home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Liren Large Software Subsidy 13 / 13.iso / p / p105 / 1.ddi / OPAMP.DOC < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1989-01-23  |  9.2 KB  |  219 lines
  1.                      Modeling the Operational Amplifier
  2.                         for Micro-Cap III
  3.              (c) copyright Spectrum Software 1988-89
  4.                           January 1989
  5.  
  6. Input parameters for the opamp model:
  7.  
  8. RIN       Input resistance (ohms).
  9. AO        Open loop gain (V/V).
  10. RO        Output resistance (ohms).
  11. VOS       Input offset voltage (volts).
  12. VOS TC    Average temperature coefficient for input offset
  13.           voltage (V/deg. C).
  14. F1        First pole (Hertz).
  15. F2        Second pole (Hertz).
  16. SR        Slew rate (V/s).
  17. IOS       Input offset current (Amperes).
  18. IB        Input bias current (Amperes).
  19. INT       Input current doubling interval (deg. C).
  20. VMAX      Power supply voltage (volts).
  21.  
  22. *  Input resistance (RIN):  The input resistance of the opamp is
  23. usually given in most databooks.  Bipolar and JFET inputs can be
  24. distinguished from one another by this parameter since the opamp
  25. model used in Micro-Cap III is generic.  If RIN is not given in
  26. databooks, use a default value of 2E6 ohms for Bipolar inputs and
  27. 1E12 for JFET inputs.
  28.  
  29. *  Open Loop gain (AO):  The open loop gain of the opamp is
  30. usually given in databooks as the large signal voltage gain
  31. (AVOL).  This is the same as AO used in Micro-Cap III.  Note that
  32. AVOL is usually given in V/mV.  Therefore, the number given in
  33. the table should be multiplied by 1000.  If you cannot obtain
  34. this parameter, use a typical value of 200000.
  35.  
  36. *  First pole (F1):  This parameter is usually not given directly
  37. in the tables.  There are two ways to obtain it.  You can use the
  38. "Open loop frequency response" graph or you can use the gain-
  39. bandwidth product (GBW) and AVOL.  The first breakpoint in the
  40. open loop frequency graph is the first pole of the opamp (F1).
  41. F1 can be calculated from GBW and AVOL by the following equation:
  42.  
  43. F1 = GBW / AVOL
  44.  
  45. *  Second pole (F2):  The second pole is usually not the dominant
  46. pole for the opamp.  Most opamp data sheets do not list this
  47. parameter. If the second pole (F2) cannot be obtained from the
  48. Open loop frequency response graph, then set F2 to GBW or larger.
  49.  
  50.  
  51. *  Output resistance (RO): The output resistance used by Micro-
  52. Cap III does not vary with frequency.  In most databooks, a graph
  53. of output impedance vs frequency is usually given.  If RO is not
  54. given in the table, use the resistance value that is pretty
  55. constant over a range of frequency.  This value may also be
  56. obtained directly from the schematic of the opamp, if given.
  57. If you cannot obtain this parameter, use a default value of 25
  58. to 75 ohms.
  59.  
  60. *  Input offset voltage (VOS):  The input offset voltage is
  61. usually given in most databooks.  Sometimes VOS is given as the
  62. average input offset voltage.  If you cannot obtain this
  63. parameter, enter 0 volts for VOS.  This parameter can be
  64. important if you are operating the opamp as an amplifier.  The
  65. output will not be zero even your input signal is set at 0 volts.
  66.  
  67. *  Average Temperature coefficient for VOS (VOS TC):  This
  68. parameter is given in databooks.  It is usually given in   
  69. V/deg.C.  This parameter affects the offset voltage at different
  70. temperatures.  If VOS was set to 0 volts, then VOS TC has no
  71. effect on the opamp model.
  72.  
  73. *  Slew rate (SR):  The slew rate is usually given in databooks
  74. as V/us.  Therefore, you must multiply the number given in the
  75. table by 1E6.  If the slew rate is not given in the tables, you
  76. can calculate SR from the Voltage Follower Pulse response graph. 
  77. Slew rate is defined as the maximum rate at which the output can
  78. change, or, equivalently, the rate of output change for a large-
  79. signal input step.  SR is calculated from the slope:
  80.  
  81. SR = dVo/dt.
  82.  
  83. *  Input offset current (IOS):  Input offset current is usually
  84. given in databooks.   
  85.  
  86. *  Input bias current (IB):  Input bias current is usually given
  87. in databooks.
  88.  
  89. *  Current doubling interval (INT):  This parameter determines
  90. the rate at which the input currents will double at the given
  91. temperature interval.  For example, if you enter 10 for INT. 
  92. Micro-Cap III will double the input currents for every 10 degrees
  93. increase in temperature.  You can estimate this interval from the
  94. graph of input bias current vs temperature.  Use the linear
  95. portion of the curve only.  If you cannot find this parameter,
  96. use the default value of 10 degrees.
  97.  
  98. *  Power supply voltage (VMAX):  This parameter can be obtained
  99. directly from databooks.  This voltage is a symmetrical value. 
  100. That is, if you enter 15, then Micro-Cap III will interpret this
  101. value as +/- 15 volts.
  102.  
  103. Notes:
  104. ------
  105. - When entering parameters into the library, use the numbers
  106. given in the typical values column.  The following parameters are
  107. obtained from the DC electrical characteristics table: VOS, VOS
  108. TC, IOS, IB, RIN.  The parameters taken from the AC elctrical
  109. characteristics are: GBW, and SR.
  110.  
  111. - Do not attempt to model Norton amplifiers.  Micro-Cap III's
  112. model uses difference in voltage for input and Norton amplifier
  113. uses current at the input stage.
  114.  
  115. - Comparators are alright to model.  Be sure you set the
  116. saturation voltage equal to the supply voltage.  The comparator
  117. will saturate at the power supply voltage in Micro-Cap III.
  118.  
  119. - Opamps labeled with Dual or Quad prefix are alright to model.  
  120.  
  121. - Be careful when modeling voltage followers.  They usually have
  122. a large signal voltage gain of one.  Try avoiding this if
  123. possible.
  124.  
  125. - Although RO can be obtained from the output impedance vs
  126. frequency graph, the output resistance used in Micro-Cap III does
  127. not vary with frequency.
  128.  
  129.  
  130. Suggestions:
  131. ------------
  132. - Obtain RIN from the tables (use typical value).  If RIN is not
  133. given, use a default value of 2E6 ohms for Bipolar inputs and
  134. 1E12 ohms for JFET inputs.
  135.  
  136. - Obtain AO from the tables (use typical value).  This parameter
  137. is labeled as AVOL.  If AVOL is not given, calculate AVOL from
  138. the open loop gain response graph.  Formula used is AVOL * F1 =
  139. GBW * 1.0.  This equation requires GBW and F1 (First pole).  If
  140. unable to obtain these data, use a default value of 200000 for
  141. AO.
  142.  
  143. - Obtain RO from the tables (use typical value).  If this
  144. parameter is not available, use the output impedance vs frequency
  145. graph.  Choose RO at the flat portion of the curve.  Micro-Cap
  146. III's output resistance does not vary with frequency.  If this
  147. graph is not available, use the default value or 25 to 75 ohms.
  148.  
  149. - Obtain VOS from the tables (use typical value).  If VOS is not
  150. available, set VOS to zero volts.    
  151.  
  152. - Obtain VOS TC from the tables (use typical value).  This
  153. parameter is usually labeled as Average temperature coefficient for
  154. input offset voltage (V/deg. C).  At times it may be called
  155. "offset voltage temperature drift (uV/deg. C)."  If VOS TC is not
  156. given, assign it to 0 V/deg. C.
  157.  
  158. - Obtain F1 from the open loop frequency response curve.  If this
  159. graph is not available, use GBW and AVOL to compute F1.  If these
  160. data are not available, then assign F1 to 5 or 10 Hz.
  161.  
  162. - Obtain F2 from the open loop frequency response curve.  If this
  163. graph is not available, use the frequency unity gain bandwidth or
  164. a value larger than GBW.  Usually, F2 is not the dominant pole
  165. and should not affect your simulation.
  166.  
  167. - Obtain SR from the tables (use a typical value).  If SR is not
  168. given, compute SR using the slope from the Voltage Follower Pulse
  169. respsonse graph.  Sometimes this graph is labeled as the large
  170. signal pulse response.  If this graph is not available, use a
  171. large value as the default.  For example, set SR to 5E7.  If SR
  172. is set too small, it will limit the output response of the opamp.
  173.  
  174. - Obtain IOS from the tables (use typical value).  If this is not
  175. available, set IOS to zero as the default value.
  176.  
  177. - Obtain IB from the tables (use typical value).  If this is not
  178. available, set IB to zero as the default value.
  179.  
  180.  
  181. - Obtain INT from the graph of input current vs temperature.  If
  182. this is not available, use 10 as the default value.
  183.  
  184. - Obtain VMAX from the absolute maximum ratings table.  This is
  185. labeled as supply voltage.  If this is not available, use 15 as
  186. the default value.  When modeling a comparator, VMAX must be set
  187. to the saturation voltage.
  188.  
  189.  
  190.                Opamp Model parameters flow diagram
  191.  
  192.                             Enter VOS
  193.                                 |
  194.                             Enter IOS
  195.                                 |
  196.                             Enter IB
  197.                                 |
  198.                             Enter RIN
  199.                                 |
  200.                           Enter VOS TC
  201.                                 |
  202.                        Enter or compute AO
  203.                                 |
  204.                      Obtain F1 from graph or
  205.                   compute F1 from GBW and AVOL
  206.                                 |
  207.                       Obtain F2 from graph
  208.                                 |
  209.                            Enter SR or
  210.                       compute SR from graph
  211.                                 |
  212.                            Enter RO or
  213.                         obtain from graph
  214.                                 |
  215.                            Enter VMAX
  216.                                 |
  217.                             Enter INT
  218.                                   
  219.