Hoe om 'n chipverskaffer-op-amp-model in LTSpice te gebruik: 10 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Inleiding

LTspice is 'n gratis sagteware -instrument vir SPICE -simulasie met skematiese opname, golfvorm -kyker en baie verbeterings wat op Windows en Mac OS X werk. Ek gebruik dit om kringgedrag te ondersoek en vinnig te eksperimenteer met nuwe stroombane vir my laboratorium voordat ek 'n PCB prototipeer (gedruk Circuit Board) ontwerp. Die leerkurwe is maklik om te oorwin danksy ondersteuning deur Analog Devices, Yahoo's LTspice Support Group en die verenigbaarheid daarvan met die mees algemene SPICE -modelle wat deur chipverkopers verskaf word.

Hierdie instruksie sal demonstreer hoe u verder kan gaan as die komponentbiblioteek wat by LTspice voorsien word, deur 'n LMV321 op-amp-model van drie verskillende chipverskaffers op te neem om 'n eenvoudige versterkerskema te skep, soos in die tekening getoon. Elkeen van hierdie modelle beklemtoon verskillende metodes wat binne LTspice beskikbaar is vir gebruik met die wye verskeidenheid komponentmodelle wat van verskillende verskafferswebwerwe voorsien word. Elkeen van hierdie modelle bied ook verskillende funksies. Om hierdie prestasieprobleme uit te lig, hergebruik ek ook hierdie drie modelle in 'n stroom-tot-spanning-ontwerp.

Die teikengehoor is diegene met 'n mate van ondervinding om komponente op 'n skematiese plan te plaas en 'n simulasie uit te voer. Aan die einde van hierdie tutoriaal weet u hoe u die. SUBCKT -opdrag in vervaardigersmodelle moet interpreteer vir gebruik saam met LTspice se opamp2 Pin Table en kenmerkredakteurs om vervaardigeronderdele in u simulasies te gebruik.

Stap 1: Laai die SPICE-modelle af wat beskikbaar is vir LMV321 Op-amp by chipverskaffers en plaas dit in 'n nuwe gids

Vervaardiging se SPICE -modelle

Ons gaan drie SPICE-modelle insluit wat gebaseer is op die LMV321 op-amp in hierdie tutoriaal. Volg my terwyl ek die stappe uiteensit.

Skep 'n gids vir u komende LTspice -skemas, simbole en modelle. Ek sal in die toekoms na hierdie gids verwys as ons werksgids.

Besoek hierdie webwerwe vir chipverkopers om die SPICE-modelle vir die LMV321 op-amp te haal:

• TI -webwerf (gebruik die National Semiconductor PSPICE -model): LMV321
• Maxim operasionele versterkers Macromodelle: LMX321
• STMicroelectronics Macromodels: LMV3x opamp Macromodel

Sien die drie gepaardgaande diagramme vir spesifieke lêers om af te laai tydens die skryf van hierdie instruksies. In die toekoms moet u moontlik die modelname soek as hulle deur die chipverskaffers na nuwe webblaaie verskuif is.

Vir TI en STMicro sou u die model van die afgelaaide zip -lêers na u werkgids kopieer. Vir die Maxim-model klik u met die rechtermuisknop op die LMX321. FAM-lêer op hul webwerf en stoor dit in u LTspice-werkgids.

Aan die einde van hierdie stap behoort u hierdie drie speserymodellêers in u werkgids te hê:

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

Elkeen van hierdie lêers kan met 'n teksredakteur oopgemaak word om 'n algemene struktuur te sien:

• dokumentasie bo,
• . SUBCKT opdrag,
• speserye beveel om die model uit te bou.

Stap 2: Maak die generiese 5-pen LTspice Opamp2.asy-simbool oop

Opamp2.asy is herbruikbaar

Open die opamp2.asy -simbool in u installeringsgids uit die menu LTspice File.

Vir Windows se standaardinstallasie sou dit wees:

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

Daar is geen op-amp-model aan die opamp2-simbool toegeken nie. Dit werk dus nie in 'n simulasie nie. Om hierdie rede is dit 'n goeie beginblok, aangesien dit die tekening en skakels bevat om 'n op-amp te maak wat die vyf algemene penne gebruik:

1. In+
2. In-
3. V+
4. V-
5. Uit

Wees versigtig om nie per ongeluk een van hierdie soortgelyke simboollêers oop te maak nie:

• opamp.asy (soortgelyk aan opamp2.asy maar sonder die twee kragpenne)
• UniversalOpamp2.asy ('n ten volle funksionele opamp met generiese model)

Stap 3: Verifieer dat die Opamp2.asy -simboolpenreëling ooreenstem met die LMV321. SUBCKT -pinverbindingsinligting

Speldtabeltoewysing met. SUBCKT

Open die LMV321 opamp -model wat voorheen as LMV321. MOD gestoor is in u werkgids met u gunsteling teksredakteur. Naby die bokant kan ons die. SUBCKT -verklaring vind.

'N. SUBCKT definieer 'n herbruikbare SPICE -netlys - soortgelyk aan 'n funksie met sy naam en verwante parameters in sagtewaretale. Die sintaksis van die subkring vir 'n op-amp wat deur 'n vervaardiger verskaf word, lyk soos volg:

. SUBCKT

… element stellings …

. ENDS

Op-amp-naam is die eksterne verwysing na die naam van die op-amp en die 5 N's is 'n lys van bestelde elektriese verbindings met die op-amp soos direk bokant die. SUBCKT-opdrag beskryf. Die elektriese verbindings kan in enige volgorde wees, maar ons opamp2 -simbool aanvaar hierdie volgorde:

1. nie-omkeer-invoer (in+)
2. invoer omkeer (in-)
3. positiewe kragtoevoer (V+, Vss)
4. negatiewe kragtoevoer (V-, Vee)
5. uitset (uit)

Maak die LMV321.asy -simbool oop in ons werksgids binne LTspice en bekyk die speldtabel om die verbindingsname in die. SUBCKT aan die verbindingsname in ons simbool te koppel:

Bekyk -> Speldtabel

Al die elektriese verbindings is reeds in die regte volgorde vir ons LTspice Pin Table, van 1 tot 5 soos volg:

• nie-omkerende invoer (In+) = 1
• omgekeerde invoer (In-) = 2
• positiewe kragtoevoer (V+) = 3
• negatiewe kragtoevoer (V-) = 4
• uitset (uit) = 5

Ons hoef dus geen veranderinge aan die pinnetabel van die simbool aan te bring nie.

Stap 4: Skep die eienskappe vir die nuwe LMV321 -simbool en stoor die lêer as LMV321.asy

Opamp -simboolkenmerkopdrag

'N Laaste stap voordat u die simboollêer stoor, is om die simbool met die kenmerke -redakteur te benoem. Ons sal dieselfde naam gebruik as in die. SUBCKT -reël:

LMV321.

Maak die kenmerkredakteur in die spyskaart oop:

Wysig -> Eienskappe -> Wysig eienskappe

Maak die volgende veranderinge:

• Verander waarde na: LMV321 (gebruik dieselfde naam as in. SUBCKT opdragreël)
• Verander beskrywing na: Sluit skema LMV321. MOD in (meer hieroor later)

Klik op OK en stoor die opamp2.asy as LMV321.asy in u werkgids.

Notas:

• Laat die X langs die voorvoegsel om aan te dui dat die simbool skematies vertoon word,
• Laat die simbooltipe as sel sodat die modellêer korrek geïnterpreteer word,
• Moenie die gewysigde opamp2.asy -simbool in die LTspice -biblioteek stoor nie, of ander skemas wat op hierdie lêer staatmaak, kan beskadig wees,
• As u hierdie fout gemaak het (soos ek een keer gedoen het), kan u die oorspronklike opamp2.asy -lêer met 'n hersinkronisering herstel met die opdrag: Tools -> Sync Release.

U werkgids moet nou hierdie lêers hê:

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

Stap 5: Skep toetsskema en simuleer die prestasie van die LMV321 Op-amp

Toets LMV321 Op-amp model in 'n simulasie

Maak 'n nuwe skematika van binne LTspice oop: Lêer -> Nuwe skematiese

Ons sal 'n op-amp-toetsbaan skep wat gebaseer is op 'n nie-omkeerversterker met 'n versterking van 2:

Versterking = 1 + Rf / Rin

Voeg ons nuutgeskepte LMV321.asy -komponent by uit u werkgids met behulp van die LTspice -lintmenu -opdragkomponent.

Wenk: Baie LTspice -gebruikers weet nie dat hulle die gids van die simbool moet verander na hul werkgids nie. Om die toegang tot die nuwe lêers te bestuur, skakel die item "Top Directory" na hul werkgids.

Voed die op-amp met 'n 5 volt-toevoer met behulp van die spanningskomponent.

Toets die op-amp met herhalende pulse wat wissel tussen 0,2 en 2,3 volt tot die nie-omkeer-ingang met 'n tweede spanningskomponent.

Stel 'n kortstondige analise oor 'n interval van 500 mikrosekondes op met die LTspice -lintmenu. Op SPICE -opdrag.

Verhoog die simulasieprestasie met die volgende opsies met die. OP -opdrag:

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

.opsies plotwinsize = 0

Waar:

• Gmin (voorkom dat nodusse dryf deur 'n klein geleiding oor nie-lineêre toestelle te definieer)
• Abstol (beperk die verdraagsaamheid vir strome oral in die kring)
• plotwinsize (kompressiebeheer waar 0 geen komposisie aandui nie)

Voeg 'n titel by ons skematiese met behulp van die teks lint menu:

Nasionale halfgeleier LMV321-model: nie-omkeerversterker

Stoor die skematiese in u werksgids as: test_LMV321.asc

Begin die simulasie vir die National Semiconductor LMV321 -model wat van die TI -webwerf afgelaai is:

Klik op die Run -ikoon in die LTspice -lintmenu

Meet V (uit) en V (In+) met u wyser oor die geassosieerde drade

Let daarop dat die wins as 2 getoon word, soos ons hierbo voorspel het.

U werkgids moet nou hierdie lêers hê:

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

Stap 6: Skep die LMX321 -simbool vanaf die LMV321 -simbool

Skep LMX321.asy -simbool met korrekte eienskappe en penlys / netlysorde

Gaan na u werkgids en maak die LMX321. FAM -model oop met u gunsteling teksredakteur om die. SUBCKT -inligting te sien (sien diagram). Ons herhaal die laaste twee stappe om 'n nuwe op-amp-komponent en toetsbaan te bou.

Maak ons voorheen geskepte LMV321.asy -simbool oop van LTspice in u werkgids:

Lêer -> Maak oop -> LMV321.asy

Nota: as u nie die LMV321.asy -simbool vroeër geskep het nie, kan u eerder die opamp2.asy -simbool oopmaak.

Gebruik die kenmerke -redakteur om die simbool Waarde en beskrywing te verander (sien diagram):

Wysig -> Eienskappe -> Eienskappe -redakteur

• Waarde: LMX321
• Beskrywing: Sluit LMX321. FAM in skematies in

Klik op OK

Gebruik die speldtabel om die volgorde van verbindings te verander om korrek te pas by die. SUBCKT -opdrag (sien diagram):

Bekyk -> Speldtabel

Die verbindingslys van 1 tot 5 is in 'n ander volgorde as die lys vir ons vorige LMV321 op-amp, so ons sal die Pin-tabel vir LMX321-simbool soos volg moet verander:

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

Klik op OK

Hoekom? In die. SUBCKT -beskrywing in die model vind ons dat In+ aan "1" toegeken is, sodat ons In+ aan 1 in ons speldtabel toewys. Maar In- word in die. SUBCKT-beskrywing toegeken aan "3", sodat ons In- tot 3 in ons speldtabel toewys. En so aan

Stoor die nuwe simbool in u werkgids as LMX321.asy

U werkgids moet nou hierdie lêers hê:

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

Stap 7: Hergebruik toetsskema en simuleer die prestasie van die LMX321 Op-amp

Toets LMX321 Op-amp model in 'n simulasie

Maak ons vorige toetsbaan oop en verander die op-amp-verwysings na die LMX321:

Lêer -> Maak oop -> test_LMV321.asc

Skrap die verwysing na die LMV321 op-amp in ons skematiese skema.

Gebruik die komponentopsie op die LTspice-lintmenu om die LMX321.asy op-amp te plaas.

Vervang die verwysing na die model deur met die rechtermuisknop op die. INC -opdrag in die skematiese tekening te klik met:

. INC LMX321. FAM

Vervang die titel om ons nuwe skematiese doel te weerspieël:

Maxim LMX321 model: nie-omkeerversterker

Al die ander elemente van die skema sal dieselfde bly.

Stoor die skematiese in u werkgids as test_LMX321.asc

Begin die simulasie vir die Maxim LMX321 op-amp-model

Klik op die Run -ikoon in die LTspice -lintmenu

Meet V (uit) en V (In+) met u wyser oor die geassosieerde drade

Let daarop dat die wins as 2 getoon word, soos ons hierbo voorspel het.

U werkgids moet nou hierdie lêers hê:

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

Stap 8: Skep die LMV3x -simbool vanaf die LMV321 -simbool

Skep LMV3x.asy -simbool met korrekte eienskappe en speldtabel

Gaan na u werkgids en maak die LMV3x_macromodel.mod -model oop met u gunsteling teksredakteur om die. SUBCKT -inligting te sien (sien diagram).

Maak ons voorheen geskepte LMV321.asy -simbool oop van LTspice in u werkgids:

Lêer -> Maak oop -> LMV321.asy

Let wel: as u nie die LMV321.asy -simbool vroeër geskep het nie, kan u eerder die opamp2.asy -simbool oopmaak.

Gebruik die kenmerke -redakteur om die simbool Waarde en beskrywing te verander (sien diagram):

Wysig -> Eienskappe -> Eienskappe -redakteur

• Waarde: LM3x
• Beskrywing: Sluit LMV3x_macromodel.mod in skematies in

Klik op OK

Gebruik die speldtabel om die volgorde van verbindings te verander om korrek te pas by die. SUBCKT -opdrag (sien diagram):

Bekyk -> Speldtabel

Die verbindingslys het nie nommers nie en die parameters is in nog 'n ander volgorde as die lys vir ons vorige twee op-amp. SUBCKT's. Daar is geen numeriese inskrywings nodig in die. SUBCKT -opdrag nie, maar ons sal die pinnetabel vir die LM3x -simbool moet verander sodat dit ooreenstem met ons oorspronklike opamp2.asy -volgorde soos volg:

• In+ = 2
• In- = 1
• V+ (positiewe kragbron) = 4
• V- (negatiewe kragtoevoer) = 5
• Uit = 3

Klik op OK

Hoekom? Die. SUBCKT beskrywing van die 5 penne is in 'n spesifieke volgorde. Ons neem die eerste inskrywing as pen 1, wat die parameter Inverting Input (In-) is. Ons merk dus die inskrywing met behulp van die speldtabel as nommer 1. Die tweede inskrywing is pen 2, wat as die nie-omkeerinvoer (in+) aangedui word. Ons merk dus die In+ -inskrywing met behulp van die pinnetabel as nommer 2. En so aan

Stoor die nuwe simbool in u werkgids as LMV3x.asy U werksgids moet nou hierdie lêers hê:

• test_LMV321.asc
• LMV3x1.gemaklik
• LMX321. maklik
• LMV321. maklik
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Stap 9: Hergebruik toetsskema en simuleer die prestasie van die LMV3x Op-amp

Voltooi LMV3 Op-amp model en toets in 'n simulasie

Maak ons oorspronklike toetsbaan oop en verander die op-amp-verwysings na die LMV3x:

Lêer -> Maak oop -> test_LMV321.asc

Skrap die verwysing na die LMV321 op-amp in ons skematiese skema.

Gebruik die komponentopsie op die LTspice-lintmenu om die LMV3x.asy op-amp te plaas

Vervang die verwysing na die model deur met die rechtermuisknop op die. INC -opdrag in die skematiese tekening te klik met:

. INC LMV3x_macromodel.mod

Vervang die titel om ons nuwe skematiese doel te weerspieël:

STMicroelectronics LM3x-model: nie-omkeerversterker

Al die ander elemente van die skema sal dieselfde bly.

Stoor die gewysigde skematiese as test_LMV3x.asc in u werkgids.

Begin die simulasie vir die STMicroelectronics LMV3x op-amp-model

Klik op die Run -ikoon in die LTspice -lintmenu

Meet V (uit) en V (In+) met u wyser oor die geassosieerde drade

Let daarop dat die wins as 2 getoon word, soos ons hierbo voorspel het.

U werkgids moet nou hierdie lêers hê:

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

Stap 10: Vergelyk modelprestasie en slotopmerkings

Hersien simulasiemodelle in 'n stroom -tot -stroombaan

Die nie-omkerende versterker op-amp simulasies wat ons tot dusver ondersoek het, toon konsekwente resultate vir elk van die drie modelle. Naamlik 'n spanningsversterking van 2, soos ons voorspel het.

Ek wil u nog 'n kring -simulasie laat deur gebruik te maak van elk van die drie modelle. 'N "Swak" ontwerpte stroom -na -spanning -omskakelaar. Die skematiese toon 'n voorspelde Vout = Iin * R1.

Vir 'n minimum fout as gevolg van vooroordeelstroom, moet die voorgestelde waarde vir R2 dieselfde wees as R1. In my kring gebruik ek doelbewus 'n baie laer waarde vir R2 in 'n poging om modelverskille buite normale ontwerppraktyke bloot te lê. Die simulasie moet ons ook help om die swak ontwerpfout voor te stel wat voorspel word deur afwyking in vooroordeel omdat R1 en R2 nie dieselfde is nie.

In die drie simulasies presteer die Maxim LMX321 die meeste anders deurdat die Vout laag lyk en geen afwyking in vooroordeel of lui nie. Terwyl die ander twee modelle, STMicro's LMV3x en National Semi's LMV321 die verwagte Vout -resultate toon, asook 'n paar verskille in variasies in vooroordeel of luidingsgedrag.

Ter afsluiting

Ek het drie verskillende metodes getoon by die invoer van vervaardigers op-amp-modelle met die LMV321-familie vir LTspice. Ons het die National Semiconductor LMV321 -model hersien vanaf TI se webwerf, STMicroelectronics LMV3x -model en MAXIM LMX321 -model. Hierdie drie metodes behoort u te help om op-amp-modelle vir enige ander onderdeel in te voer deur gebruik te maak van die. SUBCKT-opdrag van die model, saam met LTspices se eienskappe en pin-redakteurs.

Ek het ook getoon dat sommige modelle beter presteer as ander, soos getoon met die skema van die spanning na stroomomskakelaar. Deur twee of meer modelle in u simulasie -ontwerpe te toets, kan u meer betroubare resultate vir u behoeftes kry.

Verwysings:

LTspice aflaai en dokumentasie

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

LTspice -groep - Yahoo -groepe: baie lêers gedeel, aktiewe ondersteuning vir vrae

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

SPICE Quick Reference Sheet v1.0, Standford EE133 - Winter 2001: verwysing na. SUBCKT pp7-8

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

Op Amp Circuit Collection: National Semiconductor Application Note 31, September 2002: verwysing na nie-omkerende versterker en stroom na spanning omskakeling op-amp stroombane

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

Alle lêers wat verband hou met hierdie instruksies kan as 'n zip -lêer hieronder afgelaai word.

ltspice_lmv321_simulation_files.zip