Программа расчета параметров моделей аналоговых компонентов Model Editor
Программа Model Editor (ранее имевшая название Parts) рассчитывает по паспортным данным параметры моделей полупроводниковых приборов (диодов, биполярных, полевых и МОП-транзисторов, составных транзисторов Дарлингтона, статически индуцированных биполярных транзисторов), ферромагнитных сердечников, макромоделей операционных усилителей, компараторов напряжения, регуляторов и стабилизаторов напряжения, источников опорного напряжения. Краткое описание большинства этих моделей дано в разд. 4.2 и [7].
Математические модели компонентов записываются в библиотечные файлы с расширением имени *.LIB. При желании можно составить файлы отдельных моделей, имеющие расширение имени *.MOD. Помимо параметров математических моделей в файлы *.LIB программа Model Editor заносит также протокол ввода паспортных данных, так что при уточнении отдельных параметров нет необходимости вводить заново все паспортные данные. В файлах отлаженных библиотек протокол паспортных данных обычно удаляется, чтобы уменьшить объем файлов и сделать их удобочитаемыми.
Программа Model Editor вызывается щелчком мыши по одноименной пиктограмме (ее экран изображен на рис. 5.5). Она управляется с помощью команд ниспадающего меню. Кроме того, имеется набор пиктограмм для быстрого вызова наиболее употребительных подкоманд. Краткое описание команд программы Model Editor приведено в табл. 5.4.
Рис. 5.5. Экран программы Model Editor
Таблица 5.4. Команды программы Model Editor
| |||||||
Команда |
Назначение | ||||||
Меню File (Файл) | |||||||
New |
Создание файла библиотеки моделей | ||||||
Open (Ctrl+O) |
Загрузка файла библиотеки моделей для последующего редактир'о-вания | ||||||
Save |
Сохранение внесенных изменений в текущей библиотеке | ||||||
Save As... |
Сохранение внесенных изменений в новом библиотечном файле, имя которого указывается по дополнительному запросу | ||||||
Print... |
Печать графиков одного или нескольких окон | ||||||
Print Preview |
Просмотр графиков перед печатью | ||||||
Page Setup... |
Настройка параметров страницы | ||||||
Команда |
Назначение |
||
Create Capture Parts |
Создание библиотеки графических символов (*.OLB) для текущей библиотеки моделей |
||
1, 2, ... |
Список последних четырех загруженных файлов |
||
Exit (Alt+F4) |
Завершение работы с графическим редактором |
||
Меню Edit (Редактирование) |
|||
Cut (Ctrl+X, Del) |
Удаление фрагмента текста |
||
Copy (Ctrl+C) |
Копирование фрагмента текста |
||
Past (Ctrl+V) |
Размещение в тексте содержания буфера обмена |
||
Delete (Del) |
Удаление выбранного компонента из текущей библиотеки (его имя указывается в списке компонентов) |
||
Find |
Нахождение фрагмента текста |
||
Replace |
Замена фрагмента текста |
||
Меню View (Просмотр) |
|||
Normal |
Вывод графического окна |
||
Model Text |
Вывод окна текста |
||
Fit |
Изменение масштаба изображения графика так, чтобы на полном экране разместился весь график |
||
In |
Увеличение масштаба изображения графика |
||
Out |
Уменьшение масштаба изображения графика |
||
Area |
Вывод на весь экран окаймленной части изображения графика |
||
Previous |
Возвращение к предыдущему масштабу изображения графика |
||
Redraw |
Перечерчивание экрана |
||
Pan-New Center |
Расположение графика симметрично относительно точки расположения курсора без изменения масштаба |
||
Toolbars... |
Настройка меню инструментов |
||
Status Bar |
Вывод строки состояний |
||
Model List |
Вывод списка компонентов текущей библиотеки |
||
Parameters |
Вывод таблицы параметров |
||
Меню Model (Модель) |
|||
New |
Создание новой модели компонента: указывается имя модели на строке Model и выбирается ее тип из списка From Model |
||
Copy From... |
Копирование параметров существующей модели из текущей библиотеки под новым именем в нее же |
||
Команда |
Назначение |
||
IBIS transistor... |
Трансляция модели формата IBIS (из файла с расширением имени *.IBS) в формат PSpice |
||
Export... |
Запись параметров текущей модели в отдельный текстовый файл *.MOD |
||
Import... |
Импортирование в файл текущей библиотеки *.LIB текстового файла *.MOD |
||
Меню Plot (Отображение графиков) |
|||
Add Trace... |
Построение дополнительного графика при указанной температуре |
||
Delete Trace |
Удаление графика, имя которого выбрано щелчком курсора |
||
Axis Settings |
Задание диапазонов значений по осям X, Y: |
||
Data Range Диапазон изменения (Auto Range — выбираемый автоматически, User Defined — назначаемый пользователем) |
|||
Linear/Log Линейная/логарифмическая шкала |
|||
Trace Variable Выбор имени независимой переменной (только для оси X) — температуры или любого параметра модели |
|||
Меню Tools (Инструменты) |
|||
Extract Parameters |
Расчет параметров модели на основании введенных данных |
||
Customize... |
Настройка меню инструментов |
||
Options... |
Конфигурирование режима автоматического создания символов компонентов после составления их математических моделей |
||
Меню Window (Окно) |
|||
Cascade |
Каскадное расположение открытых окон |
||
Tile |
Последовательное расположение открытых окон |
||
Arrange Icon |
Упорядочивание расположения иконок свернутых окон в нижней части экрана |
||
1, 2, ... |
Список открытых окон |
||
Меню Help (Помощь) |
|||
Help Topics... (F1) |
Вывод содержания, предметного указателя и средств поиска терминов встроенной инструкции |
||
Web Resources |
Выход в Интернет: |
||
PSpice Home Page Загрузка сайта www.orcad.com |
|||
Customer Support Выход на службу технической поддержки www.orcad.com/technical |
|||
About Model Editor |
Вывод номера версии программы и ее регистрационного номера |
||
Поясним принцип работы с Model Editor на примере создания модели диода. Сначала по команде
File>New
указывается имя файла библиотеки моделей диодов (создается новый файл с расширением имени *.LIB). Далее по команде
Model>New
вводится имя модели компонента (например D814) и в предлагаемом списке типов моделей выбирается его тип (например DIODE). Доступны следующие типы моделей (рис. 5.6):
Bipolar Transistor (NPN, PNP) — биполярные
n-p-n-
и p-n-p-транзисторы;
Magnetic Core — ферромагнитный сердечник;
Diode — диод;
Darlington Transistor — составной транзистор Дарлингтона;
Ins Gate Bipolar Tran — статически индуцированный биполярный транзистор с каналом n-типа;
Junction FET (N-, P-CHANNEL) — полевые транзисторы с каналами
п-
и р-типа;
MOSFET (NMOS, PMOS) — МОП-транзисторы с каналами
п-
и р-типа;
Operational Amplifier — операционный усилитель;
Voltage Comparator — компаратор напряжения;
Voltage Reference — стабилизатор напряжения;
Voltage Regulator — регулятор напряжения.
Рис. 5.6. Выбор типа компонента и ввод его имени
К именам компонентов, имеющих встроенные модели, программа к введенному на панели
Name
имени добавляет префикс в соответствии с типом модели: к имени диода — букву D, биполярного транзистора — Q, полевого транзистора — J, МОП-транзистора — М, статически индуцированного биполярного транзистора -- Z, магнитного сердечника — К. Имена моделей остальных компонентов, представляющих собой макромодели, остаются неизменными. Например, если ввести имя модели диода 522А, то программа Model Editor присоединит к нему префикс D и в библиотеку будет занесена модель D522A. К именам макромоде-лей, к которым относятся транзисторы Дарлингтона, операционные усилители, компараторы, регуляторы и стабилизаторы напряжения, префикс не добавляется.
После ввода имени и типа модели в нижней части экрана программы выводится список параметров модели (рис. 5.18). В столбце Parameter Name указаны имена параметров, в столбце Value — их значения, в столбце Active галочками помечены параметры, значения которых оцениваются на текущей закладке, в столбце Fixed галочками помечены не изменяемые параметры.
Первоначально всем параметрам модели присваиваются значения по умолчанию (указаны в графе Default).
Паспортные данные вводятся порциями, характеризующими различные режимы работы компонента. Каждому режиму соответствует отдельная закладка (см. рис. 5.5), на которой вводятся паспортные данные компонента и отображаются графики. Эти данные вводятся в двух режимах:
1)
ввод координат отдельных точек характеристик, например, ВАХ диода, зависимости барьерной емкости р-n-перехода от напряжения смещения и т.п. (на рис. 5.7,
а
на закладке
Forward Current
вводятся данные ВАХ диода). При вводе данных можно пользоваться масштабными множителями, указанными в табл. 4..3. Эти данные рекомендуется вводить в порядке возрастания независимой переменной;
2)
ввод значений отдельных параметров устройства (например, на рис. 5.7,
б
на закладке
Reverse Recovery
вводятся значения, характеризующие рассасывание носителей заряда).
По команде
Tools>Extract Parameters
рассчитываются параметры модели на основании введенных данных, на экране вычерчивается аппроксимирующая функция и значками отмечаются введенные точки, на основании которых она построена; значения же рассчитанных параметров модели отображаются в таблице (см. рис. 5.5, графа Value).
а)
б)
Рис. 5.7. Ввод координат графиков (а) и значений отдельных параметров (б)
По команде
Plot>Trace Add
возможно построить семейство характеристик при нескольких значениях температуры. По умолчанию предлагается построить графики характеристик при изменении температуры (рис. 5.8). Имя варьирумой переменной изменяется по команде
Plot>Axis Settings
на панели Trace Variable. Например, для диодов возможна вариация параметров М, CJO, VJ и FC.
Рис. 5.8. Построение температурных зависимостей
Построение модели завершается командой записи обновленных данных в библиотечный файл
File>Save.
Далее приведем списки вводимых паспортных данных для компонентов, включенных в программу Model Editor, и перечень параметров их математических моделей.
Звездочками * в приводимых ниже перечнях отмечены параметры, не оцениваемые в программе Model Editor; им по умолчанию присваиваются типичные значения.
Диоды.
Паспортные данные диода, которые вводит пользователь (тип модели DIODE), и список параметров его математической модели, которые рассчитываются в программе, приведены в табл. 5.5.
Таблица 5.5. Диоды
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Forward Voltage (Прямая ветвь ВАХ) |
|||||
Vfwd, Ifwd |
Координаты точек ВАХ диода |
IS RS |
10- 4 А 0,1 Ом |
||
N |
1 |
||||
IKF |
0 |
||||
XTI* |
3 |
||||
EG* |
1,11 В |
||||
Junction Capacitance (Барьерная емкость) |
|||||
Vrev, Cj |
Зависимость барьерной емкости перехода от модуля напряжения обратного смещения |
CJO VJ М |
1 пФ 0,75 В 0,3333 |
||
FC* |
-0,5 В |
||||
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Reverse Leakage (Сопротивление утечки) |
|||||
Vrev, Irev |
Зависимость тока утечки от абсолютной величины напряжения обратного смещения |
ISR NR |
100 пА 2 |
||
Reverse Breakdown (Напряжение стабилизации) |
|||||
Vz |
Абсолютная величина напряжения пробоя (стабилизации) при токе Iz |
BV IBV |
100 В 100 мкА |
||
Iz |
Ток пробоя (стабилизации) |
||||
Zz |
Дифференциальное сопротивление на участке пробоя в точке (Iz, Vz) |
||||
Reverse Recovery (Рассасывание носителей заряда) |
|||||
Trr |
Время рассасывания носителей заряда |
ТТ |
5 не |
||
Ifwd |
Ток диода в прямом направлении до переключения |
||||
Irev |
Обратный ток диода после переключения |
||||
Rl |
Эквивалентное сопротивление нагрузки (включая выходное сопротивление генератора) |
||||
Биполярные транзисторы.
В табл. 5.6 приведены паспортные данные биполярного транзистора (Bipolar Transistor: NPN, PNP), которые вводит пользователь, и список параметров его математической модели, которые рассчитываются в программе.
Таблица 5.6. Биполярные транзисторы
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
V(be) (sat) Voltage (Напряжение на р-я-переходе в режиме насыщения) |
|||||
Vbe |
Смещение база-эмиттер в режиме насыщения |
IS RB XTI* EG* |
10- 5 А 3 Ом 1,11 В |
||
Vce |
Смещение коллектор-эмиттер в режиме насыщения |
||||
Output Admitance (Выходная проводимость) |
|||||
Ic, hoe |
Зависимость выходной проводимости при холостом ходе на выходе hoe от тока коллектора 1с |
VAF |
100 В |
||
Vce |
Смещение коллектор-эмиттер Vce=5 В |
||||
Forward DC Beta (Статический коэффициент передачи по току) |
|||||
Ic, hFE |
Зависимость статического коэффициента усиления тока в схеме ОЭ в нормальном режиме hFE от тока коллектора 1с. Измерения проводились при смещении коллектор-эмиттер Vce=l В |
BF NE ISE XTB* NK* |
100 1,5 0 1,5 0,5 |
||
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Vce(sat) Voltage (Напряжение насыщения коллектор-эмиттер) |
|||||
Ic, Vce |
Зависимость напряжения насыщения коллектор-эмиттер Vce от тока коллектора Iс. Отношение тока коллектора к току базы в режиме насыщения Ic/Ib=10 |
BR NC ISC IKR RC |
1 2 0 0 0 |
||
С-В Capacitance (Барьерная емкость коллектор-база) |
|||||
Vcb, Cobo |
Зависимость выходной емкости Cobo в режиме холостого хода на выходе от напряжения обратного смещения коллектор-база Vcb |
CJC VJC MJC FC* |
2 пФ 0,75 В 0,3333 0,5 |
||
Е-В Capacitance (Барьерная емкость эмиттер-база) |
|||||
Veb, Cibo |
Зависимость входной емкости Cibo в режиме холостого хода на входе от напряжения обратного смещения эмиттер-база Veb |
CJE V.JE MJE |
5 пФ 0,75 В 0,3333 |
||
Storage Time (Время рассасывания заряда) |
|||||
Ic, ts |
Зависимость времени рассасывания ts от тока коллектора 1с. Отношение тока коллектора к току базы в режиме насыщения Ic/Ib=10 |
TR |
10 не |
||
Gain Bandwidth (Площадь усиления) |
|||||
Ic, ГГ |
Зависимость граничной частоты коэффициента передачи тока ГГ в схеме с ОЭ от тока коллектора 1с. Смещение коллектор-эмиттер Vce=10 В |
TF ITF XTF VTF * |
1 НС 1 0 10В |
||
Статически индуцированный биполярный транзистор.
Паспортные данные статически индуцированного биполярного транзистора (Ins Gate Bipolar Transistor), которые вводит пользователь, и список параметров его математической модели, которые рассчитываются в программе, приведены в табл. 5.7.
Таблица 5.7. Статически индуцированные биполярные транзисторы
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Fall Time (Время спада) |
|||||
Icmax |
Абсолютное значение максимального тока коллектора при температуре 25 °С |
AGD AREA TAU |
5*10 -5 см 2 5*10 -6 м 2 7,1 мкс |
||
Bvces |
Абсолютное значение максимального напряжения пробоя коллектор-эмиттер при коротком замыкании затвор-эмиттер |
||||
tf |
Время спада тока коллектора при индуктивной нагрузке при заданных значениях Ic, Vce |
||||
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Ic |
Ток коллектора |
WB |
9*10 -5 м |
||
Vce |
Напряжение коллектор-эмиттер |
||||
Transfer Characteristics (Проходная характеристика) |
|||||
Vge, Ic |
Зависимость тока коллектора 1с от смещения затвор-эмиттер Vge |
КР VT |
0,38 А/В 2 2 В |
||
Saturation Characteristics (Характеристики насыщения) |
|||||
Vce, Ic |
Зависимость тока коллектора 1с от напряжения коллектор-эмиттер Vce в режиме насыщения |
KF |
1 А/В 2 |
||
Vge |
Напряжение затвор-эмиттер, при котором проведены измерения |
||||
Gate Charge (Заряд области затвора) |
|||||
Qge |
Заряд области затвор-эмиттер в состоянии «включено» |
CGS COXD VTD |
12,4 нФ/В 2 35 нФ/В 2 -5 В |
||
Qgc |
Заряд области затвор-коллектор в состоянии «включено» |
||||
Qg |
Общий заряд затвора в состоянии «включено» |
||||
Vg |
Напряжение на затворе, при котором измерен заряд Qg |
||||
Vce |
Напряжение на коллекторе, при котором измерены Qge, Qgc, Qg |
||||
Ic |
Ток коллектора, при котором измерены Qge, Qgc, Qg |
||||
Полевые транзисторы.
Паспортные данные полевого транзистора (Junction FET: N-, P-CHANNEL), которые вводит пользователь, и список параметров его математической модели, которые рассчитываются в программе, приведены в табл. 5.8.
Таблица 5.8. Полевые транзисторы
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Transconductance (Передаточная проводимость) |
|||||
Id, gFS |
Зависимость проводимости прямой передачи gFS от тока стока Id |
BETA ВЕТАТСЕ* RS RD |
0,001 -0,5 1 Ом 1 Ом |
||
Output Conductance (Выходная проводимость) |
|||||
Id, gOS |
Зависимость выходной проводимости gOS от тока стока Id |
LAMBDA |
0,01 |
||
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Transfer Curve (Проходная характеристика) |
|||||
Vgs, Id |
Зависимость тока стока Id от смещения затвор-исток Vgs |
VTO VTOTC* |
-2,5В -0,0025 |
||
Yds |
Смещение сток-исток |
||||
Reverse Transfer Capacitance (Проходная емкость) |
|||||
Vgs, Crss |
Зависимость проходной емкости Crss от смещения затвор-исток Vgs |
CGD М РВ FC* |
1 пФ 0,3333 1 0,5 |
||
Yds |
Смещение сток-ис'гок |
||||
Input Capacitance (Входная емкость) |
|||||
Vgs, Ciss |
Зависимость входной емкости Ciss от смещения затвор-исток Vgs |
CGS |
1 пФ |
||
Vds |
Смещение сток-исток |
||||
Passive Gate Leakage (Ток утечки затвора в пассивном режиме) |
|||||
Vdg, Igss |
Зависимость тока утечки затвора Igss от смещения сток-затвор Vdg |
IS ISR N NR XTI* |
10- 15 А 10- 12 А 1 2 3 |
||
Active Gate Leakage (Ток утечки затвора в активном режиме) |
|||||
Vdg, Ig |
Зависимость тока утечки затвора Ig от смещения сток-затвор Vdg |
ALPHA VK |
10- 6 100В |
||
Id |
Ток стока |
||||
Noise Voltage (Уровень внутреннего шума) |
|||||
Freq, en |
Зависимость от частоты эквивалентной спектральной плотности напряжения шума, приведенного ко входу |
KF AF* |
10 -18 1 |
||
Id |
Ток стока |
||||
МОП-транзисторы.
В табл. 5.9 приведены паспортные данные МОП-транзистора (MOSFET: NMOS, PMOS), вводимые пользователем, и список параметров его математической модели третьего уровня (LEVEL = 3), которые рассчитываются в программе.
Расчет параметров математических моделей отечественных МОП-транзисторов с помощью программы Model Editor затруднен ввиду того, что в паспортных данных отсутствуют значения зарядов Qg, Qgs.
Таблица 5.9. МОП-транзисторы
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Transconductance (Передаточная проводимость) |
|||||
Id, gFS |
Зависимость проводимости прямой передачи gFS от тока стока Id |
RS КР W L |
20*10- 3 20*10- 6 * 0,5 2*10- 6 |
||
Transfer Curve (Проходная характеристика) |
|||||
Vgs, Id |
Зависимость тока стока Id от смещения затвор-исток Vgs |
VTO |
3 В |
||
Rds (on) Resistance (Сопротивление канала в состоянии «включено») |
|||||
Id |
Ток стока |
RD |
10- 3 Ом |
||
Rds |
Статическое сопротивление сток-исток |
||||
Vgs |
Смещение затвор-исток |
||||
Zero-Bias Leakage (Сопротивление утечки канала при нулевом смещении на затворе) |
|||||
Idss |
Ток стока при нулевом потенциале затвора и напряжении Yds |
RDS |
1 МОм |
||
Yds |
Смещение сток-исток при измерении тока Idss |
||||
Turn-On Charge (Объемный заряд в состоянии «включено») |
|||||
Qgd |
Общий заряд области затвора |
CGSO CGDO |
40 пФ 10 пФ |
||
Qgs |
Заряд области затвор-исток, необходимый для переключения |
||||
Yds |
Постоянный потенциал истока (по умолчанию 50 В) |
||||
Id |
Ток стока (по умолчанию 50 А) |
||||
Output Capacitance (Выходная емкость) |
|||||
Yds, Coss |
Зависимость выходной емкости Coss от смещения сток-исток Yds |
CBD РВ MJ FC* |
1 нФ 0,8 В 0,5 0,5 |
||
Switching Time (Время переключения) |
|||||
tf |
Время переключения |
RG |
5 Ом |
||
Id |
Ток стока |
||||
Vdd |
Постоянный потенциал истока (по умолчанию 20 В) |
||||
Zo |
Выходное сопротивление генератора импульсного напряжения (по умолчанию 5 Ом) |
||||
Reverse Drain Current (Ток стока в инверсном режиме) |
|||||
Vsd, Idr |
Зависимость напряжения прямого смещения перехода исток-сток Vsd от обратного тока стока Idr |
IS N RB |
10- 15 А 1 10- 3 Ом |
||
Операционные усилители.
После выбора в начальном меню программы Model Editor режима Operational Amplifier необходимо по запросам программы указать тип транзистора входного каскада и наличие внутренней/внешней коррекции:
Technology
— BJT (биполярный транзистор) или JFET (полевой транзистор);
Input
— NPN или PNP (для биполярного транзистора) и NJF или PJF (для полевого транзистора);
Compensation
— Internally (внутренняя) или Externally (внешняя коррекция).
В табл. 5.10 приведены паспортные данные ОУ, которые вводит пользователь, и список параметров его макромодели, которые рассчитываются в программе.
Таблица 5.10.Операционные усилители
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Large Signal Swing (Параметры для большого сигнала) |
|||||
+Vpwr |
Напряжение источника положительного напряжения (15 В) |
VC VE |
2В 2 В |
||
-Vpwr |
Напряжение источника отрицательного напряжения (-15 В) |
||||
+Vout |
Максимальное значение выходного напряжения положительной полярности (13 В) |
||||
-Vout |
Максимальное значение выходного напряжения отрицательной полярности (—13 В) |
||||
+SR |
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения положительной полярности (500-10 В/с) |
||||
-SR |
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения отрицательной полярности (500-10 В/с) |
||||
Pd |
Потребляемая мощность в статическом режиме (50 мВт) |
||||
Open Loop Gain (Коэффициент усиления без цепи обратной связи — входной каскад на БТ) |
|||||
Сс |
Емкость коррекции (30 пФ) |
BF1 BF2. С2 СЕЕ QA GCM IS1 IS2 IEE RC |
75 75 30 пФ 0 189-10- 6 1,9- 10- 9 8-10-' 6 8-10- 16 15-10 16 5305 |
||
Ib |
Входной ток смещения (100 нА) |
||||
Av-dc |
Коэффициент усиления постоянного напряжения (200 тыс.) |
||||
f-Odb |
Частота единичного усиления (1 МГц) |
||||
CMRR |
Коэффициент подавления синфазного сигнала (100 тыс.) . |
||||
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Ibos |
Входной ток смещения |
RE REE RP |
1832 13 810 18 160 |
||
Vos |
Напряжение смещения нуля |
||||
Open Loop Gain ( Коэффициент усиления без цепи обратной связи — входной каскад на ПТ) |
|||||
Сс |
Емкость коррекции (10 пФ) |
BETA С2 CSS GA GCM IS ISS RD RSS RP |
789*10- 6 10 пФ 0 63*10- 6 63*10- 11 15*10- 12 5*10- 6 15,9 40*10 6 |
||
Av-dc |
Коэффициент усиления постоянного напряжения (200 тыс.) |
||||
f-Odb |
Частота единичного усиления (1 МГц) |
||||
CMRR |
Коэффициент подавления синфазного сигнала (100 тыс.) |
||||
Ibos |
Входной ток смещения (30 пА) |
||||
Vos |
Напряжение смещения нуля |
||||
Open Loop Phase (Фазочастотная характеристика без цепи обратной связи) |
|||||
Phi |
Запас по фазе на частоте единичного усиления, град. (60°) |
C1 |
8,6 пФ |
||
Maximum Output Swing (Предельные значения выходных сопротивлений) |
|||||
Ro-dc |
Выходное сопротивление на низких частотах (75 Ом) |
R01 R02 GB |
50 Ом 25 Ом 424,4 |
||
Ro-ac |
Выходное сопротивление на высоких частотах (50 Ом) |
||||
los |
Максимальный ток короткого замыкания (20 мА) |
||||
Замечания.
1.
По умолчанию параметрам математической модели присваиваются значения параметров конкретных ОУ. Выше для конкретности приведены параметры модели ОУ 140УД7 (аналог мA741).
2.
Частота единичного усиления f-Odb связана с частотой первого полюса f
1
соотношением f-Odb = f
1
Av-dc . Запас по фазе Phi на частоте единичного усиления определяется отношением частоты единичного усиления к частоте второго полюса f
2
Phi = 90° - arctg(f-Odb / f
2
),
где арктангенс вычисляется в градусах.
3.
Для ОУ с внешней коррекцией указывается значение емкости корректирующего конденсатора Сс, для которого приведено значение запаса по фазе Phi и другие параметры ОУ.
4.
В справочных данных обычно приводится полное выходное сопротивление Rвых = Ro-ac + Ro-dc. Его надо разделить на две составляющие, ориентируясь на приближенное соотношение Ro-dc = 2Ro-ac.
5.
В последних версиях OrCAD учитывается напряжение смещения нуля ОУ.
Компараторы напряжения.
После выбора в начальном меню программы Model Editor режима Voltage Comparator необходимо ответить на ряд запросов программы:
Input Stage
— NPN, PNP (тип биполярного транзистора во входном каскаде);
Output Stage Connection — to -V Supply
или
to Ground
(указывается, подключен ли транзистор выходного каскада к источнику отрицательного напряжения или предусмотрен независимый вывод «земли» выходного каскада).
Паспортные данные компараторов напряжения, которые вводит пользователь, и список параметров его макромодели, которые рассчитываются в программе, приведены в табл. 5.11.
Таблица 5.11. Компараторы напряжения
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Transfer Function (Переходная характеристика) |
|||||
+Vpwr |
Напряжение источника положительного напряжения |
BF1 BF5 RP VI |
2000 10350 505 0 |
||
-Vpwr |
Напряжение источника отрицательного напряжения |
||||
+Vicr |
Максимальное значение положительного перепада синфазного напряжения |
||||
-Vicr |
Максимальное значение отрицательного перепада синфазного напряжения |
||||
Ib |
Входной ток смещения |
||||
Avd |
Коэффициент усиления напряжения постоянного тока |
||||
Rl |
Сопротивление нагрузки |
||||
Pd |
Потребляемая мощность |
||||
Falling Delay (Задержка спада напряжения) |
|||||
Vst |
Перепад входного напряжения |
TR3 |
594 нc |
||
Vod |
Перевозбуждение входного напряжения |
||||
td |
Длительность задержки |
||||
Transition Time (Время переключения) |
|||||
Vst |
Перепад входного напряжения |
TF5 |
7 нc |
||
Vod |
Перевозбуждение входного напряжения |
||||
ttr |
Длительность фронта нарастания выходного напряжения |
||||
Rising Time (Время нарастания напряжения) |
|||||
Vst |
Перепад входного напряжения |
TR5 |
384 нc |
||
Vod |
Перевозбуждение входного напряжения |
||||
td |
Длительность фронта спада выходного напряжения |
||||
По умолчанию параметрам математической модели присваиваются значения параметров типовых компараторов каждого типа. Выше для конкретности указаны параметры компаратора 1401СА1 (аналог LM319).
Стабилизатор напряжения.
В табл. 5.12 приведены паспортные данные стабилизатора напряжения (Voltage Reference), которые вводит пользователь, и список параметров его математической модели, которые рассчитываются в программе.
Таблица 5.12. Стабилизаторы напряжения
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Revers Dynamic Impedance (Динамическое сопротивление) |
|||||
Ir, Rz |
Зависимость обратного тока Ir от динамического сопротивления Rz |
NZ RZ |
10- 3 0,5 Ом |
||
Reference Voltage (Напряжение стабилизации) |
|||||
Vref |
Напряжение обратного пробоя |
RBV IRMAX |
2,5 кОм 30 мА |
||
Ir |
Обратный ток, при котором измерено напряжение Vref |
||||
Irmax |
Модуль максимального значения тока пробоя |
||||
Temperature Drift (Температурная нестабильность) |
|||||
Temp, Vref |
Зависимость напряжения обратного пробоя 'Vref от температуры |
ТС1 ТС2 |
10- 5 -7*10- 7 |
||
Reverse Characteristics (Характеристики режима обратного включения) |
|||||
Vr, Ir |
Зависимость обратного напряжения Vr от обратного тока Ir |
IREV NREV |
200 мкА 50 |
||
Forward Characteristics (Характеристики рабочего режима) |
|||||
Ifwd, Vfwd |
Зависимость потребляемого тока Ifwd от напряжения Vfwd |
IS N RS IKF XTI |
10- 14 А 1 0,1 Ом 0 3 |
||
Регулятор напряжения.
В табл. 5.13 приведены паспортные данные регулятора напряжения (Voltage Regulator), которые вводит пользователь, и список параметров его математической модели, которые рассчитываются в программе.
Таблица 5.13. Регуляторы напряжения
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
Reference Voltage (Напряжение стабилизации) |
|||||
Vref |
Напряжение стабилизации |
VREF N |
1,25В 2 |
||
Dropout |
Напряжение отпускания |
||||
Символы данных |
Справочные данные |
Параметры модели |
|||
Имя |
Значение по умолчанию |
||||
(Vi-Vo)max |
Максимальная разница между входным и выходным напряжением |
||||
IOmin |
Минимальный выходной ток |
||||
Adjustment Pin Current (Ток установки) |
|||||
ladj |
Ток установки |
BETA |
50 мкСм |
||
Output Impedance (Выходное сопротивление) |
|||||
Zout |
Выходное сопротивление на низких частотах |
VAF CPZ |
100В 1 мкФ |
||
Zero |
Частота нуля выходного комплексного сопротивления |
||||
RR |
Неравномерность ослабления пульсаций на низких частотах, в децибелах |
||||
Frequency |
Частота, на которой измерены Zout и RR |
||||
IO |
Выходной ток, при котором измерены Zout и RR |
||||
Current Limit (Предельные значения выходного тока) |
|||||
Ютах |
Максимальный выходной ток |
RB2 ESC1 ESC2 EFB1 EFB2 ЕВ |
200 Ом 0,5 -0,1 25 -1 100 |
||
lofb, Vi-Vo |
Зависимость тока обратной связи lofb от разницы между входным и выходным напряжением Vi-Vo |
||||
Магнитный сердечник.
Программа Model Editor в настоящее время оценивает параметры модели магнитного сердечника (Magnetic Core) уровня LEVEL=2, в которой не учитываются эффекты взаимодействия доменов и частотно-зависимые потери. Наиболее адекватно эта модель описывает ферриты и молибденовые пермаллои. Использованная в предыдущих версиях программы PSpice модель уровня LEVEL=1 больше не используется из-за своей малой достоверности. Особенно значительные ошибки были замечены при моделировании сердечников, имеющих зазоры — в текущей версии PSpice они устранены. Программа Model Editor на основании экспериментальных данных оценивает параметры, отражающие физические свойства магнитных материалов. При создании файлов моделей сердечников из одного материала с разной геометрией удобно использовать конструкцию АКО (см. разд. 4.2 ). Пользователь вводит по точкам кривую намагничивания и указывает значение начальной магнитной проницаемости, на основании чего программа рассчитывает параметры его модели (напряженность магнитного поля Н указывается в эрстедах, магнитная индукция В — в гауссах; см.
табл. 5.14).
После задания значения начальной магнитной проницаемости и ввода по точкам кривой гистерезиса рассчитываются параметры модели магнитного сердечнка. Далее для конкретной конструкции трансформатора или дросселя в окне
Parameters
вводят значения геометрических размеров сердечника AREA, PATH, GAP и PACK.
Таблица 5.14. Магнитные сердечники
Параметры модели |
|||||
Символы данных |
Справочные данные |
Значение Имя |
|||
по умолчанию |
|||||
Hysteresis Curve (Кривая гистерезиса) |
|||||
Н (Oers.) |
Координаты кривой намагничивания |
MS |
10 6 А/м |
||
В (Gaus's) |
А |
1000 A/M |
|||
С |
0,2 |
||||
м |
Начальная магнитная проницаемость |
К |
500 |
||
(Initial Perm.) |
AREA* |
0,1 см 2 |
|||
GAP* |
0 CM |
||||
PACK* |
1 |
||||
PATH* |
1 CM |
||||
LEVEL* |
2 (не изменяется) |
||||
Замечание.
Наибольшая сложность в применении программы Model Editor состоит в отсутствии в справочниках на полупроводниковые приборы необходимых данных. И более того, рядом данных, приводимых в справочниках, нельзя пользоваться. Например, для диодов указывается, что «постоянный обратный ток при U
06p
= 28 В не более 0,2 мкА». Это утверждение верно, так как действительная величина обратного тока намного меньше и составляет примерно 0,1 нА, но использовать эти данные для создания математической модели нельзя. Поэтому при расчете параметров математических моделей приходится самостоятельно проводить измерения их параметров или обращаться к изготовителям. Ситуация частично облегчается тем, что для каждого конкретного полупроводникового прибора нет нужны знать абсолютно все параметры его математической модели. Так, например, для стабилитрона не нужны данные о времени рассасывания носителей заряда, а для импульсных диодов, наоборот, не нужны данные о напряжении стабилизации.
Поэтому в каждом конкретном случае нужно ограничить набор оцениваемых параметров и перед применением программы Model Editor провести измерения недостающих характеристик. В любом случае желательно пользоваться математическими моделями, созданными фирмами-производителями и доступными через Интернет.
Создание символов компонентов.
В OrCAD 9.2 имеется возможность автоматического создания символов компонентов по завершении создания их математических моделей в Model Editor. Для этого в диалоговом окне команды
Tools>Options
устанавливается необходимая конфигурация (рис. 5.9):
Always Create Symbols when Saving Model — включение/выключение режима автоматического создания символов после сохранения библиотеки их моделей;
Save Symbols To — выбор библиотеки символов, в которую должны быть записаны вновь созданные символы;
Base Symbols On — использование при создании символов графики аналогичных символов в указанной библиотеке.
Рис. 5.9. Конфигурирование создания символов компонентов