运放稳定性的SPICE仿真

运放稳定性的SPICE仿真

作者: TI专家Bruce Trump 2013-5-15 14:14

翻译: TI信号链工程师Rickey Xiong (熊尧)

SPICE是一种检查电路潜在稳定性问题的有用工具。本文将介绍一种使用SPICE工具来检查电路潜在稳定性的简单方法。

图1是使用OPA211搭建的一个同相放大器，在许多应用中，只是对图1做了较小的变动。R3和C1构成了输入级滤波器。R4是电路的输出电阻，当运放输出级连接到其它外部电路时，R4起到保护作用。CL 用来等效5英尺电缆。

该电路的小信号阶跃响应或者方波的响应曲线是检查潜在稳定性问题的最快捷和最简单的方法。图2是仿真电路。值得注意的是电路输入端连接到地，输入测试信号源直接连接到运放的同相输入端。输入级的滤波器将延缓输入信号的边沿。如果你想知道一个钟是如何产生铃声的，你应该使用一个铁锤敲击它，而不是一个橡皮棒。

响应曲线是在运放的输出端探测，而不是电路的Vout节点。R4和CL构成了滤波器以至于Vout节点不能真正地显示出运放的过冲。为了检查稳定性，我们需要知道运放是如何工作的。

注意到输入信号的幅度是1mV（在运放输出端的幅度是4mV）。我们希望得到小信号的响应曲线。若输入信号是大信号，则会涉及到压摆率的问题，将减小过冲，不能真正地反应潜在的不稳定性。

从仿真结果可以看出，在运放的输出端有接近27%的过冲，较大的过冲会导致运放在任何条件下都是不稳定的。假设这是一个二阶稳定系统，它意味着接近38度的相移裕量。另外，注意到频率响应曲线中存在相当大的尖峰，这是另一个潜在的不稳定的迹象。幅度峰值在14MHz时出现，其正好是时域上振铃周期的倒数。普遍认为，当信号的过冲小于或等于20%时，相移裕量大于或等于45度，运放就可以视为稳定的。

有更多深层次的分析可以通过SPICE仿真得到，例如：通过开环波特图找到相位裕量和增益。但是对于大多数简单的电路，上文提到的是指示潜在不稳定问题的非常好的方法。当然，任何SPICE仿真都取决于运放macro模型的准确性。现有的最优秀的SPICE模型都不可能是完美的。此外，电路的差异性，非理想的元部件，电路板布线带来的寄生参数，低质量的电源退耦，都能够影响电路的稳定性。这就是为什么你应该进行电路的仿真并且做实际的测试，比较两者之间的差异并进行优化。SPICE是一个很有价值且很有用的工具，但是不能完全依靠SPICE来检测电路的潜在稳定性，因为SPICE不能考虑到运放实际应用时的一些参数。

SPICE仿真软件基础

现在常用的SPICE仿真软件为方便用户使用都提供了较好的用户界面，在用仿真库中的元器件连成原理图后就可以进行仿真（当然要设置必要的仿真参数），但实际上只是用原理图自动产生了SPICE的格式语句，还是要通过读取语句来进行仿真，这是历史的遗留问题。 在当时的技术条件下，不能用图形方式输入电路结构，只能通过文本文件来描述，也就是所谓网表。SPICE软件的设计者规范了要进行仿真的电路对应的SPICE网表文件格式，还定义了许多仿真描述语句和分析控制语句等，使仿真软件能通过读取这些特殊信息来进行相关计算和运行，最后获得要求的结果。 因为技术的进步，虽然现在已经不需要手工书写并输入网表了，但了解一些基本语句还是很有用的，不仅可以理解仿真时要设置的那些参数的含义，而且在出错时还易于通过网表来排错。 SPICE网表文件是文本文件，默认的输入文件名为：*.cir 因为目前各个版本的SPICE软件都已图形化，并增加了很多功能，所以产生的语句顺序和格式有了一些变化，但主要是以*开头的注释语句的不同变化，便于阅读和模块化，而基本的语句变化不大，包括以下几种： 1) 标题语句：网表文件第一行为标题语句，由任意字符串和字母组成，软件并不处理，而是直接在输出文件中作为第一行打印出来 2) 注释语句：由*开头的字符串，为文件的说明部分，为方便阅读而在自动产生的SPICE网表文件中大量存在 3) 电路描述语句：定义电路拓扑结构和元器件参数的语句，由元器件描述语句、模型描述语句、电源语句等组成 4) 电路特性分析和控制语句：以.开头的语句，描述要分析的电路特性及控制命令 5) 结束语句：即.END ，标志电路描述语句的结束，在文件最后一行 （最后将会给出SPICE网表文件的例子） 一、电路描述语句：是SPICE网表文件中最多也最复杂的，有以下一些规定： 1) 名称：为字符串，只有前8个字符有效，其中第一个字符必须为A--Z的字符，且有固定含义，对应不同类型的元件 2) 数字：有几种形式，整数、浮点数、整数或浮点数加上整数指数、浮点数或整数后面加上比例因子 常用的比例因子：有T、G、MEG、K、M、U、N、P、F、MIL等，不分大小写 3) 分隔符：有空格、逗号、等号、左括号、右括号等 4) 续行号：“+”，一行最多只能有80字符，如一行无法表达完全，可在第二行起始加+号，表示是前一行的继续 5) 单位：使用国际标准单位制，语句中缺省 6) 规定支路电流的正方向和支路电压的正方向一致 7) 节点编号：可以是任意的数字或字符串，节点0规定为地，不允许有悬浮的节点，即每个节

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有足够的gm，从而避免运放输出极点频率的下降。 上面是对利用理想VCVS得到输出共模的方式下的一些分析，下面我们看看实际的得到输出共模电路中的问题。 以电阻方式等到输出信号的共模电平是一种常见的方法，如果忽略前面电路的输出阻抗，cm-sense的电阻Rs和之后的共模比较电路的栅节点电容Cx会在共模反馈的环路中引入一个极点。考虑到一般Rs至少要在Rds量级以避免其对运放增益的衰减，这位个极点的位置不会太高，因此必须加以考虑。实际中，可通过在电阻Rs上并联电容Cs来减小这一极点的影响。 在上面的电路中, 通过简单的分析, 可以得到: 引入Cs 之后, 由cm-sense 部分引入的零极点为: Po=1/(Rs*(Cs+Cx)), Zo=1/(Rs*Cs), 即在极点之后补了一个零点来抵消其作用. 至于具体的Cs 的取值, 考虑Cs 至少与Cx 比较接近, cmfb 环路才能得到一定的相位裕度, 若进一步考虑零极点对建立时间的影响, 应该将Cs/Cx 取为一定值以上才能将零极点拉的足够近, 以减小这一零极点对对共模信号建立时间的影响。 2 您可能也喜欢：

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2. 实验电路 实验电路如下图所示，可得该实验电路是一个电容耦合的两级放大器。 3. 测试方法 静态工作点的测试： 测出射级电阻两端的直流电压，以及射级电流； 电压增益的测试： 测出输入电压与输出电压，由公式i v v v A /0=计算得到； 输入电阻的测量： 已知取样电阻R ，测出电压' s u 与 i u ，利用公式 R u u u R u u u R i s i i s i i -=-= ''，即可求得； 输出电阻的测量： 已知取样电阻L R ,采用“两次电压法”测量，由公式 L o o L o o o R u u I u u R )1'('-=-= ，即可 求得； 幅频特性测量： 采用点频法，改变输入信号的频率，测量相应的输出电压值，求放大倍数，即可绘制出幅频特性曲线。 四． 实验内容 1， 测试静态工作点

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理论分析: 由题意可得:(列节点方程) 011(1)822A U U +-= 0111 ()0422 B U U +-= A B U U = 解得: 三、 电路设计内容与步骤 如上图所示设计仿真电路. 仿真电路图：

V18mV R11Ω R22Ω R32Ω R44Ω U2 DC 10MOhm 0.016 V + - U3 OPAMP_3T_VIRTUAL U1 DC 10MOhm 0.011 V + - 根据电压表的读数,， 与理论结果相同． 但在试验中，要注意把电压调成毫伏级别，否则结果误差会很大, 致结果没有任何意义。如图所示,电压单位为伏时的仿真结 果:V18 V R11Ω R22Ω R32Ω R44Ω U2 DC 10MOhm 6.458 V + - U3 OPAMP_3T_VIRTUAL U1 DC 10MOhm 4.305 V + - ，与理论结果相差甚远。 四、 实验注意事项 1)注意仿真中的运算放大器一般是上正下负,而我们常见的运放是上负下正,在仿真过程中要注意。

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加米勒补偿电容Cc=200fF，做开环分析如下，显然，这也是不合适的。这是由于电路中存在零点造成的。

加入调零电阻Rz=40K，，仿真结果如下。可以看出，， ，相位裕度为40度，不够。可通过加大补偿电容来进一步分裂p1，p2主次极 点。（已尝试过加米勒补偿电容Cc=300fF可以得到大于60度的相位裕度）。但是本次设计的运放用在负反馈环路中，故只需要负反馈环路是稳定的就达到设计标准。 理论计算。 查看各管子的静态工作点。 ，，，即。 ，，，即 。

， 。理论值与仿真结果非常接近。 ，理论值与仿真结果非常接近。 ， ，理论值与仿真结果非常接近。 ， ，理论值 与仿真结果40度偏差较大。 2.在负反馈环路中做环路稳定性分析：

从上图可以看出，加入反馈电阻网络R1，R2后就打破了原有的静态工作点：主要是反馈电阻网络R1，R2中的电流由M7管提供，所以M7管的静态工作点打破了，即运放的第二级跨导GmⅡ，输出电阻R2都变了。从波特图中可以看出相位裕度为77度，满足设计标准。理论计算： 查看各管子的静态工作点。 ，， ，即。 ，，，即 。 ， 。理论值与仿真结果非常接近。 ，理论值与仿真结果非常接近。 。 ，理论值与仿真结果非常接近。 ，

，理论值 与仿真结果77度偏差较大。 此结果可能是由于gm7变大，原来的调零电阻RZ过大造成的。现在改变调零电阻Rz=25K， ，仿真结果如下： 此时，相位裕度为63度，满足设计标准。 3.改用大电感大电容仿真环路增益：

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目 录 22 4其它..................................................................223.3.4其它性能的仿真测试.. (22) 3.3.3最坏情况仿真测试 (21) 3.3.2极限参数仿真测试 (21) 3.3.1工艺容差及温度特性的测试 (21) 3.3运放其它特性参数仿真规范 (21) 3.2.3瞬态参数仿真 (21) 3.2.2交流参数仿真 (20) 3.2.1直流参数仿真 (20) 3.2跨导运放(OTA)性能参数仿真规范 (19) 3.1.4瞬态参数仿真 (18) 3.1.3交流参数仿真 (17) 3.1.2共模输入范围的仿真 (16) 3.1.1直流参数仿真 (16) 3.1全差分运放性能参数仿真规范 (13) 3.2.3瞬态参数仿真 (8) 3.2.2交流参数仿真 (5) 3.2.1直流参数仿真 (5) 3.2双端输入、单端输出运放性能参数仿真规范 (5) 3.1MOS 运算放大器技术指标总表 (5) 3CMOS 运放仿真规范.......................................................42概述...................................................................41前言...................................................................4MOS 运放性能参数仿真规范..................................................表目录 5 表1 MOS 运算放大器技术指标总表.............................................图目录 10图10 共模抑制比仿真电路...................................................10图9 闭环频响曲线.........................................................9图8 幅频、相频曲线图......................................................9图7 开环增益仿真电路......................................................8图6 输出摆幅与负载电阻的关系曲线............................................8图5 输出动态范围的仿真电路.................................................7图4 共模输入范围输出结果参考图..............................................7图3 共模电压输入范围的仿真电路..............................................6图2 Vos 温度特性参考图.....................................................6图1 输入失调电压仿真电路...................................................

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运算放大器参数的基本仿真方法示例(2nd edition)

运算放大器参数的基本仿真方法示例（2nd edition） 刘泰源，LTC1733 GROUP ROOM 237，SOC DESIGN CENTRE 目的：仿真一个两级的运放，熟悉模拟电路仿真软件的使用。 采用软件：workview ,hspice 2005.03 工艺库的说明：采用韩国MagnaChip 0.5umCMOS工艺库 对所采用电路描述：首先在workview中生成一个两级的运算放大器，并导出网表，第一级是差分的输入放大器，其作用是放大差模信号，抑制共模信号，第二级是一个共源放大器，提供更大的增益。在第一级里，m1、m2为差动输入管，m5提供由基准电压产生的偏置电流，m3、m4两管是一对电流镜，保证m3,m4两管为两个输入端提供相等的电流。第二级m8是负载管，m7是倒相器的输入管。 主要仿真的运算放大器特性： 增益，增益带宽，建立时间，摆率，ICMR，CMRR，PSRR，输出摆幅，失调电压 运放电路结构图： 图1运放电路

静态工作点的调节在整个模拟电路的设计中是非常重要的，因为不同功能的模块对器件的工作状态有不同的要求，在电路设计初期确定下的管子的工作状态就在这个阶段与以实现。实现的语句在hspice里面是.op语句。这个语句会在仿真生成的.lis文件里面形成一个关于管子工作状态的理解，查找.lis文件中的region关键字，就能找到各个管子工作点的列表。 静态工作点的调节： 采用的方法，先设计第一级的的工作点，再设计第二级的工作点。 第一级工作点设计要求五个管子都工作在饱和区，并且保证电路的对称，在vcc，in1,in2和bias上要加上适当的偏置电压。我设定的bias为 1.5v，in1=in2=2.5v，这个时候要注意调节各管子的宽长比使管子达到饱和，如果m3,m4是线形区，则应该调节减小m3,m4的宽长比，同时通过增加m5的宽长比增大偏置电流，如果m5处于线形区，则应该采取与上面所说的相反的方法，如果输入管处于线形区，要考虑输入的偏置电压是否合适，同时折中上面的调节方法。 在调整第一级进入管子都饱和后，加上第二级一起调整，目的是使两级的管子都进入饱和区，这里遇到的一个问题，就是第二级的两个管子很难同时到达饱和区，发现问题在于m3,m4管的vds太小，使第二级的m7管只能在线形区，减小m3,m4的宽长比和调节m5的偏置电流后，可以使两管都饱和。 在整个过程中，都需要保持偏置管和电流镜对管的对称性。 NOTE：（上述调节过程仅是一个参考，实际电路中BIAS电流不可能这么精确，所以，在实际情况中，调试电路的中的偏置电压更多的由实际偏置电路提供。） 1．开环增益： 1）输入差模信号，调节使各晶体管的工作点都处在饱和区，在输入端in1加入交流信号，in2加上偏置信号。 2）输入激励： vcc vcc 0 5 vbias bias 0 1.2 vin1 in1 0 2.5 vin2 in2 0 2.5 ac 1

利用Pspice模型分析放大器环路的稳定性

利用Pspice模型分析放大器环路的稳定性 放大器放大器放大器的稳定性，但评估一个较为复杂的电路是否稳定，难度可能会大得多。本文使用常见的Pspice宏模型结合一些简单的电路设计技巧来提高设计工程师的设计能力，以确保其设计的实用性与稳定性。 导致放大器不稳定的原因 在任何相关频率下，只要环路增益不转变为正反馈，则闭环系统稳定。环路增益是一个相量，因而具有幅度和相位特性。环路由理想的负反馈转变为正反馈所带来的额外相移即是最常见的不稳定因素。环路增益相位的“相关”频率，一般出现在环路增益大于或等于0dB之处。 图1：总等效噪声密度-反馈电阻关系曲线。 的放大器电路，通过断开环路，测量信号在环路中传播一次所产生的相移，即可推算出电路的稳定情况。以下例子介绍的方法可利用仿真软件，运算放大器宏模型以及Pspice提供的理想元器件来实现。 图2：跨阻抗放大器。 高速低噪声跨阻放大器（TIA）稳定性示例 我们以一个跨阻放大器（TIA）为例，通过分析其稳定性来阐述我们将要推荐的技术。TIA 广泛应用在工业领域和消费领域，例如LIDAR（光探测和测距）、条形码扫描仪、工厂自动化等。设计工程师遇到的挑战是，在不会造成衰减和老化的情况下，如何最大化信噪比（SNR），以及如何获得足够的速度/带宽来传递所需的信号。图2为采用了LMH6629的放大器示意图，这款超高速（GBWP=4GHz）低噪声（0.69nV/RtHz）器件具有+10V/V的最小稳定增益（COMP 引脚连至VCC）的。LMH6629的补偿（COMP）输入可以连至VEE，从而进一步将最小稳定增益降低到4V/V。 为获得最大的转换速率和带宽（小信号和大信号），在这个例子中，COMP引脚被连接到VCC。可获得的带宽与放大器GBWP直接相关，与跨阻增益（RF）和光电二极管内的寄生电容成反比。确定一个给定放大器所使用的反馈电阻（RF）有一个简单方便的办法：在使用了LMH6629的情况下，总等效输入电流噪声密度“ini”与RF的关系。图中的“in”是LMH6629的输入噪声电流，“en”是LMH6629的输入噪声电压，“k”是波尔兹曼常数，而“T”是用℃表示的绝对温度。 由图1可知，对于LMH6629而言，将RF设定为10k？确保了最小的总等效输入电流噪声密度ini，由此也可以得到最高的SNR。RF的进一步增加会降低可获取的最大速度，而SNR 不会得到明显改善。 是什么使得一个看起来很简单的电路的稳定性分析变得如此复杂呢？主要原因就是寄生元件的影响。在图2的电路中，几乎没有迹象表明这个电路会是不稳定的，图中所示的寄生元件“CD”是光电二极管固有电容，其实际大小由光电二极管的面积和灵敏度来决定。R2用于消除LMH6629的输入偏置电流产生的偏移误差，同时C2消除了R2的噪声。 假设一个光电二极管标称电容（CD）为10pF，图2中电路的仿真响应，由此可以判断出电路是不稳定的：其频率响应曲线中大而尖的峰值即为证明。在频域内，通过了解电路的相位裕度（PM）就可以确定电路的稳定性。为便于仿真，可将光电二极管的电路简化等效为一

实验三-MOS管参数仿真及Spice学习

实验三MOS管参数仿真及Spice学习 刘翔 10214070 一、实验内容和要求。 实验内容： （1）使用S-Edit绘制电路图，将其转换成Spice文件。 （2）利用T-Spice的对话框添加仿真命令。 （3）利用W-Edit观察波形。 实验要求： （1）利用Tanner软件中的S-Edit、T-Spice和W-Edit，对NMOS管的参数进行仿真。NMOS器件的T-Spice参数仿真内容如下： a. MOS管转移特性曲线（给定VDS、W、L，扫描VGS）。 b. MOS管输出特性曲线（给定VGS、W、L，扫描VDS）。 c. 温度对MOS管输入/输出特性的影响（给定VGS、VDS、W、L，扫描Temp）。 d. MOS管W对输入/输出特性的影响（给定VGS、VDS、W/L，扫描W）。 e. MOS管L对输入/输出特性的影响（给定VGS、VDS、W/L，扫描L）。 f. MOS管W/L对输入/输出特性的影响（给定VGS、VDS、L，扫描W）。 g. MOS管开关电路输入/输出波形（输入一定频率的方波）。 h. 在MOS管开关电路输入/输出波形中找出传输时间、上升时间和下降时间。

i. MOS管开关电路传输特性曲线。 j. MOS管W/L对传输特性的影响（给定L、扫描W）。 k. 在MOS管传输特性曲线上找出测量输入、输出电压门限，计算噪声裕度。 （2）记录操作步骤，截取相应图片，完成实验报告。 二、实验环境、Tanner软件简介及SPICE命令。 实验环境： Tanner（S-Edit、T-Spice、W-Edit） SPICE命令的插入： Edit —Insert Command命令或工具栏中的，打开T-Spice Command Tool（T-Spice命令工具）对话框，可以在活动输入文件中插入命令。 三、实验流程框图。 四、实验步骤。 1.在S-Edit中绘制电路原理图，导出SPICE文件。 （1）新建一个文件file-new，新建一个模块，module-new，添加所需要的工艺库。

LTspice 一 简介(中文教程)

免费电路图仿真软件LTspice 一简介（中文教程） 欢迎转载，转载请说明出处-DPJ 关键字：PSpice 仿真，电路图，LTspice仿真，pspice模型，spice，电路仿真，功放电路图仿真，信号放大仿真 1. LTspice 电路仿真软件简介 LTspice 电路图仿真软件简介（支持PSpice和Spice库的导入） LTspiceIV 是一款高性能Spice III 仿真器、电路图捕获和波形观测器，并为简化开关稳压器的仿真提供了改进和模型。我们对Spice 所做的改进使得开关稳压器的仿真速度极快，较之标准的Spice 仿真器有了大幅度的提高，从而令用户只需区区几分钟便可完成大多数开关稳压器的波形观测。这里可下载的内容包括用于80% 的凌力尔特开关稳压器的Spice 和Macro Model，200 多种运算放大器模型以及电阻器、晶体管和MOSFET 模型。 在电路图仿真过程中,其自带的模型往往不能满足需求,而大的芯片供应商都会提供免费的SPICE模型或者PSpice模型供下载,LTspice可以把这些模型导入LTSPICE中进行仿真。甚至一些厂商已经开始提供LTspice模型，直接支持LTspice的仿真。这是其免费SPICE 电路仿真软件LTspice/SwitcherCADIII所做的一次重大更新。这也是LTspice 电路图仿真软件在欧洲，美国和澳大利亚，中国广为流传的根本原因。 LTspice IV 具有专为提升现有多内核处理器的利用率而设计的多线程求解器。另外，该软件还内置了新型SPARSE 矩阵求解器，这种求解器采用汇编语言，旨在接近现用FPU (浮点处理单元) 的理论浮点计算限值。当采用四核处理器时，LTspice IV 可将大中型电路的仿真速度提高3 倍，同等设置的精度，电路仿真时间远远小于PSpice的计算时间（本来你要等待3个小时，现在一个小时就结束了）。功能强大而且免费使用仿真工具，何乐而不为呢？ 这里不是贬低pspice软件，cadence的Pspice软件具有更加丰富的配置和应用，可以进行更加繁多的电路仿真和设置，因为大多数工程师不需要非常复杂的应用，所以，免费的LTspice可以满足基本的应用。 Pspice仿真工具还有一个大佬就是multisim，这也是一个非常优秀的软件，multisim软件也是非常强大的软件的，其示波器功能，非常适合学生和老师的教学示范功能，但是multisim和pspice 都需要昂贵的license费用，ltspice 在企业应用和小企业应用也是不错的替代方案，尤其设计任务和仿真需求不是很频繁的情况下，ltspice 就凸现了独特的优势。

运算放大器的测量和仿真

运算放大器的测量和仿真 1.概述 仿真是运放设计的一项重要内容，运放的仿真与运放的应用环境是不可分割的，在仿真之前一定要首先确定运放的实际负载，包括电阻、电容负载，还应包括电流源负载，只有负载确定之后，仿真出的结果才是有意义的：不同的应用场合对运放的性能指标要求也不一样，并不需要在任何时候都要将运放的所有指标都进行仿真，所以，在仿真之前要明确应该要仿真运放的哪几项指标，哪几项指标是可以不仿真的。在仿真时，要对不同的指标分别建立仿真电路，这样有利于电路的检查；DC、AC分析是获得电路某一性能指标信息的一种手段，它需要一些相关的条件来支持，当我们忽略了某一条件或根本没有弄清还有哪些条件时，DC、AC分析的结果就可能与实际情况不一致，导致错误的发生。瞬态仿真则是反映出电路工作的现象，只有瞬态仿真通过，才能说明电路具备 了相应的能力。如：我们在仿真运放的频率特性时，所设计的仿真电路是建立在输入源的输出电阻为零（或很小，几百ohm以下）的基础之上，此时仿真出的运放稳定性很好，但如果实际电路前级的输出电阻不为零（此时应考虑运放输入级的寄生电容），这时，在做实际电路的瞬态仿真时，会发现输出有较大的过冲，瞬态仿真必不可少！而且，每一个AC、DC分析结果都可以用瞬态仿真加以验证。 以下仿真电路，只画出了电阻、电容负载，没有给出电流源负载，在进行电路的仿真时，要根据实际情况，酌情考虑电流源负载的影响（实际上电路动态工作时，一定有输出电流）。一般情况下，电阻、电容负载是相对于共模电压的（不是GND），不会引入静态电流，但在某些场合，如输出驱动电路，其电阻负载是对地的，此时会引入静态电流，这些东西在实际仿真时都是要考虑的。 运算放大器的测量和仿真类别包括：开环增益、开环频率响应（包括相位裕度）、输入失调电压、共模增益、电源抑制比、共模输入输出范围、开环输出电阻和瞬态响应（包括摆率）。 AC相当于小信号仿真，步骤是先进行直流工作点仿真再进行小信号仿真，对于直流电源相当于短路 DC可以仿真工作点，范围等 相当于现实物理模型的仿真，接近真实情况

集成运放组成的基本运算电路实验报告

实验报告课程名称：电路与电子技术实验指导老师： 成绩： 实验名称：集成运放组成的基本运算电路实验实验类型：同组学生：一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.研究集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的功能； 2.掌握集成运算放大电路的三种输入方式。 3.了解集成运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题； 4.理解在放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大电路各项性能指标的影响； 5.学会用集成运算放大器实现波形变换 二、实验容和原理 1.实现两个信号的反相加法运算 2.输入正弦波，示波器观察输入和输出波形，毫伏表测量有效值 3.实现单一信号同相比例运算(选做) 4.输入正弦波，示波器观察输入和输出波形，毫伏表测量有效值，测量闭环传输特性：Vo = f (Vs) 5.实现两个信号的减法(差分)运算 6.输入正弦波，示波器观察输入和输出波形，毫伏表测量有效值 7.实现积分运算(选做) 8.设置输出初态电压等于零；输入接固定直流电压，断开K2，进入积分；用示波器观察输出变化(如何设轴,Y轴和触发方式) 9.波形转换—方波转换成三角波 10.设：Tp为方波半个周期时间；τ=R2C 11.在T p<<τ、T p ≈τ、T p>>τ三种情况下加入方波信号，用示波器观察输出和输入波形，记录线性 三、主要仪器设备 1.集成运算电路实验板；通用运算放大器μA741、电阻电容等元器件； 2.MS8200G型数字多用表；XJ4318型双踪示波器；XJ1631数字函数信号发生器；DF2172B型交流电压表； 型可调式直流稳压稳流电源。

SPICE仿真软件基础

SPICE仿真软件基础 现在常用的SPICE仿真软件为方便用户使用都提供了较好的用户界面，在用仿真库中的元器件连成原理图后就可以进行仿真（当然要设置必要的仿真参数），但实际上只是用原理图自动产生了SPICE的格式语句，还是要通过读取语句来进行仿真，这是历史的遗留问题。在spice早期研究的技术条件下，无法用图形方式输入电路结构，只能通过文本文件来描述，也就是所谓网表。SPICE软件的设计者规范了要进行仿真的电路对应的SPICE网表文件格式，还定义了许多仿真描述语句和分析控制语句等，使仿真软件能通过读取这些特殊信息来进行相关计算和运行，最后获得要求的结果。 因为技术的进步，虽然现在已经不需要手工书写并输入网表了，但了解一些基本语句还是很有用的，不仅可以理解仿真时要设置的那些参数的含义，而且在出错时还易于通过网表来排错。SPICE网表文件是文本文件，默认的输入文件名为：*.cir 因为目前各个版本的SPICE软件都已图形化，并增加了很多功能，所以产生的语句顺序和格式有了一些变化，但主要是以*开头的注释语句的不同变化，便于阅读和模块化，而基本的语句变化不大，包括以下几种： 1) 标题语句：网表文件第一行为标题语句，由任意字符串和字母组成，软件并不处理，而是直接在输出文件中作为第一行打印出来 2) 注释语句：由*开头的字符串，为文件的说明部分，为方便阅读而在自动产生的SPICE网表文件中大量存在 3) 电路描述语句：定义电路拓扑结构和元器件参数的语句，由元器件描述语句、模型描述语句、电源语句等组成 4) 电路特性分析和控制语句：以.开头的语句，描述要分析的电路特性及控制命令 5) 结束语句：即.END ，标志电路描述语句的结束，在文件最后一行 （最后将会给出SPICE网表文件的例子） 一、电路描述语句：是SPICE网表文件中最多也最复杂的，有以下一些规定： 1) 名称：为字符串，只有前8个字符有效，其中第一个字符必须为A--Z的字符，且有固定含义，对应不同类型的元件。 2) 数字：有几种形式，整数、浮点数、整数或浮点数加上整数指数、浮点数或整数后面加上比例因子 常用的比例因子：有T、G、MEG、K、M、U、N、P、F、MIL等，不分大小写 3) 分隔符：有空格、逗号、等号、左括号、右括号等 4) 续行号：“+”，一行最多只能有80字符，如一行无法表达完全，可在第二行起始加+号，表示是前一行的继续 5) 单位：使用国际标准单位制，语句中缺省 6) 规定支路电流的正方向和支路电压的正方向一致 7) 节点编号：可以是任意的数字或字符串，节点0规定为地，不允许有悬浮的节点，即每个节点对0节点都必须有直流的通路。当实际电路不满足这个要求时，可在悬浮节点与地之间接一个大电阻（如1G）. 8）不能分析的问题：电压源回路、电感回路、电压源和电感组成的回路、隔断的电流源和（或）电容