用于電壓反饋放大器的SPICE運算放大器宏模型的開發(fā)

　　一個電壓反饋放大器宏模型可以仿真共同效果，如瞬態(tài)響應、頻率響應、電壓噪聲和輸入/輸出壓擺率(slew rate)限制。接下來我們將以實例模型詳盡描述每個級和相關實際器件的行為。這里沒有提供完整的晶體管原理圖，客戶可以利用充分提取的3D器件模型進行精確的仿真來開發(fā)宏模型。

　　第一個關于運算放大器宏模型的技術是由Boyle在1974年開發(fā)的，僅使用了兩個晶體管、幾個二極管和線性元件。[1]電阻、電容、電感器和電壓/電流控制源等線性元件的仿真遠遠快于有源元件(active element)，并可用來提供極點、零點和任意增益。采用DC模型，可以用一個電壓控制電壓源作放大器，同時可以增加電阻以更好地表示輸入和輸出阻抗。電容、電感、二極管和晶體管可以提供適當?shù)慕涣黜憫Ｓ私飧嚓P于仿真模型的開發(fā)信息，請參見參考文獻Alexander和Bowers[2]和[3]。他們的模型如本例后面所述。

　　ISL28133是一個采用電壓反饋拓撲結構的零漂移運算放大器。其增益帶寬積為400kHz，壓擺率為0.2V/微秒，電源電流為18μA。圖1顯示了一個五級模型，它代表了實際電路框圖。這些級包括輸入、增益、頻率整形、輸出和噪聲模塊。

　　圖1. ISL28133宏模型框圖

　　(圖字：輸入級，增益級，頻率整形級，輸出級，噪聲模塊)

　　輸入級

　　零漂移放大器的輸入級如圖2所示。100μA的電流源“I2”饋送pmos輸入對。一般情況下，I2應選擇低于靜態(tài)電流。請記住，ISL28133的典型電源電流(RL=open)僅為18μA。然而，很小的I2(約10μA)將使輸入電壓噪聲過大而無法仿真。這將在后面的噪聲分析部分討論。選擇I2=100μA，并使用I1進行補償。Cin1和Cin2是輸入共模電容，Cdiff是差模輸入電容。

　　圖2. 輸入級

　　增益級

　　這一級可以執(zhí)行模型中的一些重要功能

　　1)本級設置該部分的DC增益。所有后續(xù)級均可提供增益。

　　2)可實現(xiàn)壓擺率限制。

　　3)在AC特性中增加主極點(dominant pole)。

　　4)將信號從以電源作為參考量的兩個電壓水平移位至一個以中點作為參考量的單電壓。

　　5)限制輸出。

　　參見圖3，Ga是電路(block)G1和G2的增益。Gb是電路G3和G4的增益。