SPICE是一種檢查電路潛在穩(wěn)定性問題的有用工具 ,。本文將介紹一種使用SPICE工具來檢查電路潛在穩(wěn)定性的簡單方法,。

圖1是使用OPA211搭建 的一個同相放大器，在許多應(yīng)用中,，只是對圖1做了較小的變動,。R3和C1構(gòu)成了輸入級濾波器。R4是電路的輸出電阻,，當(dāng)運放輸出級連接到其它外部電路時,，R4起到保護作用,。CL用來等效5英尺電纜。

該電路的小信號階躍響應(yīng)或者方波的響應(yīng)曲線是檢查潛在穩(wěn)定性問題的最快捷和最簡單的方法,。圖2是仿真電路,。值得注意的是電路輸入端連接到地，輸入測試信號源直接連接到運放的同相輸入端,。輸入級的濾波器將延緩輸入信號的邊沿,。如果你想知道一個鐘是如何產(chǎn)生鈴聲的，你應(yīng)該使用一個鐵錘敲擊它,，而不是一個橡皮棒,。

響應(yīng)曲線是在運放的輸出端探測，而不是電路的Vout節(jié)點,。R4和CL構(gòu)成了濾波器以至于Vout節(jié)點不能真正地顯示出運放的過沖,。為了檢查穩(wěn)定性，我們需要知道運放是如何工作的,。

注意到輸入信號的幅度是1mV（在運放輸出端的幅度是4mV）,。我們希望得到小信號的響應(yīng)曲線。若輸入信號是大信號,，則會涉及到壓擺率的問題,，將減小過沖，不能真正地反應(yīng)潛在的不穩(wěn)定性,。

從仿真結(jié)果可以看出,，在運放的輸出端有接近27%的過沖，較大的過沖會導(dǎo)致運放在任何條件下都是不穩(wěn)定的,。假設(shè)這是一個二階穩(wěn)定系統(tǒng),，它意味著接近38度的相移裕量。另外,，注意到頻率響應(yīng)曲線中存在相當(dāng)大的尖峰,，這是另一個潛在的不穩(wěn)定的跡象。幅度峰值在14MHz時出現(xiàn),，其正好是時域上振鈴周期的倒數(shù),。普遍認為，當(dāng)信號的過沖小于或等于20%時,，相移裕量大于或等于45度,，運放就可以視為穩(wěn)定的。

有更多深層次的分析可以通過SPICE仿真得到,，例如：通過開環(huán)波特圖找到相位裕量和增益,。但是對于大多數(shù)簡單的電路，上文提到的是指示潛在不穩(wěn)定問題的非常好的方法。當(dāng)然,，任何SPICE仿真都取決于運放macro模型的準(zhǔn)確性。現(xiàn)有的最優(yōu)秀的SPICE模型都不可能是完美的,。此外,，電路的差異性，非理想的元部件,，電路板布線帶來的寄生參數(shù),，低質(zhì)量的電源退耦，都能夠影響電路的穩(wěn)定性,。這就是為什么你應(yīng)該進行電路的仿真并且做實際的測試,，比較兩者之間的差異并進行優(yōu)化。SPICE是一個很有價值且很有用的工具,，但是不能完全依靠SPICE來檢測電路的潛在穩(wěn)定性,，因為SPICE不能考慮到運放實際應(yīng)用時的一些參數(shù)。