ta, kuri turi tam tikrą patirtį sudedant komponentus į schemą ir atliekant modeliavimą. Šios pamokos pabaigoje jūs žinosite, kaip gamintojo modeliuose interpretuoti komandą. SUBCKT, skirtą naudoti su „LTspice“„opamp2 Pin Table“ir „Attribute“redaktoriais, kad jūsų modeliavimuose būtų naudojamos gamintojo dalys.

1 veiksmas: atsisiųskite „SPICE“modelius, skirtus „LMV321 Op-amp“, iš lustų tiekėjų ir įdėkite į naują katalogą

Gaminami SPICE modeliai

Į šią pamoką ketiname įtraukti tris SPICE modelius, pagrįstus LMV321 op-amp. Sekite toliau, kai aprašysiu veiksmus.

Sukurkite aplanką būsimoms „LTspice“schemoms, simboliams ir modeliams. Aš vadinsiu šį katalogą kaip mūsų darbo katalogą.

Apsilankykite šiose mikroschemų pardavėjų svetainėse, kad išgautumėte SPICE modelius LMV321 op-amp:

• TI svetainė (naudojamas Nacionalinis puslaidininkių PSPICE modelis): LMV321
• Maksimalūs operaciniai stiprintuvai Makromodeliai: LMX321
• „STMicroelectronics“makromodeliai: „LMV3x opamp Macromodel“

Žiūrėkite tris susijusias konkrečių failų diagramas, kurias reikia atsisiųsti, kai parašysite šią instrukciją. Ateityje gali tekti ieškoti modelių pavadinimų, jei mikroschemų pardavėjai juos perkėlė į naujus tinklalapius.

Jei naudojate TI ir STMicro, modelį nukopijuojate iš atsisiųstų ZIP failų į savo darbo katalogą. Jei naudojate „Maxim“modelį, dešiniuoju pelės mygtuku spustelėkite LMX321. FAM failą jų svetainėje ir išsaugokite jį savo „LTspice“darbo kataloge.

Šio veiksmo pabaigoje savo darbiniame kataloge turėtumėte turėti šiuos tris prieskonių modelio failus:

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

Kiekvieną iš šių failų galima atidaryti naudojant teksto rengyklę, kad pamatytumėte bendrą struktūrą:

• dokumentai viršuje,
• . SUBCKT komanda,
• prieskonių komandos, kuriančios modelį.

2 veiksmas: atidarykite bendrą 5 kontaktų „LTspice Opamp2.asy“simbolį

„Opamp2.asy“yra daugkartinio naudojimo

Meniu „LTspice File“atidarykite opamp2.asy simbolį iš savo diegimo katalogo.

„Windows“numatytajam diegimui tai būtų:

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

Simboliui „opamp2“nėra priskirtas „op-amp“modelis. Taigi jis neveiks simuliacijoje. Dėl šios priežasties tai yra geras pradinis blokas, nes jame yra piešinys ir nuorodos, kad galėtume sukurti bet kurį op-amp, kuriame naudojami penki bendri kaiščiai:

1. +
2. -
3. V+
4. V-
5. Išeiti

Saugokitės, kad per klaidą neatidarytumėte vieno iš šių panašių simbolių failų:

• opamp.asy (panašus į opamp2.asy, bet be dviejų maitinimo kaiščių)
• „UniversalOpamp2.asy“(visiškai funkcionalus „opamp“su bendru modeliu)

3 veiksmas: patikrinkite, ar „Opamp2.asy“simbolių kaiščių tvarka atitinka LMV321. SUBCKT kaiščio ryšio informaciją

Smeigtukų lentelės priskyrimas naudojant. SUBCKT

Atidarykite LMV321 opamp modelį, anksčiau išsaugotą kaip LMV321. MOD savo darbo kataloge, naudodami mėgstamą teksto rengyklę. Netoli viršaus galime rasti. SUBCKT teiginį.

. SUBCKT apibrėžia daugkartinio naudojimo SPICE tinklų sąrašą, panašų į funkciją su pavadinimu ir susijusiais parametrais programinės įrangos kalbomis. Gamintojo pateiktos operacinės srovės stiprintuvo sintaksė atrodo taip:

. SUBCKT

… elementų teiginiai …

. PABAIGA

„Op-amp“pavadinimas yra išorinė nuoroda į „op-amp“pavadinimą, o 5 N yra užsakytų elektros jungčių prie „op-amp“sąrašas, kaip aprašyta tiesiai virš komandos. SUBCKT. Elektros jungtys gali būti bet kokia tvarka, tačiau mūsų simbolis opamp2 prisiima tokią tvarką:

1. neinvertuojantis įėjimas (In+)
2. apverstas įėjimas (In-)
3. teigiamas maitinimo šaltinis (V+, Vss)
4. neigiamas maitinimo šaltinis (V-, Vee)
5. išėjimas (išėjimas)

Atidarykite „LMV321.asy“simbolį mūsų „LTspice“darbo kataloge ir peržiūrėkite kaiščių lentelę, kad susietumėte. SUBCKT jungčių pavadinimus su simbolių jungčių pavadinimais:

Rodinys -> Pin lentelė

Visos elektros jungtys jau yra teisinga mūsų „LTspice Pin“lentelės tvarka, nuo 1 iki 5:

• neinvertuojanti įvestis (In+) = 1
• apverstas įėjimas (In-) = 2
• teigiamas maitinimo šaltinis (V+) = 3
• neigiamas maitinimo šaltinis (V-) = 4
• išėjimas (išėjimas) = 5

Taigi mums nereikės keisti simbolio smeigtukų lentelės.

4 veiksmas: sukurkite naujo LMV321 simbolio atributus ir išsaugokite failą kaip LMV321.asy

„Opamp“simbolio atributo priskyrimas

Paskutinis žingsnis prieš išsaugojant simbolių failą yra pavadinti simbolį naudojant atributų redaktorių. Mes naudosime tą patį pavadinimą, kaip parodyta. SUBCKT eilutėje:

LMV321.

Meniu atidarykite atributų redaktorių:

Redaguoti -> Atributai -> Redaguoti atributus

Atlikite šiuos pakeitimus:

• Pakeiskite reikšmę į: LMV321 (naudokite tą patį pavadinimą, kaip ir komandinėje eilutėje. SUBCKT)
• Pakeisti aprašą į: Į schemą įtraukite LMV321. MOD (daugiau apie tai vėliau)

Spustelėkite Gerai ir išsaugokite opamp2.asy kaip LMV321.asy savo darbo kataloge.

Pastabos:

• Palikite X šalia priešdėlio, kad nurodytumėte, jog simbolis bus rodomas schemoje,
• Palikite simbolio tipą kaip langelį, kad modelio failas būtų interpretuojamas teisingai,
• Neišsaugokite modifikuoto opamp2.asy simbolio atgal į „LTspice“biblioteką arba kitos schemos, kurios gali remtis šiuo failu, gali būti sugadintos,
• Jei padarėte šią klaidą (kaip aš padariau vieną kartą), galite atkurti pradinį opamp2.asy failą iš naujo sinchronizuodami naudodami komandą: Įrankiai -> Sinchronizavimo išleidimas.

Dabar jūsų darbo kataloge turėtų būti šie failai:

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

5 veiksmas: sukurkite bandymo schemą ir imituokite LMV321 „Op-amp“našumą

Išbandykite LMV321 „Op-amp“modelį simuliacijoje

Atidarykite naują schemą iš „LTspice“: Failas -> Nauja schema

Mes sukursime op-amp bandymo grandinę, pagrįstą neinvertuojančiu stiprintuvu, kurio stiprinimas 2:

Pelnas = 1 + Rf / Rin

Pridėkite mūsų naujai sukurtą LMV321.asy komponentą iš savo darbo katalogo naudodami komandą „LTspice“juostos meniu komponento komanda.

Patarimas: Daugelis „LTspice“vartotojų nežino, kad turi pakeisti simbolio katalogą į savo darbo katalogą. Norėdami valdyti prieigą prie naujų failų, perjunkite elementą „Top Directory“į jų darbo katalogą.

Įjunkite stiprintuvą iš 5 voltų maitinimo šaltinio, naudodami įtampos komponentą.

Naudodami antrą įtampos komponentą, išbandykite op-amp su pasikartojančiais impulsais nuo 0,2 iki 2,3 volto iki neinvertuojančios įvesties.

Nustatykite trumpalaikę analizę per 500 mikrosekundžių intervalą naudodami „LTspice“juostos meniu. Op SPICE direktyvos komanda.

Padidinkite modeliavimo našumą naudodami šias parinktis naudodami komandą. OP:

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

.options plotwinsize = 0

Kur:

• Gmin (užkirsti kelią mazgų plaukiojimui, nustatant nedidelį laidumą nelinijiniuose įrenginiuose)
• Abstolis (apribokite srovių toleranciją bet kurioje grandinės vietoje)
• plotwinsize (suspaudimo valdymas, kai 0 rodo, kad nėra suspaudimo)

Naudodami teksto juostos meniu pridėkite pavadinimą prie mūsų schemos:

Nacionalinis puslaidininkių LMV321 modelis: neinvertinis stiprintuvas

Išsaugokite schemą savo darbo kataloge kaip: test_LMV321.asc

Paleiskite iš TI svetainės atsisiųstą modelį National Semiconductor LMV321:

„LTspice“juostos meniu spustelėkite piktogramą Vykdyti

Išmatuokite V (išėjimas) ir V (įvestis+) naudodami žymeklį virš susijusių laidų

Atminkite, kad padidėjimas rodomas kaip 2, kaip mes numatėme aukščiau.

Dabar jūsų darbo kataloge turėtų būti šie failai:

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

6 veiksmas: sukurkite LMX321 simbolį, pradedant nuo LMV321 simbolio

Sukurkite LMX321.asy simbolį su teisingais atributais ir kaiščių sąrašo / tinklo sąrašo tvarka

Eikite į savo darbo katalogą ir atidarykite LMX321. FAM modelį naudodami mėgstamą teksto redaktorių, kad peržiūrėtumėte. SUBCKT informaciją (žr. Diagramą). Kartojame paskutinius du veiksmus, kad sukurtume naują op-amp komponentą ir bandymo grandinę.

Atidarykite mūsų anksčiau sukurtą LMV321.asy simbolį iš „LTspice“, esančio jūsų darbo kataloge:

Failas -> Atidaryti -> LMV321.asy

Pastaba: jei nesukūrėte LMV321.asy simbolio anksčiau, galite atidaryti simbolį opamp2.asy.

Naudokite atributų redaktorių, kad pakeistumėte simbolį Vertė ir aprašas (žr. Diagramą):

Redaguoti -> Atributai -> Atributų redaktorius

• Vertė: LMX321
• Aprašymas: Į schemą įtraukite LMX321. FAM

Spustelėkite Gerai

Naudokite kaiščių lentelę, kad pakeistumėte jungčių tvarką, kad jos būtų tinkamai suderintos su komanda. SUBCKT (žr. Diagramą):

Rodinys -> Pin lentelė

Ryšių sąrašas nuo 1 iki 5 yra kitokia tvarka nei ankstesnio LMV321 op-amp sąrašas, todėl turėsime pakeisti LMX321 simbolio kaiščių lentelę taip:

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

Spustelėkite Gerai

Kodėl? Modelio aprašyme. SUBCKT matome, kad In+ priskiriamas „1“, todėl In Pin+ lentelėje priskiriame In+. Tačiau In- yra priskiriamas „3“aprašyme. SUBCKT, todėl mūsų smeigtukų lentelėje priskiriame In- 3. Ir taip toliau

Išsaugokite naują simbolį savo darbo kataloge kaip LMX321.asy

Dabar jūsų darbo kataloge turėtų būti šie failai:

• test_LMV321.asc
• LMX321.lengvas
• LMV321.lengva
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

7 veiksmas: pakartotinai naudokite bandymo schemą ir imituokite LMX321 „Op-amp“našumą

Išbandykite LMX321 „Op-amp“modelį simuliacijoje

Atidarykite ankstesnę bandymo grandinę ir pakeiskite op-amp nuorodas į LMX321:

Failas -> Atidaryti -> test_LMV321.asc

Mūsų schemoje ištrinkite nuorodą į LMV321 op-amp.

Naudokite komponento parinktį „LTspice“juostos meniu, kad įdėtumėte LMX321.asy op-amp.

Pakeiskite nuorodą į modelį, dešiniuoju pelės klavišu spustelėdami komandą. INC scheminiame brėžinyje:

. INC LMX321. FAM

Pakeiskite pavadinimą, kad atspindėtumėte mūsų naują schemą:

„Maxim LMX321“modelis: neinvertinis stiprintuvas

Visi kiti schemos elementai išliks tie patys.

Išsaugokite schemą savo darbo kataloge kaip test_LMX321.asc

Vykdykite „Maxim LMX321 op-amp“modelio modeliavimą

„LTspice“juostos meniu spustelėkite piktogramą Vykdyti

Išmatuokite V (išėjimas) ir V (įvestis+) naudodami žymeklį virš susijusių laidų

Atminkite, kad padidėjimas rodomas kaip 2, kaip mes numatėme aukščiau.

Dabar jūsų darbo kataloge turėtų būti šie failai:

• test_LMX321.asc
• test_LMV321.asc
• LMX321.lengvas
• LMV321.lengva
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

8 veiksmas: sukurkite LMV3x simbolį, pradedant nuo LMV321 simbolio

Sukurkite LMV3x.asy simbolį su teisingais atributais ir kaiščių lentele

Eikite į savo darbo katalogą ir atidarykite „LMV3x_macromodel.mod“modelį naudodami mėgstamą teksto rengyklę, kad peržiūrėtumėte. SUBCKT informaciją (žr. Diagramą).

Atidarykite mūsų anksčiau sukurtą LMV321.asy simbolį iš „LTspice“, esančio jūsų darbo kataloge:

Failas -> Atidaryti -> LMV321.asy

Pastaba: jei nesukūrėte LMV321.asy simbolio anksčiau, galite atidaryti simbolį opamp2.asy.

Naudokite atributų redaktorių, kad pakeistumėte simbolį Vertė ir aprašas (žr. Diagramą):

Redaguoti -> Atributai -> Atributų redaktorius

• Vertė: LM3x
• Aprašymas: Į schemą įtraukite LMV3x_macromodel.mod

Spustelėkite Gerai

Naudokite kaiščių lentelę, kad pakeistumėte jungčių tvarką, kad jos būtų tinkamai suderintos su komanda. SUBCKT (žr. Diagramą):

Rodinys -> Pin lentelė

Ryšių sąraše nėra skaičių, o parametrai yra dar viena kita tvarka nei ankstesnių dviejų op-amp. SUBCKT sąrašas. Komandoje. SUBCKT nereikia įvesti skaičių, bet turėsime pakeisti LM3x simbolio kaiščio lentelę, kad ji atitiktų mūsų pradinę opamp2.asy tvarką:

• + = 2
• In- = 1
• V+ (teigiamas maitinimo šaltinis) = 4
• V- (neigiamas maitinimo šaltinis) = 5
• Išeina = 3

Spustelėkite Gerai

Kodėl?. SUBCKT 5 kaiščių aprašymas yra tam tikra tvarka. Pirmasis įrašas yra 1 kaištis, kuris yra parametras Inverting Input (In-). Taigi įvestį, naudojant kaiščių lentelę, pažymime skaičiumi 1. Antrasis įrašas bus 2 kaištis, kuris pažymėtas kaip neinvertuojantis įėjimas (In+). Taigi įrašą „In+“pažymime naudodami „Pin Table“kaip skaičių 2. Ir pan

Išsaugokite naują simbolį savo darbo kataloge kaip LMV3x.asy Dabar jūsų darbo kataloge turėtų būti šie failai:

• test_LMV321.asc
• LMV3x1.lengvas
• LMX321.lengvas
• LMV321.lengva
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

9 veiksmas: pakartotinai naudokite bandymo schemą ir imituokite „LMV3x Op-amp“našumą

Užpildykite LMV3 „Op-amp“modelį ir išbandykite simuliaciją

Atidarykite mūsų pradinę bandymo grandinę ir pakeiskite op-amp nuorodas į LMV3x:

Failas -> Atidaryti -> test_LMV321.asc

Ištrinkite nuorodą į LMV321 op-amp mūsų schemoje.

Naudokite komponento parinktį „LTspice“juostos meniu, kad įdėtumėte „LMV3x.asy op-amp“

Pakeiskite nuorodą į modelį, dešiniuoju pelės klavišu spustelėdami komandą. INC scheminiame brėžinyje:

. INC LMV3x_macromodel.mod

Pakeiskite pavadinimą, kad atspindėtumėte mūsų naują schemą:

STMicroelectronics LM3x modelis: neinvertinis stiprintuvas

Visi kiti schemos elementai išliks tie patys.

Išsaugokite pakeistą schemą kaip test_LMV3x.asc savo darbo kataloge.

Vykdykite STMicroelectronics LMV3x op-amp modelio modeliavimą

„LTspice“juostos meniu spustelėkite piktogramą Vykdyti

Išmatuokite V (išėjimas) ir V (įvestis+) naudodami žymeklį virš susijusių laidų

Atminkite, kad padidėjimas rodomas kaip 2, kaip mes numatėme aukščiau.

Dabar jūsų darbo kataloge turėtų būti šie failai:

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

10 veiksmas: palyginkite modelio našumą ir baigiamąsias pastabas

Peržiūrėkite srovės ir įtampos grandinės modeliavimo modelius

Iki šiol ištirtos neinvertuojančios stiprintuvo op-amp simuliacijos rodo nuoseklius kiekvieno iš trijų modelių rezultatus. Būtent įtampos padidėjimas 2, kaip mes prognozavome.

Norėčiau palikti jums dar vieną grandinės modeliavimą naudojant kiekvieną iš trijų modelių. „Prastai“suprojektuotas srovės ir įtampos keitiklis. Schemoje pavaizduotas numatomas Vout = Iin * R1.

Jei minimali paklaida dėl šališkumo srovės, siūloma R2 vertė turėtų būti tokia pati kaip R1. Savo grandinėje aš sąmoningai naudoju daug mažesnę R2 vertę, bandydamas atskleisti modelių skirtumus už įprastos projektavimo praktikos ribų. Modeliavimas taip pat turėtų padėti mums vizualizuoti prastą projektavimo klaidą, numatytą dėl šališkumo dispersijos, nes R1 ir R2 nėra vienodi.

Trijų modeliavimų metu „Maxim LMX321“elgiasi skirtingai, nes „Vout“atrodo mažas ir nėra jokių šališkumo ar skambėjimo skirtumų. Kiti du modeliai, „STMicro“LMV3x ir „National Semi“LMV321, rodo tikėtinus „Vout“rezultatus ir tam tikrus šališkumo ar skambėjimo elgesio skirtumus.

Apibendrinant

Parodžiau tris skirtingus metodus, su kuriais susiduriama importuojant gamintojo „op-amp“modelius naudojant „Lsvice“„LMV321“šeimą. Mes apžvelgėme nacionalinį puslaidininkių LMV321 modelį iš TI svetainės, STMicroelectronics LMV3x modelio ir MAXIM LMX321 modelio. Šie trys metodai turėtų padėti importuoti bet kurios kitos dalies „op-amp“modelius naudojant modelio komandą. SUBCKT kartu su „LTspices“atributais ir „Pin Table“redaktoriais.

Aš taip pat parodžiau, kad kai kurie modeliai veikia geriau nei kiti, kaip parodyta įtampos ir srovės keitiklio schemoje. Išbandę du ar daugiau modeliavimo modelių, galite gauti patikimesnių rezultatų pagal jūsų poreikius.

Nuorodos:

„LTspice“atsisiuntimas ir dokumentacija

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

„LTspice“grupė - „Yahoo Groups“: daug bendrinamų failų, aktyvus klausimų palaikymas

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

SPICE Quick Reference Sheet v1.0, Standford EE133 - 2001 m. Žiema: nuoroda į. SUBCKT pp7-8

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

„Op Amp Circuit Collection“: Nacionalinė puslaidininkių taikymo pastaba, 2002 m. Rugsėjo 31 d. Nuoroda į neinvertuojantį stiprintuvą ir srovės įtampos keitimo op-amp grandines

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

Visus su šia instrukcija susijusius failus galima atsisiųsti kaip ZIP failą žemiau.

ltspice_lmv321_simulation_files.zip