Operational Transconductance Amplifier

Поведенческое представление операционного усилителя транспроводимости

развернуть все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape/Электрический/Интегральные схемы

  • Operational Transconductance Amplifier block

Описание

Блок Operational Transconductance Amplifier обеспечивает поведенческое представление операционного усилителя транспроводимости. Усилитель транспроводимости преобразует вход напряжение в выход ток. Приложения включают генераторы переменной частоты, усилители переменного усиления и управляемые током фильтры. Эти приложения используют тот факт, что усиление транспроводимости является функцией тока, протекающего в контакт управляющего тока.

Чтобы поддержать более быструю симуляцию, поведенческое представление не моделирует детальную реализацию транзистора. Поэтому модель действительна только при работе в линейной области, то есть, где входное сопротивление устройства, выходное сопротивление и усиление транспроводимости все зависят линейно от управляющего тока и не зависят от амплитуды входного сигнала. Динамика аппроксимируется задержкой первого порядка, основанной на значении, заданном для Bandwidth параметров блоков.

Управляйте током

Контакт тока управления C поддерживается напряжение, заданное для Minimum output voltage. На практике Minimum output voltage равен отрицательному напряжению питания плюс падение напряжения коллектора-эмиттера транзистора. Например, если Minimum output voltage напряжения питания + -15V составляет -14,5, то для достижения управляющего тока 500μA, резистор, соединенный между рельсом + 15V и контактом управляющего тока, должен иметь значение (15 - (-14,5) )/500e-6 = 59kOhm.

Транспроводимость

Связь между входным напряжением, v и транспроводящим током, i gm, является:

v=v+−v−igm=gm⋅vgm=gm0⋅icic0

где:

  • v + - напряжение, представленное в блоке + контакт.

  • v - напряжение, представленное в блоке - контакт.

  • g m - транспроводимость.

  • i c - управляющий ток, протекающий в контакт тока управления C.

  • i c0 является ссылкой управляющим током, то есть управляющим током, при котором транспроводимость цитируется в таблице данных.

  • g m0 является транспроводимостью, измеренной при ссылке управляющем токе i c0.

Поэтому увеличение тока управления увеличивает транспроводимость.

Выходное сопротивление и определение выходного тока

Выходное сопротивление, R вне, определяется:

igm+io=voRoutRout=Rout0⋅ic0ic

где:

  • i gm - ток транспроводимости.

  • i o - выходной ток, заданный как положительный, если течет в выходной контакт усилителя транспроводимости.

  • i c - управляющий ток, протекающий в контакт тока управления C.

  • i c0 является ссылкой управляющим током, то есть управляющим током, при котором выходом сопротивление цитируется в таблице данных.

  • R out0 является выходом сопротивлением, измеренным при ссылке токе управления i c0.

Поэтому увеличение тока управления уменьшает выходное сопротивление.

Входное Сопротивление

Связь между входным напряжением, v, через + и - контакты, и ток, протекающий, i, равен:

vi=RinRin=Rin0⋅ic0ic

где:

  • i c - управляющий ток, протекающий в контакт тока управления C.

  • R в - входное сопротивление для текущего значения управления, i c.

  • i c0 является ссылкой управляющим током, то есть управляющим током, при котором входом сопротивление цитируется в таблице данных.

  • R in0 - вход сопротивление, измеренное при ссылке токе управления i c0.

Поэтому увеличение тока управления уменьшает входное сопротивление.

Пределы

Из-за физической конструкции операционного усилителя транспроводимости на основе токовых зеркал, ток транспроводимости i gm не может превысить ток управления. Следовательно, значение i gm ограничено:

- i c ≤ i gm ≤ i c(1)

Напряжение выхода также ограничено напряжением питания:

V мин ≤ v o ≤ V max(2)

где V min - Minimum output voltage, а V max - Maximum output voltage. Ограничение выходного напряжения реализуется путем добавления низкого сопротивления к выходу при превышении предела напряжения. Значение этого сопротивления задается параметром Additional output resistance at voltage swing limits.

Ток транспроводимости также ограничен скоростью нарастания, значение для ограничения скорости нарастания обычно задается на таблицах данных:

−μ≤digmdt≤μ

где μ - Maximum current slew rate.

Порты

Сохранение

расширить все

Электрический порт сопоставлен с неинвертирующим входом операционного усилителя.

Электрический порт сопоставлен с инвертирующим входом операционного усилителя.

Электрический порт сопоставлен с током управления операционным усилителем.

Электрический порт сопоставлен с выходным сигналом операционного усилителя. Имя порта скрыто на значке блока, но вы можете увидеть его в журналах данных моделирования.

Параметры

расширить все

Номинальные измерения

Транспроводимость, g m, когда управляющий ток равен Reference control current. Это отношение тока транспроводимости, i gm, к различию напряжений, v, на + и - контакты.

Входное сопротивление, R в, когда управляющий ток равен Reference control current. Вход сопротивление является отношением различия напряжения, v, на + и - контакты для тока, вытекающего из + на - контакт.

Выходное сопротивление, R наружу, когда управляющий ток равен Reference control current. Смотрите выше для уравнения, определяющего выходное сопротивление.

Ток управления, при котором цитируются Transconductance, Input resistance и Output resistance.

Динамика

Выберите один из следующих опций:

  • No lag - Не моделируйте динамику зависимости между выходным током и входным напряжением. Это значение по умолчанию.

  • Finite bandwidth with slew rate limiting - Моделируйте динамику зависимости между выходным током и входным напряжением с помощью задержки первого порядка. Если вы выбираете эту опцию, параметры Bandwidth, Maximum current slew rate и Initial current появляются на вкладке Dynamics.

Шумовая полоса задержки первого порядка используется для моделирования динамики зависимости между выходным током и входным напряжением.

Зависимости

Этот параметр видим, только когда параметр Dynamics установлен в Finite bandwidth with slew rate limiting.

Максимальная скорость изменения тока транспроводимости, когда нет обратной связи вокруг устройства. Обратите внимание, что таблицы данных иногда цитируют скорость нарастания как максимальную скорость изменения напряжения. В этом случае значение зависит от конкретной схемы тестирования. Чтобы получить точное значение для Maximum current slew rate, воспроизведите схему тестирования в модели Simscape™ Electrical™ и настройте значение параметров так, чтобы оно совпадало со значением таблицы данных. Если тестовая схема разомкнутого контура, и приведено сопротивление нагрузки, можно получить приблизительное значение для Maximum current slew rate, разделив скорость нарастания напряжения на сопротивление нагрузки.

Зависимости

Этот параметр видим, только когда параметр Dynamics установлен в Finite bandwidth with slew rate limiting.

Начальный ток транспроводимости (примечание, не начальный выходной ток). Это преобразовательный ток, падающий как к внутреннему выходному сопротивлению, R наружу, так и к выходному контакту.

Зависимости

Этот параметр видим, только когда параметр Dynamics установлен в Finite bandwidth with slew rate limiting.

Пределы

Напряжение выхода ограничено, чтобы быть больше, чем значение этого параметра.

Напряжение выхода ограничено, чтобы быть меньше, чем значение этого параметра.

Чтобы ограничить качание выходного напряжения, между выходным и силовым рельсом прикладывается дополнительное выходное сопротивление, когда выходное напряжение превышает предел. Значение этого сопротивления должно быть низким по сравнению с выходом сопротивлением и сопротивлением цепной нагрузки.

Ток управления, измеренный на контакте тока управления C ограничено, чтобы быть больше, чем значение этого параметра. Это предотвращает деление потенциала на нули при вычислении входного и выходного значений сопротивления на основе значения управляющего тока.

Примеры моделей

Low-Pass Filter Using Operational Transconductance Amplifiers

Lowpass, использующий операционные усилители транспроводимости

Моделируйте активный lowpass второго порядка. Фильтр характеризуется передаточной функцией H (s) = 1/( s/w1) ^ 2 + (1/Q) * (s/w1) + 1), где w1 = 2 * pi * f1, f1 - частота отключения, а Q - коэффициент качества. Дважды кликните на блок Set Design Parameters, чтобы задать параметры f1 и Q. Маска блока вызывает функцию, которая устанавливает значения параметров в рабочем пространстве модели.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

.

См. также

| |

Введенный в R2011b

Simscape Electrical документация

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте