Hspice中如何搭建一个理想的运算放大器和比较器

liu15 · 发表于 2012-12-5 19:25:49

能不能哪位大神分享一下他的劳动成果，小弟谢过啦

青年湖畔的小淘 · 发表于 2012-12-7 20:28:52

同时小白,一起学学

天涯剑舞 · 发表于 2014-4-3 09:46:30

回复 9# wjx197733

请问，我搭建了一个运算放大器模型，但是不知道如何实现虚短与虚断

wjx197733 · 发表于 2014-4-3 10:12:31

本帖最后由 wjx197733 于 2014-4-3 10:23 编辑

理想二级放大器的设计：二级放大器的主极点在放大器的补偿电容，而次极点则依赖于负载电容。先看一个单端输出理想放大器。其结构如下图所示。为了与实际放大器的输入输出端口相吻合，添加了AVDD、VBPU、VBPD、VBND等无效端口，端口OUTP也是无效的， VCMFB端口外接共模电平。电路中，电容C1和C2代表放大器的输入电容，EO1、ROL1和COL1组成了放大器的第一级，其中EO1代表了整个放大器的增益，ROL1和COL1组成放大器第一个极点；EO2、ROL2和COL2组成了放大器的第二级，其中EO2代表了是一个单位增益，（因为第一级的EO1代表了整个放大器的增益），ROL2和外部负载电容COL2组成放大器第二个极点。
下面开始确定EO1、ROL1、COL1、EO2、ROL2和COL2的值。遵循下面步骤：
1.       首先确定EO1、ROL1、COL1。对于10bits，50Mps/s的ADC，放大器增益应该大于A＝212≈73dB，单位增益带宽GBW＝265MHz，实际上，由于存在大信号转换（Slewing）,小信号建立时间ts应该小于采样周期的一半（采样频率的2倍）。一般可以认为小信号建立时间为80%×ts，因此单位增益带宽要比理论计算值大5/4。这里我们假定放大器增益为84dB≈15849，单位增益带宽为400MHz。根据公式，GBW＝f0×A，其中f0为主极点的位置。根据这个公式，可以求得f0＝GBW/A。同时f0＝1/(2*π* ROL1*COL1),这里假设ROL1为1兆欧姆，那么COL1＝1/(2*π* ROL1* f0)＝A/(2*π* ROL1* GBW)，得出COL1的近似值为6.3pF。因为EO1要代表整个放大器的增益，因此EO1的GAIN参数为15849/ROL1＝0.015849。
2.       然后确定EO2、ROL2、COL2。第二极点位置应该为GBW的2.2倍，即880MHz，这里取1GHz，由于外接负载电容COL2是3.6pF，同时利用公式f2＝1/(2*π* ROL2*COL2)，即1GHz＝1/(2*π* ROL2*COL2)，可以求得ROL2的值约为40欧姆，因为EO2要实现单位增益，因此EO2的GAIN参数为1/RL2＝0.025。
3.       输入电容C1和C2假定为0.2pF。
由此确定了理想放大器的所有器件的参数。

实际电路中，需要实现的是双端输入，双端输出的放大器。其结构如下图所示。图中C1和C2代表放大器的输入电容，E1、RL1、CL1、E2、RL2和CL2组成了放大器的第一级，其中E1和E2代表了整个放大器的增益， RL1、CL1、RL2和CL2组成了放大器的第一个极点；E3、RL3、外部负载电容CL3（图中没有画出）、E4、RL4和外部负载电容CL4（图中没有画出）组成了放大器的第二级，其中E3和E4实现单位增益（因为E1和E2代表了整个放大器的增益）， RL3、CL3、RL4和CL4组成了放大器的第二个极点。另外，为了使输出共模电压为2.5V，电阻RCL3和RCL4都外接2.5V的直流电压端口VCM。
下面开始确定E1、RL1、CL1、E2、RL2、CL2、E3、RL3、CL3、E4、RL4和CL4的值。遵循下面步骤：
1.       先按照单端输出放大器中计算各个器件参数的方法计算出EO1、ROL1、COL1、EO2、ROL2和COL2的值。
2.       E1和E2的值为EO1，RL1和RL2的值为ROL1，CL1和CL2的值为COL1。根据差分原理，EO1除以2得出E1和E2的GAIN参数为0.015849/2。
3.       E3和E4的值为EO2，RL3和RL4的值为ROL2，CL3和CL4的值为COL2即外部负载电容3.6pF。根据差分原理， EO2除以2得出E3和E4的GAIN参数为0.0125。
由此确定了理想放大器的所有器件的参数。对电路进行AC分析，得到380MHz的单位增益带宽，相位裕度为71度。