circuito SPICE para encontrar AOL y ganancia de ruido del amplificador de transimpedancia

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En el Capítulo 10 del libro "Ruido del amplificador operacional" de Art Kay, da un circuito SPICE (pp.179) que se puede usar para generar la ganancia de ruido, AOL y ganancia de corriente a voltaje.

¿Podría alguien explicarme por qué poner la fuente VG1 en la forma que se muestra en la imagen y por qué no en el lado de entrada no inversor?

Y, también, el libro escribe "Tenga en cuenta que el inductor 1-TH se utiliza para interrumpir el bucle de retroalimentación desde una perspectiva de CA pero permite una conexión de CC. El capacitor de 1 TF permite que la fuente de señal VG1 para el acoplamiento de CA El bucle a frecuencias extremadamente bajas ". ¿Alguien podría dar más detalles sobre estas dos líneas?

Le agradecería mucho que me diera algunas referencias.

Muchas gracias.

    
pregunta sshen

2 respuestas

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Esta técnica se utiliza a menudo en simuladores. En general, cada tipo de simulación en Spice es algo como esto:

  1. Lee la lista de redes y crea el circuito.
  2. Determine el punto de operación .
  3. Realice cálculos específicos de simulación (por ejemplo, análisis de pequeña señal) utilizando los parámetros que se encuentran en el paso 2.
  4. Destruye el circuito.

Durante el paso 2, Spice asumirá que el circuito es cuasi estático . Básicamente, esto significa que tratará de encontrar una solución del circuito que pueda durar una eternidad sin que nada empiece a cambiar en el tiempo.

Esto se llama DC . En DC, significa que:

  • Los condensadores se comportan como un circuito abierto , porque en reposo: $$ i_C = C \ frac {dv_C} {dt} = 0 $$ O dicho en palabras: ninguna corriente puede fluir a través del condensador porque de lo contrario no estaría en reposo.
  • Los inductores se comportan como un circuito cerrado , porque en reposo: $$ v_L = L \ frac {di_L} {dt} = 0 $$ O dicho con palabras: no puede existir voltaje en el inductor porque de lo contrario no estaría en reposo.

Durante el paso 3, normalmente entran en juego los efectos dependientes del tiempo / frecuencia. Luego, podemos elegir \ $ L \ $ y \ $ C \ $ para que se comporten de manera completamente diferente como sigue:

  • Se puede hacer que los condensadores se comporten como un cortocircuito , si: $$ v_C = \ frac {1} {C} \ int _ {- \ infty} ^ t i_Cdu \ xrightarrow {C \ to \ infty} 0 $$ O dicho con palabras: si la capacitancia se hace más grande, el cambio de voltaje sobre el capacitor puede hacerse más pequeño haciendo que el capacitor se comporte más como un cortocircuito.
  • Se puede hacer que los inductores se comporten como un circuito abierto , si: $$ i_L = \ frac {1} {L} \ int _ {- \ infty} ^ t v_Ldu \ xrightarrow {L \ to \ infty} 0 $$ O dicho con palabras: si la inductancia se hace más grande, la corriente a través del inductor puede hacerse más pequeña haciendo que el inductor se comporte más como un circuito abierto.

Tenga en cuenta que todo esto se puede resumir bastante bien en el dominio de Fourier:

$$ \ begin {align} Z_C & = \ frac {1} {j2 \ pi f C} \\ Z_C & \ xrightarrow {C \ to \ infty} 0 \\ Z_C & \ xrightarrow {f \ a 0} \ infty \ end {align} $$

Y para inductores

$$ \ begin {align} Z_L & = j2 \ pi f L \\ Z_L & \ xrightarrow {L \ to \ infty} \ infty \\ Z_L & \ xrightarrow {f \ a 0} 0 \ end {align} $$

Los simuladores no pueden trabajar con valores infinitos, por lo que, en lugar de eso, elegimos un valor muy grande para que no afecte el comportamiento del resto del circuito.

  

¿Podría alguien explicarme por qué poner la fuente VG1 en la forma que se muestra en la imagen y por qué no en el lado de entrada no inversor?

Si el amplificador tiene un rechazo en modo común perfecto, entonces el resultado puede ser idéntico si coloca la fuente en el terminal positivo (también necesita cambiar su punto de medición). Sin embargo, esto generalmente no es el caso, por lo que es más seguro inyectar la señal en el bucle de retroalimentación, que está más cerca de cómo debe interpretarse la ganancia de OL.

    
respondido por el Sven B
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¿Podría alguien explicarme por qué poner la fuente VG1 en la forma mostrada en   la imagen, y por qué no en el lado de entrada no inversor.

El autor decidió interrumpir el bucle de realimentación en la salida del amplificador. Se podría hipotéticamente romper el bucle en cualquier lugar, pero las opciones más fáciles son las de salida de baja impedancia o de entrada de alta impedancia. La fuente de CA \ $ V_ {G1} \ $ es el estímulo de la prueba de CA para estudiar la dinámica de bucle.

  

Y, también, el libro escribe "Tenga en cuenta que el inductor 1-TH se utiliza para   rompa el circuito de retroalimentación desde una perspectiva de CA, pero permita una CC   conexión. El condensador de 1 TF permite la fuente de señal VG1 para CA   acoplamiento en el bucle a frecuencias extremadamente bajas ". ¿Podría alguien   ¿Dar más detalles sobre estas dos líneas?

Si calcula la impedancia de estos dos elementos del circuito, verá que el circuito de retroalimentación se cierra en CC y se abre a cualquier frecuencia de CA práctica (por ejemplo, 1 miliHz y más).

Un barrido de CA en especia es la respuesta lineal de señal pequeña sobre un punto de operación de CC. Si no permite que su circuito tenga un punto de operación de CC estable, los resultados de la simulación de CA tienen poco significado.

    
respondido por el sstobbe

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