1、 主要內容：對雙運放構成的復合放大電路進行頻域與時域工作特性分析

2、 PS——Test1：反饋超前補償復合放大器電路測試

頻域開環測試電路

頻域閉環測試電路

時域測試電路

參數設置

第1步：頻域穩定性仿真測試：

交流仿真設置

Cfv=16.1p、fp1=10meg時相位裕度pm=50

Cfv=50.8p、fp1=10meg時相位裕度pm=77

第2步：時域穩定性仿真測試：增加外部極點fp1=1meg

瞬態仿真設置

補償電容參數設置

仿真波形：V(IN1)@1——輸入信號

V(OUT1)藍色——Cfv=50.8p時輸出波形

V(OUT1)綠色——Cfv=16.1p時輸出波形

(V(IN1)@1) *100——理想輸出波形

總結：相位裕度越大輸出越穩定

第3步：頻域穩定性仿真測試：增加外部極點fp1=35k

Cfv=50.8p、fp1=35k時相位裕度=0

如果fp1在1k—10k，振蕩更加嚴重——飽和

第4步：時域穩定性仿真測試：增加外部極點fp1=35k

瞬態仿真設置

(V(IN1)) *100——理想輸出波形

V(OUT1)——Cfv=50.8p、fp1=35k時輸出波形

Cfv=50.8p、fp1=35k時輸出振蕩

(V(IN1)) *100——理想輸出波形

V(OUT1)——Cfv=50.8p、fp1=10k時輸出波形

Cfv=50.8p、fp1=10k時輸出嚴重振蕩

3、 PS——Test2：第2級運放提供補償型復合放大器電路測試

參考資料：

頻域開環測試電路

頻域閉環測試電路

時域測試電路

運放模型參數設置

第1步：頻域開環穩定性仿真測試：

交流仿真設置

復合運放截止頻率78kHz、相位裕度52度

單運放截止頻率9kHz、相位裕度90度

電路穩定工作!

20dB與40dB穿越線頻率一致

當R9=2k、R10=8k時復合運放的相位裕度為76.5度、帶寬47.8k;

提高相位裕度以犧牲帶寬為代價!

第2步：頻域閉環帶寬仿真測試

復合運放-3dB帶寬為125kHz、單運放-3dB帶寬為9.6kHz：復合運放帶寬大大增加

第3步：時域仿真測試

瞬態仿真設置

仿真波形：-V(IN1) *100紅色——理想輸出波形

V(OUT1)綠色——復合運放輸出波形

V(OUT2)藍色——單運放輸出波形

總結：帶寬越寬上升速度越快、相位裕度越大輸出越穩定

4、 PS——voltage follower：復合放大器設計實例——高相位精度電壓跟隨器

參考資料

時域與頻域測試電路

第1步：頻域測試

交流仿真設置

100kHz時復合運放相位降低0.057度、單運放降低5.7度

復合運放具有更高的相位精度，但產生增益尖峰

第2步：時域仿真測試——輸入脈沖電壓時的輸出響應

瞬態仿真設置

仿真波形：V(IN)紅色——輸入波形

V(OUT1)綠色——復合運放輸出波形

V(OUT2)藍色——單運放輸出波形

總結：復合運放與輸入信號更加一致，但調整期間存在過沖;

復合運放45度相位裕度、單運放90度相位裕度!(按照PS：Test2自行測試)

5、 PS——ItoV transfer：復合放大器設計實例——10V/mA高靈敏度I—V轉換器

參考資料：

時域與頻域測試電路

第1步：頻域測試

交流仿真設置

復合運放產生增益尖峰

第2步：時域仿真測試——輸入脈沖電流時的輸出響應

瞬態仿真設置

仿真波形：I(I1) *10k紅色——理想輸出波形

V(OUT1)綠色——復合運放輸出波形

V(OUT2)藍色——單運放輸出波形

總結：復合運放與理想輸出更加一致，但調整期間存在過沖;

第3步：直流仿真測試——輸入電流源線性變化時的輸出響應

直流仿真設置

仿真波形：

I(I1) *10k紅色——理想輸出波形

V(OUT1)綠色——復合運放輸出波形

V(OUT2)藍色——單運放輸出波形

總結：三者完全重合，直流工作時復合運放與單運放性能基本一致

6、 PS——Diff Amp100：復合放大器設計實例——100倍直流增益差分放大電路

(復合運放與單運放差分放大對比)

參考資料：

時域與頻域測試電路

第1步：頻域測試

交流仿真設置

差模增益39.992dB，高頻出現增益尖峰

共模增益-60.095dB，高頻出現增益尖峰

第2步：時域仿真測試——輸入脈沖電壓時的輸出響應

瞬態仿真設置

仿真波形：V(VD:+,VD:-) *100紅色——理想輸出波形

V(OUT)綠色——復合運放輸出波形

總結：復合運放與理想輸出信號基本一致，但調整期間存在過沖和延遲

第3步：直流仿真測試——輸入電壓線性變化時的輸出響應

VD差模信號直流仿真設置，VC=0

仿真波形：V(OUT)綠色——復合運放輸出電壓波形

總結： 100m——9.99V：存在0.1%計算誤差

VC共模信號直流仿真設置，VD=0

仿真波形：V(OUT)綠色——復合運放輸出電壓波形

總結： 100m——99uV

7、 實際測試：(待整理)

負載特性、輸入源特性、參考源調節——測試波形與數據相結合，然后與仿真對比

8、 總結：

頻域與時域特性一致;頻域相位裕度足夠時電路穩定工作，否則電路振蕩!

9、 附錄——關鍵仿真器件模型

模型lib