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小信号建模

  • SPICE电路分析

    电子产品的设计一般先从功能框图开始,然后细化到原理图,还要经过很复杂和繁琐的调试验证过程,最终才能完成。为了验证原理图的正确性,都要焊接实验板(样板),或使用易于插件的“面包板”,每个节点都必须正确和可靠,连接或焊接过程都是细致而耗时的工作,在器件很多时几乎是不可能完成的任务,而每次调整都要打样,耗时长而成本高,在设计集成电路时更是如此,急需在制造之前验证集成电路的功能。这种现实需要就迫使人们想用他办法来解决。 根据电路理论,人们可以建立起节点方程和回路方程,通过解这些方程组成的方程组就可以得到结果,也就是说可以通过计算来获得电路的工作情况。但包含电感、电容等器件的电路形成的是一组微分方程组,人工计算依然是累人的活,而计算机则可以大展身手,通过其强大的存储、计算和图形显示能力就能轻松完成,很快得到结果。基于这种思想,人们开发出电路仿真软件,通过快速的仿真,代替耗时且累人的反复调测,提高设计速度和效率,也节省了时间和成本。最早、最出色的仿真软件就是SPICE。SPICE是Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis的缩写,由美国加利福尼亚大学伯克利(Berkeley)分校的电工和计算机科学系开发,骨干是Ron Rohrer和Larry Nagel,开始是使用FORTRAN语言设计的仿真软件,用于快速可靠地验证集成电路中的电路设计以及预测电路的性能。第一个版本SPICE1于1971年推出,通过围绕晶体管建立电流和电压变量来仿真电路的行为,称为模拟仿真或电路级仿真,且只能模拟100个晶体管的电路。1975年SPICE2发布,开始正式实用化,1983年发布的SPICE2G.6在很长时间内都是工业标准,它包含超过15000条FORTRON语句,运行于多种中小型计算机上。1985年SPICE3推出,转为用C语言开发,易于运行于UNIX工作站,还增加了图形后处理工具和原理图工具,提供了更多的器件模型和分析功能。在1988年SPICE被定为美国国家标准。Spice仿真器采用修改的节点分析法来建立电路方程组,提供非线性直流分析,非线性瞬态分析(实域分析)和线性小信号分析(频域分析)等。其中瞬态分析是最费时的验证方法,通常是利用数值积分法把非线性微分方程变成一组代数方程组,然后用高斯消去法来求解,因为这些线性方程仅仅在积分时刻点是有效的,而随着仿真器进展到下一个积分步长,积分方法必须重复来得到新的线性方程组,如果信号变化得特别快,积分步长应该取得非常小以便积分方法能收敛到正确的解,因此瞬态分析需要大量的数学操作。随着SPICE的发布,其他一些机构也加入研究行列,更有一些软件供应商也看中这个商机,纷纷推出基于SPICE3的各种商业软件,如XSPICE、PSPICE、ISSPICE、T-SPICE、HSPICE等等,功能更强,更方便使用,使SPICE成为电子电路仿真的主流软件,一些软件公司也是通过SPICE相关软件得到发展,并逐渐成为现在的EDA软件公司,成为知识创造财富的实例。因为SPICE仿真需要相关的元器件仿真模型库,还催生了依靠提供器件模型为生的公司和个人,但中国人都乐于奉献,没钱当然不会买,这种公司在中国是无法存在的(http://www.aeng.com/spicemodeling.asp )。SPICE软件也有一定局限性,有些电路无法仿真或仿真时因不能收敛而失败,特别是用于数模混合电路及脉冲电路时尤其如此。就算通过仿真,最终还是要通过实际制作电路板调试和验证,仿真只是使这个过程大大缩短,次数大大减少,也就降低了成本。软件能提高效率和降低成本,所以就有相应的价值,但中国人的人工费低廉而有的是时间,干得好干得快才让人讨厌,软件在中国也就不值钱了。

    标签: spice 电路分析

    上传时间: 2022-05-25

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  • 采用低功耗精密24位Σ-Δ型ADC的全集成式热电偶测量系统

    是一个集成的热电偶测量系统,基于AD7124-4/AD7124-8低功耗、低噪声、24位-型模数转换器(ADC),针对高精度测量应用而优化。使用该系统的热电偶测量在−50°C至+200°C的测量温度范围内具有±1°C的整体系统精度。系统的典型无噪声码分辨率约为15位。AD7124-4可配置为4个差分或7个伪差分输入通道,而AD7124-8可配置为8个差分或15个伪差分输入通道。片内低噪声可编程增益阵列(PGA)确保ADC中可直接输入小信号。

    标签: adc

    上传时间: 2022-05-25

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  • LDO环路分析及补偿

    低压差线性稳压器(Low Dropout Voltage Regulator,LDO)属于线性稳压器的一种,但由于其压差较低,相对于一般线性稳压器而言具有较高的转换效率。但在电路稳定性上有所下降,而且LDO有着较高的输出电阻,使得输出极点的位置会随着负载情况有很大关系。因此需要对LDO进行频率补偿来满足其环路稳定性要求。内容安排上第一节首先简单介绍各种线性稳压源的区别:第二节介绍LDO中的主要参数及设计中需要考虑折中的一些问题;第三节对LDO开环电路的三个模块,运放模块,PMOS模块和反馈模块进行简化的小信号分析,得出其传输函数并判断其零极点:第四节针对前面分析的三个LDO环路模块分别进行补偿考虑,并结合RT9193电路对三种补偿方法进行了仿真验证和解释说明。该电路主要包含基准电路以及相关启动电路,保护电路(OTP,OCP等),误差放大器,调整管(Pass Element)和电阻反馈网络。在电路上,通过连接到误差放大器反相输入端的分压电阻对输出电压进行采样,误差放大器的同相输入端连接到一个基准电压(Bandgap Reference),误差放大器会使得两个输入端电压基本相等,因此,可以通过控制调整管输出足够的负载电流以保证输出电压稳定。电路所采用的调整管不同,其Dropout电压不同。以前大多使用三极管来作为稳压源的调整管,常见的有NPN稳压源,PNP稳压源(LDO),准LDO稳压源,其调整管如图2所示,其Dorpout电压分别是:VoRop=2VBE+ Vsr-NPN稳压源VoRоP =VsurPNP稳压源(LDO)VDRoP=VE + Vsur-准LDO稳压源

    标签: ldo 环路分析

    上传时间: 2022-06-19

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  • 射频功率放大器集成电路研究

    射频功率放大器在雷达、无线通信、导航、卫星通讯、电子对抗设备等系统中有着广泛的应用,是现代无线通信的关键设备.与传统的行被放大器相比,射频固态功率放大器具有体积小、动态范围大、功耗低、寿命长等一系列优点;由于射频功率放大器在军事和个人通信系统中的地位非常重要,使得功率放大器的研制变得十分重要,因此对该课题的研究具有非常重要的意义.设计射频集成功率放大器的常见工艺有GaAs,SiGe BiCMOS和CMOS等.GaAs工艺具有较好的射频特性和输出功率能力,但其价格昂贵,工艺一致性差;CMOS工艺的功率输出能力不大,很难应用于高输出功率的场合;而SiGe BiCMOS工艺的性能介于GaAS和CMOS工艺之间,价格相对低廉并和CMOS电路兼容,非常适合于中功率应用场合.本文介绍了应用与无线局域网和Ka波段的射频集成功率放大器的设计和实现,分别使用了CMOS,SiGe BiCMOS,GaAs三种工艺.(1)由SMIC 0.18um CMOS工艺实现的放大器工作频率为2.4GHz,采用了两级共源共栅电路结构,在5V电源电压下仿真结果为小信号增益22dB左右,1dB压缩点处输出功率为20dBm左右且功率附加教率PAE大于15%,最大饱和输出功率大于24dBm且PAE大于20%,芯片面积为1.4mm*0.96mm;(2)由IBM SPAE 0.35um SiGe BiCMOS工艺实现的功率放大器工作频率为5.25GHz,分为前置推动级和末级功率级,电源电压为3.3V,仿真结果为小信号增益28dB左右,1dB压缩点处输出功率大于26dBm,功率附加效率大于15%,最大饱和输出功率为29.5dBm,芯片面积为1.56mm"1.2mm;(3)由WIN 0.15um GaAs工艺实现的功率放大器工作频率为27-32GHz,使用了三级功率放大器结构,在电源电压为5V下仿真结果为1dB压缩点的输出功率Pras 26dBm,增益在20dB以上,最大饱和输出功率为29.9dBm且PAE大于25%,芯片面积为2.76mm"1.15mm.论文按照电路设计、仿真、版图设计、流片和芯片测试的顺序详细介绍了功率放大器芯片的设计过程,对三种工艺实现的功率放大器进行了对比,并通过各自的仿真结果对出现的问题进行了详尽的分析。

    标签: 射频功率放大器 集成电路

    上传时间: 2022-06-20

    上传用户:shjgzh

  • AD7124中文手册资料

    ad7124,中文,资料 集成PGA和基准电压源的8通道、 低噪声、低功耗24位Σ-Δ型ADCAD7124-8是一款适合高精度测量应用的低功耗、低噪声、 完整模拟前端。该器件内置一个低噪声24位Σ-Δ型模数转 换器(ADC),可配置来提供8个差分输入或15个单端或伪差 分输入。片内低噪声级确保ADC中可直接输入小信号。

    标签: ad7124 ADC

    上传时间: 2022-06-22

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  • LDO线性稳压电源管理芯片设计

    论文首先论述了线性稳压电源的基本原理,以此为基础对系统设计进行整体考虑,构建了系统整体架构,并制定了芯片的设计指标。利用小信号分析的方法对系统稳定性进行了分析讨论,根据系统稳定性原理,采用电容反馈补偿措施以确保系统稳定可靠根据设计指标,论文详细设计了芯片内部电路模块,包括:带隙基准电压源、误差放大器、过热保护、过流保护和使能电路等,通过综合比较晶体管的性能,确定调整管的类型,在基准电生源设计中,采用了电流相加的新型电路结构,使输出基准电压不仅具有良好的温度特性和电源电压抑制特性,而且克服了传统电路结构电压基准源的输出电压不能改变的缺点,提高了模块的可移植性,并充分考虑了低电压低功耗设计;在过热保护电路设计中,采用温度迟滞系统,克服了单温度保护点电路易受温度变化误触动的缺点。借助Cadence Spectre仿真软件完成仿真验证,实验结果表明,该系统在正常工作时,能得到3V稳定的输出电压,压降仪为150mv;在1K时电源抑制比为65.55dB,在10K时电源抑制比为50dB:在温度范围(-30℃-90℃)内系统能保持良好的稳定性,达到了设计要求,并完成了主要电路模块的版图设计与验证。

    标签: ldo 电源管理

    上传时间: 2022-06-23

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  • 模拟电路负反馈和运算放大器

    运算放大器基础篇,该基础电路适用于实际电路中各小信号放大场合,如热电偶电信号放大等

    标签: 模拟电路 运算放大器

    上传时间: 2022-06-27

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  • 射频与微波通信电路:分析与设计

    内容简介  本书是美国加州大学m.m.拉德马内斯博士撰写的radio frequency and microwave electronics illustrated一书的中译本。本书内容丰富,编排合理,叙述清楚。本书的英文版在美国用作大学微波电子工程专业高年级和研究生的教材,授课两学期。.  本书主要内容分五部分共21章。第一部分基础知识,包括科学和工程学的基本概念,电学和电子工程学中的基本概念,电路学数学基础,直流和低频电路的概念;第二部分波在网络中的传输,包括射频和微波的基本概念与应用,射频电子学的概念,波传播中的基本概念,二端口射频/微波网络的电路表示;第三部分无源电路的设计,包括smith圆图,smith圆图的应用,匹配网络的设计;第四部分有源网络中的基本考虑,包括有源网络的稳定性,放大器的增益,有源网络的噪声;第五部分有源网络:线性与非线性设计,包括射频/微波放大器ⅰ:小信号设计,射频/微波放大器ⅱ:大信号设计,射频/微波振荡器的设计,射频/微波频率转换器ⅰ:整流器和检波器设计,射频/微波频率转换器ⅱ:混频器设计,射频/微波控制电路的设计,射频/微波集成电路设计。

    标签: 射频 微波通信 电路

    上传时间: 2022-07-04

    上传用户:zhanglei193

  • 数字式称重仪及CANopen协议的研究与实现

    随着现代工业和科学技术的发展,智能测量仪表在工业生产和科学研究等领域都获得了巨大的发展。本文结合自动化仪表实验室的热工综合实验系统的建设,自主开发了带CAN总线接口的智能式称重仪。本文首先介绍了本课题的研究背景,设计过程中所用到的原理及理论,然后详细描述了其软硬件的实现过程,同时对控制网路中的现场总线进行了系统的描述,最后进行了误差分析及对本论文进行了总结。现场总线部分主要集中在第二章和第五章,第二章中介绍了OSI参考模型及各种网络的概念及术语,第五章中则对引出的一种现场总线(CAN总线)进行了研究与实现,该章首先从其网络模型上入手,介绍了各层的功能及层次结构,然后重点转到其中的一层——应用层进行研究。应用层选取了在欧洲非常流行的CANopen协议,最后给出了数字式称重仪成为CANopen网络下最小能力节点的实现过程。本文的主要内容有:(1)智能称重仪硬件电路的设计,包括高精密参考电压源、小信号放大电路及其非线性补偿电路、串行口通讯及总线通讯电路等的设计:(2)软件编程及调试,实现了人机接口的参数设定、量程变换、去皮功能,数字滤波、分段线性化输出及串口通讯等功能;(3CANopen协议研究,给出了CANopen协议的详细描述,同时按其标准完成了CANopen协议下最小能力设备的实现过程。

    标签: 数字式 canopen协议

    上传时间: 2022-07-19

    上传用户:jiabin

  • LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究.

    高频化、高功率密度和高效率,是DC/DC变换器的发展趋势。传统的硬开关变换器限制了开关频率和功率密度的提高。移相全桥PWNZVSDC/DC变换器可以实现主开关管的ZVS,但滞后桥臂实现ZVS的负载范围较小:整流二极管存在反向恢复问题,不利于效率的提高;输入电压较高时,变换器效率较低,不适合输入电压高和有掉电维持时间限制的高性能开关电源。LLC串联谐振DC/DC变换器是直流变换器研究领域的热点,可以较好的解决移相全桥PWMZVSDC/DC变换器存在的缺点。但该变换器工作过程较为复杂,难于设计和控制,目前尚处于研究阶段。本文以LLC串联谐振全桥DC/DC变换器作为研究内容。以下是本文的主要研究工作:对LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的工作原理进行了详细研究,利用基频分量近似法建立了变换器的数学模型,确定了主开关管实现ZVS的条件,推导了边界负载条件和边界频率,确定了变换器的稳态工作区域,推导了输入,输出电压和开关频率以及负载的关系。仿真结果证明了理论分析的正确性。采用扩展描述函数法建立了变换器在开关频率变化时的小信号模型,在小信号模型的基础上分析了系统的稳定性,根据动态性能的要求设计了控制器。仿真结果证明了理论分析的正确性。讨论了一台500m实验样机的主电路和控制电路设计问题,给出了设计步骤,可以给实际装置的设计提供参考。最后给出了实验波形和实验数据。实验结果验证了理论分析的正确性。

    标签: llc 串联谐振 dc/dc变换器

    上传时间: 2022-07-21

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