首頁 > 評測 > 使用TINA-TI與SPICE模型輔助運放電路設計——TI Precision Amp QucickStart Kit評測

使用TINA-TI與SPICE模型輔助運放電路設計——TI Precision Amp QucickStart Kit評測

  • 作者：zhanzr
  • 來源：21ic
  • [導讀]
  • 這次我們評測的開發(fā)套件與以往有所不同，這不是一款帶有主控芯片的開發(fā)板，也不是帶有傳感器的拓展板，而是一款模擬電路的快速開發(fā)套件。這不止是一篇關于AMPQUICKKIT-EVM的評測，其中還涉及到了運放的電路模型介紹，SPICE仿真軟件使用，低通濾波放大、Wien橋振蕩和電流源三種基本運放電路。不少電子工程師在模擬方面有著明顯的軟肋，而本文將會幫助到你。

典型電路之一:低通濾波放大

音頻電路中常見的功能就是信號放大,比如麥克風采樣而來的信號通常只有幾十mV.那么要采樣或者直接播放都需要進行放大,同時需要限制帶寬在音頻范圍(100Hz-20KHz).

這樣的電路一般由運放來搭建,下圖即是一個簡單的低通濾波+放大電路的原理圖.

一個低通濾波+放大電路.jpg

圖 一個低通濾波+放大電路

假設音頻信號為直流偏移50mV,幅值50mV的信號,這里將放大倍數(shù)設定為10倍,響應頻率設定為20KHz低通.公式如下:

Gain = (1+RF/RG)

Fcutoff = 1/(2*π*R1*C1)

100Hz瞬態(tài)仿真:

100Hz瞬態(tài)仿真.jpg

圖 100Hz瞬態(tài)仿真

15KHz瞬態(tài)仿真

15KHz瞬態(tài)仿真.jpg

圖 15KHz瞬態(tài)仿真

可以看出在頻率增加時,增益有所減小.

DC仿真:

DC仿真.jpg

圖 DC仿真

當輸入到達500mV時,輸出飽和,這是供電電壓(5V)與放大倍數(shù)所決定的.

AC仿真(0至25KHz):

AC仿真(0至25KHz).jpg

圖 AC仿真(0至25KHz)

可以看出增益約在20KHz到達17dB,符合我們的設計要求.而相位則更早出現(xiàn)偏移,對于音頻應用,這個相位偏移對實現(xiàn)效果影響不大.

典型電路之二:Wien橋振蕩電路

這也是運算放大器常見的應用電路,原理是利用電路的熱噪音與反饋回路的作用產(chǎn)生一定頻率的振蕩.電路圖如下:

振蕩電路(1KHz).jpg

圖 振蕩電路(1KHz)

瞬態(tài)仿真:

瞬態(tài)仿真(20ms).jpg

圖 瞬態(tài)仿真(20ms)

可以看出3ms左右開始震蕩,到6ms已經(jīng)形成很穩(wěn)定的振蕩波型.

FFT分析,以100Hz為基頻,從6ms開始采樣:

FFT分析結果.jpg

圖 FFT分析結果

可以看出10*100Hz為主要振蕩頻率,與設計目標相符合.

典型電路之三:電流源

在測量電路中經(jīng)常要使用運放搭建恒流源,比如Pt100,Pt1000這種測量電路.這種電路一般需要1mA左右(一般是以下)的恒流源,這種電路也是通常使用運放來搭建.一種920uA的恒流源電路如下:

恒流源電路圖.jpg

圖 恒流源電路圖

瞬態(tài)仿真

瞬態(tài)仿真.jpg

圖 瞬態(tài)仿真

可以看出1ms左右電流即可達到穩(wěn)定.

溫度仿真:

溫度仿真.jpg

圖 溫度仿真

可以看出-40到120度之間電流十分穩(wěn)定,即使150度,電流變化也非常微弱.這都是反饋達到的效果.

總結與參考

TI的運放有很多種,要實際做電路來進行各種測試是十分耗時耗力的.好在有SPICE的仿真軟件TINA-TI可以助力我們的設計，以及AMPQUICKKIT-EVM這種開發(fā)套件可以方便我們上手.如果能熟練掌握仿真軟件的用法,對于運放的設計將達到事半功倍的效果.實際電路可以在SPICE仿真之后再進行制作.

TI AMPQUICKKIT-EVM官網(wǎng)主頁: http://www.ti.com.cn/tool/cn/ampquickkit-evm

TINA-TI仿真軟件: http://www.ti.com/tool/tina-ti

TI器件模型下載: https://webench.ti.com/webench5/spicemodels/

本文所做的實驗的原工程文件:

鏈接: https://pan.baidu.com/s/1sllteXn 密碼: 3pts

這些開發(fā)板你一定沒玩過！來開發(fā)板試用中心免費借閱吧~

  • 本文系21ic原創(chuàng)，未經(jīng)許可禁止轉(zhuǎn)載!

網(wǎng)友評論