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放大器建模為模擬濾波器可提高SPICE仿真速度

發(fā)布時間:2013-5-3 09:09    發(fā)布者:eechina
作者: David Karpaty

簡介


放大器仿真模型通常是利用電阻電容、晶體管、二極管、獨立和非獨立的信號源以及其它模擬元件來實現(xiàn)的。一種替代方法是使用放大器行為的二階近似(拉普拉斯轉換),這可加快仿真速度并將仿真代碼減少到三行。

然而,對于高帶寬放大器,采用s域傳遞函數(shù)的時域仿真可能非常慢,因為仿真器必須首先計算逆變換,然后利用輸入信號對其進行卷積。帶寬越高,則確定時域函數(shù)所需的采樣頻率也越高,這將導致卷積計算更加困難,進而減慢時域仿真速度。

本文進一步完善了上述方法,將二階近似合成為模擬濾波器,而不是 s域傳遞函數(shù),從而大大提高時域仿真速度,特別是對于高帶寬放大器。

二階傳遞函數(shù)

放大器仿真模型的二階傳遞函數(shù)可以利用Sallen-Key濾波器拓撲實現(xiàn),它需要兩個電阻、兩個電容和一個壓控電流源;或者利用多反饋(MFB)濾波器拓撲實現(xiàn),它需要三個電阻、兩個電容和一個壓控電流源。這兩種拓撲給出的結果應相同,但Sallen-Key拓撲更易于設計,而MFB拓撲則具有更好的高頻響應性能,可能更適合可編程增益放大器,因為它更容易切換到不同的電阻值。

首先,利用二階近似的標準形式為放大器的頻率和瞬態(tài)響應建模:

下載全文:
amplifier_modeling_cn.pdf (554.83 KB)

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