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五彩晶圆(中级)

《运算放大器参数解析与LTspice应用仿真》读书笔记之一 —— 细节决定成败 [复制链接]

假日里收到EEWorld寄来的《运算放大器参数解析与LTspice应用仿真》一书,按照我的读书习惯先粗粗浏览一遍,然后开始细读。目前我已经读完第1章和第2章的2.1,2.2,2.3等小节。就这些已读完的章节先写此篇读后感,后续的读后感待读了其他章节以后继续。

浏览整本书后给我的印象是:此书讨论的运放多以精密放大器为主,也介绍了仪表放大器、跨阻放大器、全差分放大器和电流检测放大器,而对于在高频高速应用领域使用较多的电流反馈型运放以及未完全补偿的运放等却很少涉及甚至根本不提,因此作者的主要工作方向可能是数据采集、精密放大等背景下的运放应用。在这些应用领域,对于运放的频响要求不高,但是对于放大器的误差要求极高。所以本书讨论的运放参数多与误差相关:失调、噪声、失真、共模抑制比与电源抑制比、输入输出阻抗、开环增益、增益带宽积等。也有一些是与运放稳定性相关的内容:稳定裕量、容性负载等。

此帖出自模拟电子论坛

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五彩晶圆(中级)

第1章是一个概述,基本上就是大学模电课程中的一些基本概念。

第2章的2.1节以精密运放ADA4077为例,罗列了在数据手册中出现的所有参数。

第2章的2.2,2.3等小节讨论的是运放的失调,包括电压失调和电流失调。书中很详细地讨论了运放的这两个基本参数的定义、产生原因以及由这两个参数引发的案例。对于从事精密测量或者对于放大器的误差有较高要求的应用工程师来说,具有很好的参考价值。

关于失调电压产生的原因中,除了输入级的制造工艺这个通常大家都知道的因素外,本书还提到同一芯片不同的封装可能有不同的失调。这一条是我以前从未注意到的。我认为封装应该是引起失调变化的诱因而不是引起失调变化的根本原因,但是书中未给出最终的原因。我只能猜测:会不会是不同的封装形式对芯片产生的应力不同,从而造成其失调的不同?在此希望论坛中有高手能为我解惑。


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五彩晶圆(中级)

作者在书中给出两个与失调有关的案例。

一个案例是在设计之初,工程师没有仔细研究选用芯片的失调电压分布情况及其最大值(这些参数在datasheet中都有),结果引起输出失调超标。

另一个是在调试过程中漏焊偏置电阻,结果由于偏置电流无通路引起输出异常。

严格来说,这两个案例的故障都是人为的原因,就是设计或调试过程中没有注意细节。所以我将本文的题目定为“细节决定成败”。

在模拟电路的设计、调试等环节,细节往往是成败的关键。而能否注意到这些细节,则是工程师工作经验的体现。


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五彩晶圆(中级)

书中第25页提到与放大器失调有关的另一个问题:寄生热电偶效应。也许作者在实际工作中没有遇到过这个问题,书中并没有给出案例。我所在的实验室中曾经遇到过因为寄生热电偶效应引起的故障,下面写出来供大家参考。

那是一个精密放大器,测试时发现开机后输出失调慢慢变大最后导致完全超标。计算和实测结果都指明运放的温漂不可能引起如此大的失调。经反复检查,最后确定是一个靠近功率管的接插件有寄生热电偶效应,因为那个接插件的两个引脚与功率管的距离不同导致两个寄生热电偶产生的热电势不能抵消。后来的解决办法很简单:将那个接插件转了90度,使得两个引脚与功率管的距离大致相等,问题就解决了。

 


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五彩晶圆(中级)

也许本书作者为了强调仿真软件的作用,在这两小节中作者多次用仿真软件去仿真运放的失调。我认为这些仿真没有太大的实际意义。仿真软件无非就是按照给定的器件模型参数进行计算而已,如果在模型中只给了典型参数,那么仿真结果只能是典型参数下的输出,并不能得到可能出现的最坏的结果。除非模型中包含了参数的分布情况,然后用蒙特卡洛分析方法得到输出的分布情况,那才是真正有意义的结果。如果不能用上述方法仿真,那么将运放参数的最好与最坏等分布情况代入书中第36页的式2-23进行计算,还算是一个相对可靠的方法。

在阅读本书的过程中也发现了一些其他小问题,也许是作者的笔误,也许是排版与编辑的问题,这里就不提了。

点评

谢谢如此细致的反馈。      此前个人主要经历都是精密测量领域,所以该书主要围绕通用,精密等放大器的介绍。      关于放大器的封装对失调电压的影响原因  详情 回复 发表于 2021-5-14 14:22

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一粒金砂(中级)

gmchen 发表于 2021-5-3 18:55 也许本书作者为了强调仿真软件的作用,在这两小节中作者多次用仿真软件去仿真运放的失调。我认为这些仿真没 ...

谢谢如此细致的反馈。

     此前个人主要经历都是精密测量领域,所以该书主要围绕通用,精密等放大器的介绍。

     关于放大器的封装对失调电压的影响原因我也没有定论,所以无法提供工艺的具体情况。

      书中案例是技术支持过程中出现的问题,您所反馈关于热电偶效应缺少案例,目前还未遇到,或者工程师遇到自己解决。

      关于仿真的软件的态度和您是一致的,此前也使用几款软件我几乎起不到实际作用。而仿真也不只是最坏分析,还有可行性分析,以及复现故障,LTspice或许还有一些不足,不过它在一些研发进度极快的行业,还是一个不错的工具。


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