图1:设计工具:放大器参数评估工具。

许多人可能会提出反驳说可以使用SPICE来做仿真和观察这种误差。虽然使用SPICE是一种很好的尝试,但是SPICE并不是万能的。在这种情况下,仔细的工程师会使用交流分析方法观察增益误差在频率端点处的差异。但这要在完成参数搜索、查看数据手册和模型下载的过程之后才能进行。如果限制参数是转换速率,那么在问题开始出现时,对标准瞬态分析进行视觉观察根本就无法检查出来。另外SPICE依赖于精确模型,如果转换速率或主极点的模型不够精确,那么要正确分析这些例子可能非常困难,或者不可能实现。Boyle宏观模型,甚至更先进的建模方法通常也有折衷,这使得其难以实现所有参数的精确行为建模,这就牵扯到另外一个话题了。使用SPICE还存在其它一些严重的缺点。不是所有版本的SPICE都是通用的,因此该模型可能需要用户调整,特别是处理多项声明时。另外仿真的收敛也是一个问题,它会导致一些无法预计的结果。SPICE不提供关于哪些参数会导致问题的反馈。

发现典型设计流程存在的潜在缺陷和耗费时间的问题后,需要一种设计工具能够在深入设计之前加速设计流程并且发现问题所在。美国模拟器件公司(ADI)最近推出的在线仿真工具恰好可满足这一需求。他们的放大器参数评估工具(见图1)允许电路设计工程师配置电路和信号源,选择放大器并且评估该放大器在该电路中的性能。图2a示出的电路波形只是说明转换速率限制的初始情况。就像在SPICE中一样,临界转换速率限制无法用眼睛观察到。然而该设计工具中的交互消息指示了每一种标志情况的有用信息,包括它们的发生原因和解决方案。(图2b所示的是转换速率限制情况下的提示信息,正常情况下不提示)。该设计工具允许分别加上或者去除由于放大器有限的开环增益而产生的直流误差和增益误差,使用户能更容易地检查出误差原因。当误差原因未检查出,但会导致严重后果时(大于1%满量程输出信号),对话框中会出现提示信息以帮助用户避免疏漏。

那么设计工具是如何工作和怎样建模的呢?通过在服务器端执行数学模型代码,美国国家仪器公司(NI)的LabVIEW工具显然能计算出该电路的响应。电路设计工程师只要使用一个标准的网络浏览器就能设置该工具并且浏览其数学计算结果。设计工具根据每个放大器的参数及电路配置指示削波、电源限制、共模电压和差分电压限制、最小稳定闭环增益限制、最大输出额定电流、带宽限制、容性负载驱动能力和转换速率限制。该设计工具利用另外的参数可评估失调电压引起的直流误差、偏置电流、失调电流、CMRR和电源抑制比(PSRR),并且指明由于放大器开环增益响应和有限输入阻抗造成的增益误差。

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