ltspice, Zeitschritt zu klein, Mikrochip-Operationsverstärker

Ich versuche, einen LDO mit dem Operationsverstärker Microchip MCP6001 in LtSpice zu simulieren. Bei anderen OA-Simulationen ok, aber bei allen Microchip-Modellen der gleiche Fehler:

Time step too small; Initial timepoint: trouble with u2:nmi-instance m:u2:12

Hier ist das Modell mit Schwierigkeiten

.SUBCKT MCP6001 1 2 3 4 5
*               | | | | |
*               | | | | Output
*               | | | Negative Supply
*               | | Positive Supply
*               | Inverting Input
*               Non-inverting Input
*
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*
* Macromodel for the MCP6001/2/4 op amp family:
*   MCP6001, MCP6001R, MCP6001U, MCP6002, MCP6004
*
* Revision History:
*   REV A: 21-Jun-02, Created model
*   REV B: 16-Jul-02, Improved output stage
*   REV C: 03-Jan-03, Added MCP6001
*   REV D: 19-Aug-06, Added over temperature, improved output stage, 
*                     fixed overdrive recovery time
*   REV E: 27-Jul-07, Updated output impedance for better model stability w/cap load
*   REV F: 09-Jul-12, Added MCP6001R, MCP6001U
*
* Recommendations:
*   Use PSPICE (other simulators may require translation)
*   For a quick, effective design, use a combination of: data sheet
*     specs, bench testing, and simulations with this macromodel
*   For high impedance circuits, set GMIN=100F in .OPTIONS
*
* Supported:
*   Typical performance for temperature range (-40 to 125) degrees Celsius
*   DC, AC, Transient, and Noise analyses.
*   Most specs, including: offsets, DC PSRR, DC CMRR, input impedance,
*     open loop gain, voltage ranges, supply current, ... , etc.
*   Temperature effects for Ibias, Iquiescent, Iout short circuit 
*   current, Vsat on both rails, Slew Rate vs. Temp and P.S.
*
* Not Supported:
*   Some Variation in specs vs. Power Supply Voltage
*   Monte Carlo (Vos, Ib), Process variation
*   Distortion (detailed non-linear behavior)
*   Behavior outside normal operating region
*
* Input Stage
V10  3 10 -500M
R10 10 11 6.90K 
R11 10 12 6.90K 
C11 11 12 0.2p
C12 1  0 6.00P 
E12 71 14 POLY(4) 20 0 21 0 26 0 27 0   1.00M 20.1 20.1 1 1
G12 1 0 62 0 1m 
M12 11 14 15 15 NMI L=2.00U W=42.0U
M14 12  2 15 15 NMI L=2.00U W=42.0U
G14 2 0 62 0 1m 
C14  2  0 6.00P 
I15 15  4 50.0U
V16 16  4 -300M
GD16 16 1 TABLE {V(16,1)} ((-100,-1p)(0,0)(1m,1n)(2m,1m)(3m,1)) 
V13  3 13 -300M
GD13 2 13 TABLE {V(2,13)} ((-100,-1p)(0,0)(1m,1n)(2m,1m)(3m,1)) 
R70 1 0 20.6T  
R71 2 0 20.6T 
R72 1 2 20T 
I80 1 2 0.5p
*
* Noise, PSRR, and CMRR
I20 21 20 423U
D20 20  0 DN1
D21  0 21 DN1
G26  0 26 POLY(1) 3 4   110U -49U
R26 26  0 1
G27  0 27 POLY(2) 1 0 2 0   -440U 39.7U 39.7U
R27 27  0 1
*
* Open Loop Gain, Slew Rate
G30  0 30 POLY(1) 12 11   0 1
R30 30  0 1K
G31  0 31 POLY(1) 3 4 86 5.25
R31 31  0 1 TC=2.8m
GD31 30 31 TABLE {V(30,31)} ((-11,-1)(-10,-10n)(0,0)(1m,1000))
G32 32  0 POLY(1) 3 4 113.7 3.5
R32 32  0 1 TC=2.65m
GD32 30 32 TABLE {V(30,32)} ((-1m,-1000)(0,0)(10,10n)(11,1))
G33 0 33 30 0 1m
R33 33 0 1k
G34  0 34 33 0 425M
R34  34 0 1K
C34  34 0 74U
G37  0 37 34 0 1m
R37  37 0 1K
C37  37 0 41.6P 
G38  0 38 37 0 1m
R38  39 0 1K
L38  38 39 100U
E38  35 0 38 0 1
G35 33 0 TABLE {V(35,3)} ((-1,-1n)(0,0)(16,1n))(16.1,1))
G36 33 0 TABLE {V(35,4)} ((-16.1,-1)((-16,-1n)(0,0)(1,1n))
*
* Output Stage 
R80 50 0 100MEG
G50 0 50 57 96 2
R58 57  96 0.50
R57 57  0 750
C58  5  0 2.00P
G57  0 57 POLY(3) 3 0 4 0 35 0   0 0.67M 0.67M 1.5M
GD55 55 57 TABLE {V(55,57)} ((-2m,-1)(-1m,-1m)(0,0)(10,1n))
GD56 57 56 TABLE {V(57,56)} ((-2m,-1)(-1m,-1m)(0,0)(10,1n))
E55 55  0 POLY(2) 3 0 51 0 -0.7m 1 -40.0M
E56 56  0 POLY(2) 4 0 52 0 1.2m 1 -37.0M
R51 51 0 1k
R52 52 0 1k
GD51 50 51 TABLE {V(50,51)} ((-10,-1n)(0,0)(1m,1m)(2m,1))
GD52 50 52 TABLE {V(50,52)} ((-2m,-1)(-1m,-1m)(0,0)(10,1n)) 
G53  3  0 POLY(1) 51 0  -49U 1M
G54  0  4 POLY(1) 52 0  -49U -1M
*
* Current Limit 
G99 96 5 99 0 1 
R98 0 98 1 TC=-2.8M,2.63U 
G97 0 98 TABLE { V(96,5) } ((-11.0,-10.0M)(-1.00M,-9.9M)(0,0)(1.00M,9.9M)(11.0,10.0M)) 
E97 99 0 VALUE { V(98)*((V(3)-V(4))*359M + 310M)} 
D98 4 5 DESD 
D99 5 3 DESD 
*
* Temperature / Voltage Sensitive IQuiscent
R61 0 61 100 TC 3.11M 4.51U
G61 3 4 61 0 1
G60 0 61 TABLE {V(3, 4)} 
+ ((0,0)(900M,0.0106U)(1.00,0.20U)(1.3,0.63U)
+ (1.5,0.66U)(1.6,1.06U)(5.5,1.10U))
*
* Temp Sensitive offset voltage 
I73 0 70 DC 1uA 
R74 0 70 1 TC=2 
E75 1 71 70 0 1 
*
* Temp Sensistive IBias 
I62 0 62 DC 1uA 
R62 0 62 REXP 58.2u 
* Voltage on R62 used for G12, G14 in input stage
*
* Models
.MODEL NMI NMOS
.MODEL DESD  D   N=1 IS=1.00E-15 
.MODEL DL  D   N=1 IS=1F 
.MODEL DN1 D   IS=1P KF=146E-18 AF=1
.MODEL REXP RES TCE=10.1 
.ENDS MCP6001

Und hier mein SchaltplanGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich vermute, dass mit dem Modell etwas nicht stimmt, aber ich bin kein Experte für Gewürze, um es zu lösen. Vielen Dank im Voraus,

Es scheint mir, du hast + und in- vertauscht
nein, ich habe beide Wege versucht (In+ und In- tauschen) und den gleichen Ergebnisfehler. Ich habe jedoch die Notation aus der Original-Microchip-Datei verwendet.
Entschuldigung, mein Fehler, das ist ein PMOS, die Polarität ist korrekt.
nur die Microchip-Dateien funktionieren nicht, ich habe den gleichen Import mit OA, ST und anderen von TI versucht. Vermute, dass in der Spice-Datei das Problem liegt, aber ich weiß nicht, was falsch ist.
Können Sie mir sagen, warum Ihr PMOS falsch angeschlossen ist?
Sie können auch versuchen, LT1797 anstelle von MCP6001 zu verwenden
Die Modelle von Microchip sind notorisch LTspice-unfreundlich (und, wie mir gesagt wurde, SPICE-weise im Allgemeinen).
@ G36 Mosfet ist nicht falsch angeschlossen, siehe LP2975-Datenblatt. Mein Nachbau ist ein diskreter LDO und funktioniert zumindest in der Simulation wunderbar :) Ich weiß, alle Linear-Produkte funktionieren gut, absolut korrekte Datenblätter, aber der 10-fache Preis :)
@ein besorgter Bürger... hmm, schade. Ich habe LMV321 zu einem vernünftigen Preis gefunden und die Simulation ist in Ordnung, also ihr Verlust.
Können Sie mir erklären, wie diese Schaltung funktionieren kann, wenn der Source-Anschluss mit dem Ausgangsknoten (3,3 V) verbunden ist? Das Datenblatt LP2975 zeigt deutlich, dass die MOS-Quelle mit dem Eingangsknoten (Vin = 5 V) verbunden werden sollte.

Antworten (3)

Sie können nicht garantieren, dass ein Modell eines beliebigen Herstellers funktioniert (und die meisten Modelle simulieren nur einige Aspekte eines Geräts. (Beispiel: Ein Operationsverstärkermodell kann nur Rauschen, Gleichtakt und Eingangsruhestrom und Ausgangsstrom simulieren.) )

Ich würde versuchen, nur das Modell zu validieren und einige Tests durchzuführen (wie .ac-Tests für die Bandbreite, einen Sin-Sweep bei der Invertierung der Verstärkung, der nicht invertierenden Verstärkung und der Einheitsverstärkung), nur um zu sehen, wie sich das Modell verhält. Wenn Sie das Modell dann in einen anderen Stromkreis werfen, wissen Sie, dass es funktionieren wird.

Zweitens gibt es verschiedene Solver, die in der Systemsteuerung geändert werden können. Probieren Sie einen anderen Solver aus und prüfen Sie, ob er bessere Ergebnisse liefert. Einige Solver funktionieren für eine bestimmte Schaltung besser als andere.

Ändern Sie die Toleranzen nicht, es sei denn, Sie haben sich vorher darüber informiert.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe es versucht, kein Glück :( Habe auch Trtol = 7 versucht, aber danke für die Anleitung!
Ich kann nicht abstimmen, aber ich habe ok gegeben, danke!

Hmm .. ich habe es gefunden :) Falls jemand wie ich Probleme hat. Ich bin mir nicht sicher, wie sich meine Simulation auswirken würde, aber das Hinzufügen einer zusätzlichen Option zu LtSpice hat zumindest die Simulation gestartet:

.options cshunt = 1e-13

Allerdings ist die Simulation schrecklich langsam :(

Das fügt jedem Knoten Kondensatoren hinzu und glättet im Grunde numerisches Rauschen. In einigen Simulationen habe ich bestimmten (wie dem Ausgang eines Operationsverstärkers) oder Knoten mit numerischem Rauschen kleine pF-Kondensatoren hinzugefügt.
Ok das hat mich gerettet. Hast du die Lösung irgendwo im Netz gefunden? Ich möchte mehr darüber erfahren, warum diese Option erforderlich ist, um ordnungsgemäß ausgeführt zu werden

Alter Thread aber die Frage bleibt. Ich hatte das gleiche Problem und endlich habe ich mein eigenes Problem gelöst. Ich poste meine Ergebnisse hier, falls es jemandem hilft, das Problem zu googeln.

HINWEIS: Dies gilt nur für Probleme im Zusammenhang mit „Anfänglicher Zeitpunkt“. Kurze Antwort, versuchen Sie Folgendes:

  1. "Externe DC-Versorgungsspannungen bei 0V starten" ankreuzen
  2. Deaktivieren Sie „Anfängliche Betriebspunktlösung überspringen“

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Warum hilft das? Meine Vermutung ist, dass das Problem ein zweifaches ist.

A. Wenn Sie keinen stabilen Arbeitspunkt finden können (selbstschwingende Schaltungen haben möglicherweise keinen stabilen Arbeitspunkt), müssen Sie "Initialen Betriebspunkt überspringen".

B. Ohne einen stabilen Op-Punkt werden alle Kondensatoren und Spulen bei 0 V und 0 A initiiert. Dann kann das Anlegen von Versorgungsspannungen als Schritt zum Anfangszeitpunkt numerische Probleme verursachen

Bei Verwendung von „Starte externe DC-Versorgungsspannungen bei 0 V“ schwingen die Selbstschwingkreise jedoch nicht und es kann ein Arbeitspunkt gefunden werden. Und weil die Spannungsquellen als Rampe angelegt werden (Standard bei 20us), gibt es keine unendlichen Ableitungen und die Simulation scheint viel stabiler zu arbeiten.

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