mô phỏng khuếch đại thuật toán

[timeline11]

hi all!

e đang làm mạch mô phỏng vi mạch khuếch đại thuật toán đầu vào differential và đầu ra cũng là differential. Con khuếch đại thuật toán e dùng là THS4513 của hãng Texas Instrument. Tool mà e dùng làm mô phỏng là tool Xspice trong Altium. Mạch mô hình và configure cho op amp đã được hoàn tất. Mạch mô phỏng cũng đã chạy(có file attach kèm theo). Nhưng khi chạy kết quả mô phỏng thì e kết quả không như mình mong đợi:
- Đồ thị của Vn và Vp(đầu vào của khuếch đại thuật toán) luôn là hình sin, ngược pha nhau( vấn đề này e ko hiểu vì với mỗi khuếch đại thuật toán thì Vp luôn bằng Vn)?
Nhà mình có thể giúp e giải quyết thắc mắc trên được ko?
Thanks and best regards

[duong_act]

hi all!

e đang làm mạch mô phỏng vi mạch khuếch đại thuật toán đầu vào differential và đầu ra cũng là differential. Con khuếch đại thuật toán e dùng là THS4513 của hãng Texas Instrument. Tool mà e dùng làm mô phỏng là tool Xspice trong Altium. Mạch mô hình và configure cho op amp đã được hoàn tất. Mạch mô phỏng cũng đã chạy(có file attach kèm theo). Nhưng khi chạy kết quả mô phỏng thì e kết quả không như mình mong đợi:
- Đồ thị của Vn và Vp(đầu vào của khuếch đại thuật toán) luôn là hình sin, ngược pha nhau( vấn đề này e ko hiểu vì với mỗi khuếch đại thuật toán thì Vp luôn bằng Vn)?
Nhà mình có thể giúp e giải quyết thắc mắc trên được ko?
Thanks and best regards

Ai bảo bạn Vp luôn bằng Vn ?
Vp = Vn chỉ trong trường hợp sử dụng trong mạch khuếch đại có hồi tiếp âm. Khi đó điện áp tại Output sẽ theo mạch hồi tiếp về để điều chỉnh cho Vp = Vn.

[lephucthin]

ban oi co five Egle4.1 hay 5.10 cung duoc send cho minh voi nha. cam on ban nhieu

[timeline11]

Nhưng theo mình biết thì sai lệch giữa Vp và Vn là tương đối nhỏ và nằm trong giới hạn của điện áp offset. Điều này cũng đã được khẳng định trong 1 paper của hãng Texas Instrument(có trong file đính kèm). Không biết như vậy có đúng k?
P/s: mình không có file Eagle, mà chỉ có file mô hình mạch xây dựng bằng Altium thôi

[duong_act]

Nhưng theo mình biết thì sai lệch giữa Vp và Vn là tương đối nhỏ và nằm trong giới hạn của điện áp offset. Điều này cũng đã được khẳng định trong 1 paper của hãng Texas Instrument(có trong file đính kèm). Không biết như vậy có đúng k?

Vn và Vp có thể có các giá trị bất kì và không có mối ràng buộc nào là trong mọi lúc Vn = Vp. Chỉ trong mạch khuếch đại khi có hồi tiếp âm điện áp thì khi đó điện áp trên Vn mới được kéo lên = Vp. Trong trạng thái ổn định của mạch khuếch đại thì về nguyên lí Vn = Vp và tôi nghĩ điện áp sai lệch kia người ta đang nói đến điện áp sai lệch trên thực tế khi Vn và Vp có sai lệch trong khoảng đó thì mạch vẫn ổn định.
Bạn có thể ráp trực tiếp với Op- AMp thực tế và đo đạc. Những cái gì có thể làm thực tế được thì khuyên bạn nên rời xa mô phỏng sẽ thu được nhiều thứ hơn. Còn mô phỏng có thể đúng có thể sai và chỉ dùng tới nó khi vấn đề đưa ra khó thực hiện trên thực tế.

[duong_act]

ban oi co five Egle4.1 hay 5.10 cung duoc send cho minh voi nha. cam on ban nhieu

Eagle thì bạn vào google mà tìm. Cái gì mà chả có.

[timeline11]

hi a duong_act!

Nhưng những điều anh nói ở trên có thể thực hiện được trong mạch op amp tốc độ thấp. Nhưng với mạch tốc độ cao chẳng hạn trên 100Mhz thì liệu điều đó có đúng. Khi e thử nghiệm với tốc độ vài Hz thì Vn luôn luôn bằng Vp. Nhưng cụ thể ở mạch này khi chạy lên tốc độ khoảng 50Mhz thì sai lệch giữa Vp và Vn là rất lớn(cái này chính là cái mà e thắc mắc?). Đồng thời với mạch tốc độ thấp thì việc phối hợp trở kháng đầu vào là hầu như không ảnh hưởng, còn với mạch tốc độ cao thì đó là vấn đề rất quan trọng trong thiết kế.
Không biết những điều thắc mắc ở trên của e liệu có đúng ko?

Thanks and best regards!

[timeline11]

hi cả nhà!

cho e hỏi 1 điều nữa về cái mạch của e được không?

Với sơ đồ lắp theo mô hình trên, biên độ điện áp là 0,5V, các thông số tính toán và cho mạch chạy mô phỏng để có thể đưa ra điện áp ở đầu ra là 2Vp-p. e đã mô phỏng được điện áp của nó đúng như vậy nhưng giá trị điện áp rơi trên 2 điểm Vp và Vn có sai lêch là 300mV(trong khi điện áp offset của nó chỉ vào khoảng 5mV). Điều này có trái với lý thuyết mà về khuếch đại thuật toán không ạ? hay là tool mô phỏng có vấn đề gì?(Tool e sử dụng là Xspice trong altium).

Cảm ơn mọi người rất nhiều!

[duong_act]

hi a duong_act!

Nhưng những điều anh nói ở trên có thể thực hiện được trong mạch op amp tốc độ thấp. Nhưng với mạch tốc độ cao chẳng hạn trên 100Mhz thì liệu điều đó có đúng. Khi e thử nghiệm với tốc độ vài Hz thì Vn luôn luôn bằng Vp. Nhưng cụ thể ở mạch này khi chạy lên tốc độ khoảng 50Mhz thì sai lệch giữa Vp và Vn là rất lớn(cái này chính là cái mà e thắc mắc?). Đồng thời với mạch tốc độ thấp thì việc phối hợp trở kháng đầu vào là hầu như không ảnh hưởng, còn với mạch tốc độ cao thì đó là vấn đề rất quan trọng trong thiết kế.
Không biết những điều thắc mắc ở trên của e liệu có đúng ko?

Thanks and best regards!

Với Vn = Vp hay beta = +oo là ta đang nói đến những điều lí tưởng của Op- Amp đó chỉ là trên lí thuyết. Trong thực thế các linh kiện và cả IC đều không lí tưởng nữa do vậy luôn có sai lệch và hiện tượng méo, trễ của tín hiệu tại đầu ra và đầu vào. Với tần thấp hiện tượng trễ không thể hiện rõ rệt nên không phát hiện ra nhưng ở tần số càng cao nó càng thể hiện rõ nên bắt đầu sự lệch điện áp ( nguyên nhân do trễ làm lệch pha tín hiệu ) . Khi đó nó sẽ sai với lí thuyết. Cho nên mình mới khuyên bạn nên làm thực tế nếu có thể vì thực tế nó phức tạ hơn lí thuyết nhiều.
Những điện dung kí sinh, điện cảm kí sinh, hoặc bức xạ điện từ ở tần cao càng thể hiện rõ cho nên việc phối hợp trở kháng trở nên khó khăn hơn và với mô phỏng thường không đề cập tới các hiện tượng này.

[duong_act]

hi cả nhà!

cho e hỏi 1 điều nữa về cái mạch của e được không?

Với sơ đồ lắp theo mô hình trên, biên độ điện áp là 0,5V, các thông số tính toán và cho mạch chạy mô phỏng để có thể đưa ra điện áp ở đầu ra là 2Vp-p. e đã mô phỏng được điện áp của nó đúng như vậy nhưng giá trị điện áp rơi trên 2 điểm Vp và Vn có sai lêch là 300mV(trong khi điện áp offset của nó chỉ vào khoảng 5mV). Điều này có trái với lý thuyết mà về khuếch đại thuật toán không ạ? hay là tool mô phỏng có vấn đề gì?(Tool e sử dụng là Xspice trong altium).

Cảm ơn mọi người rất nhiều!

300mV sai lệch Vn và Vp là khá lớn tuy nhiên bạn nên xem xét lại sơ đồ mạch xem nó có thể xuất hiện hiện tượng đó không ? Còn về phần mềm thì nó là dạng lí tưởng cho nên nó chỉ đúng trong một số trường hợp hoặc một giới hạn nào đó thôi. Nó không đúng hoàn toàn như thực tế đâu nên việc ráp và đo đạc thực tế quan trọng hơn nhiều. Với lại mình thấy cái sơ đồ mô phỏng của bạn hơi phức tạp và rắc rối đấy. Nếu chỉ để xác định chức năng tính chất của 1 Op-Amp thì nên chọn loại đơn giản hơn.

[timeline11]

Với Vn = Vp hay beta = +oo là ta đang nói đến những điều lí tưởng của Op- Amp đó chỉ là trên lí thuyết. Trong thực thế các linh kiện và cả IC đều không lí tưởng nữa do vậy luôn có sai lệch và hiện tượng méo, trễ của tín hiệu tại đầu ra và đầu vào. Với tần thấp hiện tượng trễ không thể hiện rõ rệt nên không phát hiện ra nhưng ở tần số càng cao nó càng thể hiện rõ nên bắt đầu sự lệch điện áp ( nguyên nhân do trễ làm lệch pha tín hiệu ) . Khi đó nó sẽ sai với lí thuyết. Cho nên mình mới khuyên bạn nên làm thực tế nếu có thể vì thực tế nó phức tạ hơn lí thuyết nhiều.
Những điện dung kí sinh, điện cảm kí sinh, hoặc bức xạ điện từ ở tần cao càng thể hiện rõ cho nên việc phối hợp trở kháng trở nên khó khăn hơn và với mô phỏng thường không đề cập tới các hiện tượng này.

Hi anh!

chính vì xử lý hiện tượng tụ kí sinh, điện cảm kí sinh và một số hiện tượng khác, nên e mới tính toán phối hợp trở kháng đầu vào ở tốc độ cạo. Phần phía trước là phối hợp trở kháng, còn phần phía sau là tính toán bộ lọc để loại bỏ nhiễu ở tần số thấp. Nhưng nếu cứ theo lý thuyết tính toán trong datasheet của THS4513 thì mô phỏng phải đúng chứ nhỉ?
lạ thật đấy

[duong_act]

Hi anh!

chính vì xử lý hiện tượng tụ kí sinh, điện cảm kí sinh và một số hiện tượng khác, nên e mới tính toán phối hợp trở kháng đầu vào ở tốc độ cạo. Phần phía trước là phối hợp trở kháng, còn phần phía sau là tính toán bộ lọc để loại bỏ nhiễu ở tần số thấp. Nhưng nếu cứ theo lý thuyết tính toán trong datasheet của THS4513 thì mô phỏng phải đúng chứ nhỉ?
lạ thật đấy

Datashet cũng đúng 1 phần thôi. Chủ yếu là các sơ đồ ấy là dùng hướng dẫn cách sử dụng căn bản tức là cách làm cho nó chạy được. Còn để đạt được như mong muốn đôi lúc phải thay đổi, thêm bớt 1 số thứ

[timeline11]

E thấy datasheet khá đúng với mô phỏng đấy chứ. Sau 1 hồi mầy mò, cuối cùng e cũng tìm ra nguyên nhân vì sao sai lệch Vp và Vn lại lớn như thế. Nguyên nhân là do mình ko để mở chân CM của con op amp này. Thật khó hiểu. Nhưng sai lệch của nó bây giờ chỉ còn vào khoảng gần 10mV khi chạy với tần số 100Mhz