Автоматизација на дизајнот на засилувачко коло; Електроника-Денес
Полу-стручни техники за автоматизирање на дизајнот на засилувачкото коло привлечност кон комбинација на специфични хардверски барања и наметнати ограничувања. Алатка за дизајн мора да ги поддржува овие техники на нула на соодветниот оперативен засилувач (оптички засилувач) и надворешните компоненти. На слика 1 се прикажани два примери на основни кола за кои е потребен ваков вид алатки. Да, ова се едноставни топологии - но тешкотијата лежи во деталите за избор на засилувачи и надворешни компоненти за да се исполнат критериумите за изведба на апликациите.
Слика 1: Дизајнер на засилувач WEBENCH® - дизајн на оперативни засилувачки кола.
Барања: Префрлување од неколку во едно
Последното барање е да се најде совршен оперативен засилувач за засилувачко коло. При избор на засилувачи од TI (Texas Instruments), овој предизвик бара од дизајнерот да сортира приближно 1300 оперативни засилувачи. Овие засилувачи доаѓаат со многу варијации во однос на електричните перформанси и спецификациите. Клучните спецификации вклучуваат опсег на напон на напојување, ширина на опсег, граници за скенирање на влез/излез и многу повеќе. На врвот на овие тешки ограничувања, повеќето засилувачи користат голем број критериуми како што се точност, бучава, моќност, лебдат на температурата и/или цена на интегралното коло.
Почнувајќи од нивото на нула, првата задача е да ги сортирате засилувачите според основното совпаѓање со крајниот дизајн. Како чекор 1, дизајнерот ги идентификува оперативните вредности на основното коло. Овие вредности може да се внесат со помош на алатка за дизајнирање засилувач заснован на веб, како што е WEBENCH® засилувач дизајнер.
На страницата за барања на алатката за дизајн на засилувачот (слика 2), полињата што треба да се пополнат се:
• Напони на напојување
• Влезни и излезни сигнали од колото
• Услови на излезно оптоварување
• Ширина на излез за мали сигнали
Слика 2: Страна со барања за алатка за дизајн на дизајнер на засилувач за внесување на податоци.
Слика 3: Стилови на влезен напон и излезен напон.
VCC = 12V VEE = 0V
VINMin = 5,5 V VINMax = 6,5 V
VOUTMin = 0,5 V VOUTMax = 11,5 V
IOUT тековниот извор/истекување = 1mA Низок опсег на сигнал = 500kHz
Наоѓање на вистинските оперативни засилувачи: екран на екранот
Следниот екран за дизајн е добиен со кликнување на копчето Креирај дизајн засилувач.
За време на преминот од погледот од слика 2 на слика 4, програмата ги одредува вредностите на отпорниците во целното коло на оперативниот засилувач. Лесно е да се додели вредност на генеричката отпорност на реакција (R2) од 1kΩ. Сепак, подобро е да го следите општиот водич за избор на вредности, според табелата подолу.
Редоследот на наведените засилувачи зависи од избраните параметри за оптимизација.
Горе лево на Слика 4 е список на критериуми за внесување на дизајн, а десно е област за оптимизација. Оваа област за оптимизација има три паѓачки менија, со следниве опции за поставување приоритети на дизајнот:
• Прецизност • Бучава • Термички лебдат • Напојување • Цена
Слика 4: Екран за преглед на алатка за дизајн на засилувач.
На прашањето што треба да се одговори во врска со овие пет карактеристики е кое е многу важно, важно и помалку важно?
Кога ќе бидат завршени изборите, табелата со решенија на слика 4 ги ажурира резултатите.
Покрај тоа, можни се пречистувања на критериумите со користење на менијата во горниот десен агол на слика 4. Изборите достапни во оваа област се:
• Група на енкапсулација
• Број на канали
• Игла за затворање
Изборот во овој дел е самообјаснувачки, иако изборот доведува до намалување на списокот на засилувачи.
Кога опциите на менито за оптимизатор се менуваат, како што е точноста избрана за многу важна, важна термичка наносеност и струја со мала моќност, OPA140 се појавува на врвот на списокот Табела со решенија.
Екран за синтеза на програмата за дизајн
Следниот чекор е да се префрлите на екранот за синтеза на алатката засилувач. На пример, копчето Отворен дизајн е избрано за OPA140 од табелата за решенија на екранот.
Слика 5: Екран за синтеза на алатки за дизајнирање на засилувачи.
Во овој момент, засилувачот беше избран и колото беше целосно дефинирано. Екранот за синтеза на алатката за дизајн на засилувачот (Слика 5) овозможува истражување на теоретската изводливост на проектот. Централната лента на Слика 5 ги покажува јазичињата за избор за гледање на Анализа на пресметана изведба, Пресметани вредности на изведба и Материјали.
Сегментот за анализа на перформансите произведува влезни/излезни графикони, како што се гледа на слика 5.
Постојат менија со селекции за прегледување на одговорите на наизменична струја, синусен бран и правоаголна бранова форма. Овие криви не се резултат на симулација; страницата претставува пресметани теоретски графикони. Theелбата е да се даде брз поглед на однесувањето на колото пред да продолжите понатаму. Табот со пресметани вредности на перформансите овозможува визуелизација на карактеристиките на колото во седум категории:
Слика 6: Екран за симулација на алатка за дизајн на засилувач.
1. Критериуми за дизајн
2. Вредности на работната фреквенција
3. Барања за напојување
4. Грешка во VOS/Ib (напон на компензација/струја на пристрасност на влез)
5. Добијте VOUT наспроти толеранција на издржливост
6. Грешка во температурата
7. Вкупен излез на бучава
Во рамките на овие седум категории, се одредуваат вредностите на перформансите. На пример, вредностите на работната фреквенција (категорија 2) обезбедуваат ширина на опсег на засилувачот, стапка на раст на засилувачот, ширина на опсегот на затворена јамка и ширина на опсегот на моќност (FPBW).
Симулација во рамките на алатката за дизајнирање на засилувачи
За да отидете на екранот за симулација TI SPICE, кликнете на копчето Sim на горниот дел од екранот (не е прикажано на слика 5).
Алатката за дизајн на засилувачот го пренесува комплетното коло на екранот за симулација. Симулацијата на засилувачот на слика 6 користи модели на Texas Instruments PSPICE® за да обезбеди шест опции за симулација:
1. Синусен бран
2. Одговор на чекор
3. Одговор на затворена јамка
4. Метачи за струја на струја
5. Вкупен шум
6. Групно доцнење
Со сите овие опции за симулација, алатката за дизајн ги обезбедува вистинските извори на сигнал. Постојат опции за промена на големината, фреквенцијата и времето на овие извори.
Доколку оваа околина за симулација не е соодветна, можно е да се испушти колото во околина TINA-TI. Дизајнер на засилувач WEBENCH® ја нуди оваа опција за извоз со кликнување на копчето Sim Export на горниот дел од екранот за симулација (не е прикажано на слика 6).
Заклучок
Алатката за дизајн на WEBENCH Amplifier Designer автоматски извршува основни активности за анализа и избор на производ, што дизајнерите нормално би ги извршиле при дизајнирање на кола - но го одвива процесот чекор понапред. Обезбедува сеопфатна проценка на новото коло, поедноставувајќи ја интеграцијата на проектот за засилувач во остатокот од системот.