W pracy zaproponowano modyfikację makromodeli wzmacniaczy operacyjnych, która prowadzi do uwzględnienia zależności maksymalnego i minimalnego napięcia wyjściowego układu scalonego od jego prądu wyjściowego i temperatury otoczenia. Dzięki wprowadzonej zmianie uzyskano lepszą zgodność maksymalnych napięć wyjściowych makromodelu i układu scalonego oraz rozszerzenie obszaru warunków pracy (temperatura, rezystancja obciążenia, napięcie wejściowe), w którym ta zwiększona zgodność jest zachowana, co jest bardzo istotne w przypadku mikromocowych wzmacniaczy operacyjnych, szczególnie tzw wzmacniaczy „rail-to-rail”, zasilanych małymi napięciami. Modyfikacja polega na dodaniu do pierwotnego makromodelu dwóch nieliniowych źródeł napięciowych, sterowanych prądem wyjściowym i prądem proporcjonalnym do temperatury. Przedstawiono sposób wyznaczania współczynników wielomianów, opisujących dodatkowe źródła, oparty o metodę najmniejszych kwadratów. Podstawą do wyznaczania tych współczynników są typowe dane katalogowe układu scalonego. Podano przykłady modyfikacji makromodeli: mikromocowego wzmacniacza operacyjnego TLV2211 i wzmacniacza OPA130, przeznaczonych do stosowania w programie Pspice. Uzyskano zmniejszenie błędów modelowania zależności maksymalnego i minimalnego napięcia wyjściowego od prądu wyjściowego i temperatury otoczenia o około rząd wielkości w stosunku do błędów pierwotnych makromodeli, dostarczonych przez ich wytwórców.
EN
The paper proposes specific modification to macromodels of operational amplifiers causing that these models reflect additionally how IC's maximum and minimum output voltages depend on its output current and on ambient temperature. This modification caused better consistency between maximum output voltages of the macromodel and those of the IC; extended was also the area of operating conditions (temperature, load resistance, input voltage) where such improved consistency is maintained. This is of special importance in case of micropower operational amplifiers, especially for so called rail-to-rail amplifiers operated bat very low supply voltages. The modification consist in supplementing the primary macromodel with two non-linear voltage sources controlled by output current and by a current proportional to temperature. The least squares method is presented to determine the coefficients of polynomials representing the additional sources. Typical IC's data-sheet information is used to find out these coefficients. Exemplary modifications are shown for macromodels of TLV2211 micropower operational amplifier, and OPA130 amplifier, applicable for use in Pspice Programme. The relation of maximum and/or minimum output voltage versus output current and ambient temperature is now modelled with accuracy several times better than that attainable for primary macromodel.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zmodyfikowano strukturę i podano sposób wyznaczania parametrów makromodelu wzmacniaczy operacyjnych, przeznaczonego do stosowania w programie PSpice. Modyfikacje przeprowadzono w taki sposób, aby uwzględnić zależność (liniową lub nieliniową) maksymalnego napięcia wyjściowego oraz napięcia nasycenia układu scalonego od prądu wyjściowego. Modyfikacja polega na dodaniu do pierwotnego makromodelu dwóch źródeł sterowanych. Dzięki temu uzyskano lepszą zgodność wyników symulacji z danymi katalogowymi w szerokim przedziale zmian obciążenia, zasilania i wysterowania. Jest to szczególnie ważne w przypadku symulacyjnych obliczeń właściwości energetycznych (maksymalnej mocy wyjściowej, mocy strat, sprawności energetycznej) wzmacniaczy mocy. Modyfikacje można stosować do makromodeli różnych wzmacniaczy operacyjnych, tak makromodeli standardowych, jak i ulepszonych (enhanced macromodels). Podstawą do wyznaczania parametrów dodatkowych źródeł sterowanych są typowe dane katalogowe układu scalonego. Podano przykład użycia liniowych źródeł napięciowych sterowanych prądem wyjściowym w makromodelu opperacyjnego wzmacniacza mocy OPA502, oraz przykład zastosowania źródeł nieliniowych, w których zależności SEM od prądu są opisane wielomianami, w makromodelu wzmacniacza operacyjnego OPA130. Uzyskana dokładność modelowania zależności maksymalnych napięć wyjściowych od prądów wyjściowych okazała się o rząd lepsza niż w przypadku makromodeli dostarczanych przez producenta układów scalonych firmę Burr-Brown.
EN
The structure of operational amplifier macromodels, intended to be used in PSpice Programme, was modified and a way of deriving additional parameters for these macromodels was also given. Macromodel was modified so as to allow for relation (of both linear and non-linear nature) between maximum output voltage and IC saturation voltage on the one side, and the output current on the other side. The modification made consists in supplementing the original macromodel with two controlled sources. When they were introduced, marcomodel accuracy was improved and operating condition area (load, power, supply, control signal), wherein the macromodel ensures high accuracy, was extended. This modification may be applied to macromodels of various operational amplifiers, standard macromodels and enhanced macromodels. Typical IC's data-sheet information is the sufficient basis to calculate additional macromodel parameters. Examples were provided where simple current-controlled voltage sources were applied in IC's macromodel for the OPA502 Power Operational Amplifier and where non-linear controlled sources were introduced to macromodel of the OPA130 Operational Amplifier. The identified macromodels were subjected to verification. The accuracy of modelling the maximum output voltages and saturation voltages proved to be one order better than attained for original macromodels developed by Burr-Brown Company, the manufacturer of integrated circuits under consideration.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.