本文所示的電路構(gòu)成一個(gè)零偏移、雙極點(diǎn)的低通濾波器。其代數(shù)計(jì)算得到的滾降結(jié)果在Multi-Sim SPICE中基本得到復(fù)現(xiàn)，但由于與SPICE有關(guān)的故障而出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，它涉及到對(duì)運(yùn)算放大器模型的選擇。

圖1中的電路構(gòu)成一個(gè)零偏移、雙極點(diǎn)的低通濾波器，本系列的第1部分對(duì)此進(jìn)行了描述。其傳遞函數(shù)和代數(shù)計(jì)算得到的滾降結(jié)果沒(méi)什么特別之處。該滾降結(jié)果也在Multi-Sim SPICE中得到了復(fù)現(xiàn)。

圖1：該零偏移低通濾波器的滾降結(jié)果沒(méi)什么特別之處。

這幾乎就是復(fù)現(xiàn)！但后來(lái)發(fā)現(xiàn)，由于當(dāng)時(shí)還沒(méi)有討論與SPICE有關(guān)的故障，因此出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，它涉及到人們對(duì)運(yùn)算放大器模型的選擇。

圖2所示的該濾波器的三種SPICE仿真情況，說(shuō)明了對(duì)運(yùn)放建模的三種選擇。

圖2：這些低通濾波器仿真說(shuō)明了運(yùn)放建模的三種選擇。

運(yùn)算放大器U1是SPICE庫(kù)中默認(rèn)的“虛擬”運(yùn)算放大器。雖然是虛擬的，但它不是“理想”運(yùn)算放大器。U1的增益有限而不是無(wú)限，帶寬有限而不是無(wú)限，并且U1的響應(yīng)速度有限而不是無(wú)限。這些約束條件確實(shí)很重要。

運(yùn)放U2是另一種虛擬器件，但U2的增益、帶寬和速度幾乎可以擴(kuò)展到SPICE程序所允許的范圍，這樣就使U2看起來(lái)像個(gè)理想的運(yùn)放。兩者的比較請(qǐng)參見(jiàn)圖3。

圖3：上述結(jié)果表明與U1相比，U2可以試圖理想化或增強(qiáng)。

運(yùn)算放大器U3是個(gè)實(shí)際器件的SPICE庫(kù)模型。三種濾波器的仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4：對(duì)濾波器仿真結(jié)果進(jìn)行比較以評(píng)估運(yùn)算放大器。

U1的仿真一開(kāi)始像預(yù)期的那樣發(fā)生滾降，但后面出現(xiàn)一個(gè)陷波頻率。但是，求得的Eo/E1的代數(shù)方程式不會(huì)產(chǎn)生任何這類(lèi)情況。相比之下，使用U2（已經(jīng)過(guò)修改以使之更接近理想狀態(tài)）運(yùn)算放大器進(jìn)行的仿真，在這個(gè)圖形表征的范圍內(nèi)未出現(xiàn)這類(lèi)陷波（在更高的頻率和更大的滾降衰減位置仍然存在一個(gè)陷波，但是在這個(gè)圖像范圍內(nèi)卻看不到這個(gè)陷波。）

“太好了！”你可能會(huì)說(shuō)。如果對(duì)所選的運(yùn)算放大器進(jìn)行理想化，則可以得到Eo/E1傳遞函數(shù)方程在數(shù)學(xué)上所預(yù)測(cè)的結(jié)果。但是（總會(huì)存在但是），如果使用像U3那樣實(shí)際的運(yùn)算放大器模型，那么不僅會(huì)再次出現(xiàn)這個(gè)陷波，而且對(duì)于高于陷波頻率的頻率，其頻率響應(yīng)曲線還會(huì)出現(xiàn)進(jìn)一步的折返偏差！

與默認(rèn)模型相比，理想化的運(yùn)算放大器模型U2對(duì)實(shí)際運(yùn)算放大器表征的精確度要低得多。默認(rèn)模型在揭示實(shí)際性能真相方面做得更好。

以上所有討論的基本注意事項(xiàng)是不要對(duì)SPICE中任何虛擬模型的參數(shù)和屬性做任何假設(shè)。在依賴虛擬模型進(jìn)行仿真之前，必須先查看這個(gè)虛擬模型已分配的屬性，了解它與最終設(shè)計(jì)所用的實(shí)際器件有什么不同。

你可能會(huì)得到一兩個(gè)驚喜。

編輯：hfy