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在模拟集成电路设计的过程中,我们对一个放大器进行仿真的时候,可能会需要对它进行开环放大倍数(增益)和相位的仿真。如我们大家所都知道的,开环AC仿真的结果,和闭环STB仿真的结果是一样的。那这两种仿真有什么区别呢?先简介一下仿真过程。

假设有一个放大器,单级差分,对于开环仿真来说,需要接成的电路图如图1所示。

而STB仿真,电路连接方法如下,

仿真方法,如下图选择STB,记得红框位置,要点AnalogLib的iprobe器件,

随后,跑仿真,跑完后,进入result——>direct plot——>Mainform,得到下图界面,

点击plot,得到结果。

从图中,看到,STB仿真的相位变化,是从180°开始下降的,而不是像开环AC仿真从0°开始下降。

这固然是一个重要的不同,但是这不是我们今天要研究的重点。

整体来说,STB仿真和AC仿真的结果,是基本没有区别的。仅有的几个区别也比较细微,具体列举如下:

1、STB仿真,很注重极性。STB仿真的AC信号进入,一定要同相端进(+),负向端(-)反馈。如果极性错了,得到的结果就会震荡,也即稳定性差。但是AC仿真,并没有这个问题;

2、STB仿真,因为引入了反馈的原因,其实其稳定的条件相对有减弱,也即不如AC仿真的条件苛刻。举个例子,假如现在放大器输出级状态已经濒临线性区,如果任由放大器开环仿真,那么放大器的增益会出现异常。可是,STB仿真的环路,因为有反馈环的原因,输出级被强行拉出了线性区。状态又正常了。也即——AC仿真条件更苛刻。小编遇到该情况,特别又截图保留,如下图。图可能有些不清晰,大抵就是,STB仿真,系统正常,增益正常。可是AC仿真,就各项指标都很差。

3、STB仿真,因为环路的原因,增益是略小于开环增益的。但是,这个小,基本可以忽略。

4、STB仿真,更多应用在本身是环路的时候。如前面画的STB仿真的电路图,其实它并不能代表放大器的应用场景。举两个例子,一是LDO,LDO的环路与前面画的单纯的反馈环路,就不太一样。我们在仿真LDO内部的放大器的时候,完全可以带入整个LDO仿真,画这种理想化的反馈环路仿真,没有太多意义。

另一个例子,就是Bandgap。Bandgap中的环路,总是很隐晦,初学者甚至不能意识到环路在哪个位置。这个时候如果没有环路仿真,单纯地依靠放大器AC仿真,很大概率就不能发现问题。这种场景,才是STB仿真真正不可替代的地方。

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