Harmonische Verzerrung im 2-stufigen Sub-Threshold-Operationsverstärker

Ich habe einen zweistufigen Operationsverstärker mit allen MOSFETs im Subthreshold-Bereich entworfen, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einIch habe eine Verstärkung von 48 dB, eine GBW von 60 kHz, eine Anstiegsgeschwindigkeit von 0,014 V/us und eine Verlustleistung von nur 0,6 Mikrowatt.

Hier ist der Frequenzgang,Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe einen nennenswerten Phasenabstand von 60 Grad vom Frequenzgang. Ich bin ein wenig enttäuscht von der Analyse von Rauschen und harmonischen Verzerrungen in LT Spice. Aber ich weiß, dass die FFT des Ausgangs eine Vorstellung von der THD gibt. Aber wie berechnet man die prozentuale harmonische Verzerrung?

Hier ist ein Bild der FFT des Ausgangs (Hinweis: Ich arbeite mit einem 400-Hz-Sinuseingang)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Was bedeuten diese Werte in db und ich sehe eine Spitze bei 800 Hz, was eine Harmonische der Grundfrequenz von 400 Hz ist, was soll ich daraus schließen und wie wird der THD bewertet?

AKTUALISIERTER FFT-PLOT mit mehr Zyklen, wie von andyaka gefordertIch würde auch gerne etwas über die Stabilitätsanalyse derselben wissen.

Sie haben größere Probleme mit dieser FFT ... möglicherweise eine DC-Komponente, die fälschlicherweise als Impuls interpretiert wird? Das verdeckt die anderen Harmonischen. Sie könnten jedoch die 2. harmonische Verzerrung berechnen.
Sir, könnten Sie das bitte erklären.
Versuchen Sie, eine FFT mit viel feinerer Auflösung über viele Zyklen des Eingangssignals zu verwenden. Warum injizieren Sie außerdem ein Signal, das eine Ausgabe von -20 dBV erzeugt?
@Andyaka Die Schaltung arbeitet mit niedriger Versorgungsspannung, sodass der maximale positive Hub nur etwa 0,43 V beträgt und die Verstärkung 48 dB beträgt. Ich habe die FFT mit mehr Zyklen aktualisiert. bitte überprüfen

Antworten (1)

Nun, mit Ihrer stark verbesserten FFT könnten Sie THD auf die Amplitude der 2. Harmonischen annähern - es scheint ungefähr -42 dBV zu sein und Ihr Hauptsignal liegt bei -15 dBV. Die 2. Harmonische ist also um 27 dB niedriger.

Als Verhältnis ist das 22,4-mal niedriger oder etwa 4,5 % THD.

Wenn Sie die 3. Harmonische bei etwa -58 dBV eingeschlossen haben, müssen Sie in eine reale Spannung umwandeln und die Quadratwurzel der Summe der Quadrate ziehen, daher werden -42 dBV zu 7,94 mV RMS und -58 dBV zu 1,26 mV RMS. Jetzt quadrieren und addieren und dann die Quadratwurzel ziehen, um 8,04 mV RMS zu erhalten.

Konvertieren Sie dies zurück in dBV, um -41,9 dBV zu erhalten, dh praktisch kein Unterschied zwischen der Verwendung der 2. Harmonischen allein (-42 dBV), aber nur für die Aufzeichnung beträgt die Differenz 26,9 dB oder ein Verhältnis von 22,1 oder etwa 4,52% THD.

Abschließend, wenn Sie keinen zwingenden Grund haben, höher zu gehen, würde ich THD einfach dem Verhältnis der 2. Harmonischen zur Grundwelle annähern.

Grüße "Stabilitätsanalyse" Ich bin mir nicht sicher, was Sie nachweisen müssen.

Danke schön. Ist der Phasenabstand gut genug, überprüfen Sie bitte den Frequenzgang. Außerdem würde ich gerne Ihre Vorschläge zu meiner obigen Arbeit hören.
Phasenrand von 60 Grad ist gut. Ziemlich normal für Standard-Operationsverstärker.
Danke, irgendwelche Vorschläge zur Verbesserung meiner Arbeit?
Es ist kein Bereich, in dem ich Fähigkeiten habe - ich benutze Operationsverstärker und entwerfe sie nicht !!
Harmonische Verzerrung im 2-stufigen Sub-Threshold-Operationsverstärker
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