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データシートからのオペアンプのパラメーター化

簡単な回路の作成とシミュレーションでも説明されている三角波発生器のモデル例には、LM7301 のデータシートに基づいてパラメーター化された 2 つのオペアンプが含まれています。National Semiconductor のデータシートによれば、このデバイスのデータは次のとおりです。

ゲイン97 dB = 7.1e4
入力抵抗39 MΩ
スルー レート1.25 V/μs
帯域幅4 MHz

Band-Limited Op-Amp ブロックと Finite-Gain Op-Amp ブロックは、メーカーのデータシートで機能するように設計されています。メーカーの SPICE ネットリスト モデルに由来する、詳細なオペアンプ デバイス モデルを実装することは推奨されません。通常保証されている以上の精度が提供され、シミュレーション速度が低下するためです。Simscape™ Electrical™ Op-Amp ブロックの単純なパラメーター化により、回路の感度を、最大スルー レートと帯域幅のような抽象化されたパフォーマンス値に合わせて決定できるようになります。この動作ベースのパラメーター化により、特定の用途で必要とされるオペアンプの仕様を決定することができます。回路設計者は後で、モデルから決定されたこれらの動作パラメーターを、特定のオペアンプのデバイスと照合することができます。

上記のデータシートの値に基づいて、Band-Limited Op-Amp ブロックのパラメーターを次のように設定します。

  • [ゲイン] を 7.1e4 に設定

  • [入力抵抗、Rin] を 39e6 Ω に設定

  • [出力抵抗、Rout] をゼロに設定。この値は未定義ですが、オペアンプで見られる 1000 Ω の負荷と比べて小さな値となります。

  • [最小出力、Vmin] を負の電源電圧 (このモデルでは -20 V) に設定

  • [最大出力、Vmax] を正の電源電圧 (このモデルでは 20 V) に設定

  • [最大スルー レート、Vdot] を 1.25/1e-6 V/s に設定

  • [帯域幅、f] を 4e6 Hz に設定

これらのパラメーターは、±5 V での操作の値に対応することに注意してください。また、データシートには、±2.2 V および ±30 V での操作に対する値も記載されています。通常は、回路で使用するよりも低い供給電圧の値を選択するのが適切です。低い電圧ではパフォーマンスが低下するためで、たとえば、ゲインや入力インピーダンスが減少します。オペアンプのパラメーターを供給電圧とともに変化させて、回路の動作の確認対象とすべき、パラメーター値の標準的な範囲を提示することができます。