Иллюстрированный самоучитель по OrCAD
5.3.
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Создание файла
библиотеки моделей
|
|
|
|
Загрузка файла
библиотеки моделей для последующего редактир'о-вания
|
|
|
|
Сохранение внесенных
изменений в текущей библиотеке
|
|
|
|
Сохранение внесенных
изменений в новом библиотечном файле, имя которого указывается по
дополнительному запросу
|
|
|
|
Печать графиков
одного или нескольких окон
|
|
|
|
Просмотр графиков
перед печатью
|
|
|
|
Настройка параметров
страницы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Создание библиотеки
графических символов (*.OLB) для текущей библиотеки моделей
|
|
|
|
Список последних
четырех загруженных файлов
|
|
|
|
Завершение работы
с графическим редактором
|
|
|
|
Меню Edit (Редактирование)
|
|
|
|
Удаление фрагмента
текста
|
|
|
|
Копирование фрагмента
текста
|
|
|
|
Размещение в
тексте содержания буфера обмена
|
|
|
|
Удаление выбранного
компонента из текущей библиотеки (его имя указывается в списке компонентов)
|
|
|
|
Нахождение фрагмента
текста
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изменение масштаба
изображения графика так, чтобы на полном экране разместился весь график
|
|
|
|
Увеличение масштаба
изображения графика
|
|
|
|
Уменьшение масштаба
изображения графика
|
|
|
|
Вывод на весь
экран окаймленной части изображения графика
|
|
|
|
Возвращение к
предыдущему масштабу изображения графика
|
|
|
|
|
|
|
|
Расположение
графика симметрично относительно точки расположения курсора без изменения
масштаба
|
|
|
|
Настройка меню
инструментов
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод списка
компонентов текущей библиотеки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Создание новой
модели компонента: указывается имя модели на строке Model и выбирается
ее тип из списка From Model
|
|
|
|
Копирование параметров
существующей модели из текущей библиотеки под новым именем в нее же
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трансляция модели
формата IBIS (из файла с расширением имени *.IBS) в формат PSpice
|
|
|
|
Запись параметров
текущей модели в отдельный текстовый файл *.MOD
|
|
|
|
Импортирование
в файл текущей библиотеки *.LIB текстового файла *.MOD
|
|
|
Меню Plot (Отображение
графиков)
|
|
|
|
Построение дополнительного
графика при указанной температуре
|
|
|
|
Удаление графика,
имя которого выбрано щелчком курсора
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
Расчет параметров
модели на основании введенных данных
|
|
|
|
Настройка меню
инструментов
|
|
|
|
Конфигурирование
режима автоматического создания символов компонентов после составления
их математических моделей
|
|
|
|
|
|
|
Каскадное расположение
открытых окон
|
|
|
|
Последовательное
расположение открытых окон
|
|
|
|
Упорядочивание
расположения иконок свернутых окон в нижней части экрана
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод содержания,
предметного указателя и средств поиска терминов встроенной инструкции
|
|
|
|
|
|
|
PSpice Home Page
Загрузка сайта
www.orcad.com
|
|
|
Customer Support
Выход на службу технической поддержки
www.orcad.com/technical
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Forward Voltage
(Прямая ветвь ВАХ)
|
|
|
|
Координаты точек
ВАХ диода
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Junction Capacitance
(Барьерная емкость)
|
|
|
|
Зависимость барьерной
емкости перехода от модуля напряжения обратного смещения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Reverse Leakage
(Сопротивление утечки)
|
|
|
|
Зависимость тока
утечки от абсолютной величины напряжения обратного смещения
|
|
|
|
|
Reverse Breakdown
(Напряжение стабилизации)
|
|
|
|
Абсолютная величина
напряжения пробоя (стабилизации) при токе Iz
|
|
|
|
|
|
Ток пробоя (стабилизации)
|
|
|
|
Дифференциальное
сопротивление на участке пробоя в точке (Iz, Vz)
|
|
|
Reverse Recovery
(Рассасывание носителей заряда)
|
|
|
|
Время рассасывания
носителей заряда
|
|
|
|
|
|
Ток диода в прямом
направлении до переключения
|
|
|
|
Обратный ток
диода после переключения
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V(be) (sat) Voltage
(Напряжение на р-я-переходе в режиме насыщения)
|
|
|
|
Смещение база-эмиттер
в режиме насыщения
|
|
|
|
|
|
Смещение коллектор-эмиттер
в режиме насыщения
|
|
|
Output Admitance
(Выходная проводимость)
|
|
|
|
Зависимость выходной
проводимости при холостом ходе на выходе hoe от тока коллектора 1с
|
|
|
|
|
|
Смещение коллектор-эмиттер
Vce=5 В
|
|
|
Forward DC Beta
(Статический коэффициент передачи по току)
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vce(sat) Voltage
(Напряжение насыщения коллектор-эмиттер)
|
|
|
|
Зависимость напряжения
насыщения коллектор-эмиттер Vce от тока коллектора Iс. Отношение тока
коллектора к току базы в режиме насыщения Ic/Ib=10
|
|
|
|
|
С-В Capacitance
(Барьерная емкость коллектор-база)
|
|
|
|
Зависимость выходной
емкости Cobo в режиме холостого хода на выходе от напряжения обратного
смещения коллектор-база Vcb
|
|
|
|
|
Е-В Capacitance
(Барьерная емкость эмиттер-база)
|
|
|
|
Зависимость входной
емкости Cibo в режиме холостого хода на входе от напряжения обратного
смещения эмиттер-база Veb
|
|
|
|
|
Storage Time
(Время рассасывания заряда)
|
|
|
|
Зависимость времени
рассасывания ts от тока коллектора 1с. Отношение тока коллектора к
току базы в режиме насыщения Ic/Ib=10
|
|
|
|
|
Gain Bandwidth
(Площадь усиления)
|
|
|
|
Зависимость граничной
частоты коэффициента передачи тока ГГ в схеме с ОЭ от тока коллектора
1с. Смещение коллектор-эмиттер Vce=10 В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Абсолютное значение
максимального тока коллектора при температуре 25 °С
|
|
5*10
-5
см
2
5*10
-6
м
2
7,1 мкс
|
|
|
|
Абсолютное значение
максимального напряжения пробоя коллектор-эмиттер при коротком замыкании
затвор-эмиттер
|
|
|
|
Время спада тока
коллектора при индуктивной нагрузке при заданных значениях Ic, Vce
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение коллектор-эмиттер
|
|
|
Transfer Characteristics
(Проходная характеристика)
|
|
|
|
Зависимость тока
коллектора 1с от смещения затвор-эмиттер Vge
|
|
|
|
|
Saturation Characteristics
(Характеристики насыщения)
|
|
|
|
Зависимость тока
коллектора 1с от напряжения коллектор-эмиттер Vce в режиме насыщения
|
|
|
|
|
|
Напряжение затвор-эмиттер,
при котором проведены измерения
|
|
|
Gate Charge (Заряд
области затвора)
|
|
|
|
Заряд области
затвор-эмиттер в состоянии «включено»
|
|
12,4 нФ/В
2
35 нФ/В
2
-5 В
|
|
|
|
Заряд области
затвор-коллектор в состоянии «включено»
|
|
|
|
Общий заряд затвора
в состоянии «включено»
|
|
|
|
Напряжение на
затворе, при котором измерен заряд Qg
|
|
|
|
Напряжение на
коллекторе, при котором измерены Qge, Qgc, Qg
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Transconductance
(Передаточная проводимость)
|
|
|
|
Зависимость проводимости
прямой передачи gFS от тока стока Id
|
|
|
|
|
Output Conductance
(Выходная проводимость)
|
|
|
|
Зависимость выходной
проводимости gOS от тока стока Id
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Transfer Curve
(Проходная характеристика)
|
|
|
|
Зависимость тока
стока Id от смещения затвор-исток Vgs
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Reverse Transfer
Capacitance (Проходная емкость)
|
|
|
|
Зависимость проходной
емкости Crss от смещения затвор-исток Vgs
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Input Capacitance
(Входная емкость)
|
|
|
|
Зависимость входной
емкости Ciss от смещения затвор-исток Vgs
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Passive Gate
Leakage (Ток утечки затвора в пассивном режиме)
|
|
|
|
Зависимость тока
утечки затвора Igss от смещения сток-затвор Vdg
|
|
|
|
|
Active Gate Leakage
(Ток утечки затвора в активном режиме)
|
|
|
|
Зависимость тока
утечки затвора Ig от смещения сток-затвор Vdg
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Noise Voltage
(Уровень внутреннего шума)
|
|
|
|
Зависимость от
частоты эквивалентной спектральной плотности напряжения шума, приведенного
ко входу
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Transconductance
(Передаточная проводимость)
|
|
|
|
Зависимость проводимости
прямой передачи gFS от тока стока Id
|
|
20*10-
3
20*10-
6
* 0,5 2*10-
6
|
|
|
Transfer Curve
(Проходная характеристика)
|
|
|
|
Зависимость тока
стока Id от смещения затвор-исток Vgs
|
|
|
|
|
Rds (on) Resistance
(Сопротивление канала в состоянии «включено»)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Статическое сопротивление
сток-исток
|
|
|
|
|
|
|
Zero-Bias Leakage
(Сопротивление утечки канала при нулевом смещении на затворе)
|
|
|
|
Ток стока при
нулевом потенциале затвора и напряжении Yds
|
|
|
|
|
|
Смещение сток-исток
при измерении тока Idss
|
|
|
Turn-On Charge
(Объемный заряд в состоянии «включено»)
|
|
|
|
Общий заряд области
затвора
|
|
|
|
|
|
Заряд области
затвор-исток, необходимый для переключения
|
|
|
|
Постоянный потенциал
истока (по умолчанию 50 В)
|
|
|
|
Ток стока (по
умолчанию 50 А)
|
|
|
Output Capacitance
(Выходная емкость)
|
|
|
|
Зависимость выходной
емкости Coss от смещения сток-исток Yds
|
|
|
|
|
Switching Time
(Время переключения)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Постоянный потенциал
истока (по умолчанию 20 В)
|
|
|
|
Выходное сопротивление
генератора импульсного напряжения (по умолчанию 5 Ом)
|
|
|
Reverse Drain
Current (Ток стока в инверсном режиме)
|
|
|
|
Зависимость напряжения
прямого смещения перехода исток-сток Vsd от обратного тока стока Idr
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Large Signal
Swing (Параметры для большого сигнала)
|
|
|
|
Напряжение источника
положительного напряжения (15 В)
|
|
|
|
|
|
Напряжение источника
отрицательного напряжения (-15 В)
|
|
|
|
Максимальное
значение выходного напряжения положительной полярности (13 В)
|
|
|
|
Максимальное
значение выходного напряжения отрицательной полярности (—13 В)
|
|
|
|
Максимальная
скорость нарастания выходного напряжения положительной полярности
(500-10 В/с)
|
|
|
|
Максимальная
скорость нарастания выходного напряжения отрицательной полярности
(500-10 В/с)
|
|
|
|
Потребляемая
мощность в статическом режиме (50 мВт)
|
|
|
Open Loop Gain
(Коэффициент усиления без цепи обратной связи — входной каскад на
БТ)
|
|
|
|
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
|
|
|
|
Входной ток смещения
(100 нА)
|
|
|
|
Коэффициент усиления
постоянного напряжения (200 тыс.)
|
|
|
|
Частота единичного
усиления (1 МГц)
|
|
|
|
Коэффициент подавления
синфазного сигнала (100 тыс.)
.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Open Loop Gain
(Коэффициент усиления без цепи обратной связи — входной каскад на
ПТ)
|
|
|
|
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
|
|
|
|
Коэффициент усиления
постоянного напряжения (200 тыс.)
|
|
|
|
Частота единичного
усиления (1 МГц)
|
|
|
|
Коэффициент подавления
синфазного сигнала (100 тыс.)
|
|
|
|
Входной ток смещения
(30 пА)
|
|
|
|
|
|
|
Open Loop Phase
(Фазочастотная характеристика без цепи обратной связи)
|
|
|
|
Запас по фазе
на частоте единичного усиления, град. (60°)
|
|
|
|
|
Maximum Output
Swing (Предельные значения выходных сопротивлений)
|
|
|
|
Выходное сопротивление
на низких частотах (75 Ом)
|
|
|
|
|
|
Выходное сопротивление
на высоких частотах (50 Ом)
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Transfer Function
(Переходная характеристика)
|
|
|
|
Напряжение источника
положительного напряжения
|
|
|
|
|
|
Напряжение источника
отрицательного напряжения
|
|
|
|
Максимальное
значение положительного перепада синфазного напряжения
|
|
|
|
Максимальное
значение отрицательного перепада синфазного напряжения
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент усиления
напряжения постоянного тока
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Falling Delay
(Задержка спада напряжения)
|
|
|
|
Перепад входного
напряжения
|
|
|
|
|
|
Перевозбуждение
входного напряжения
|
|
|
|
|
|
|
Transition Time
(Время переключения)
|
|
|
|
Перепад входного
напряжения
|
|
|
|
|
|
Перевозбуждение
входного напряжения
|
|
|
|
Длительность
фронта нарастания выходного напряжения
|
|
|
Rising Time (Время
нарастания напряжения)
|
|
|
|
Перепад входного
напряжения
|
|
|
|
|
|
Перевозбуждение
входного напряжения
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Revers Dynamic
Impedance (Динамическое сопротивление)
|
|
|
|
Зависимость обратного
тока Ir от динамического сопротивления Rz
|
|
|
|
|
Reference Voltage
(Напряжение стабилизации)
|
|
|
|
Напряжение обратного
пробоя
|
|
|
|
|
|
Обратный ток,
при котором измерено напряжение Vref
|
|
|
|
Модуль максимального
значения тока пробоя
|
|
|
Temperature Drift
(Температурная нестабильность)
|
|
|
|
Зависимость напряжения
обратного пробоя 'Vref от температуры
|
|
|
|
|
Reverse Characteristics
(Характеристики режима обратного включения)
|
|
|
|
Зависимость обратного
напряжения Vr от обратного тока Ir
|
|
|
|
|
Forward Characteristics
(Характеристики рабочего режима)
|
|
|
|
Зависимость потребляемого
тока Ifwd от напряжения Vfwd
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Reference Voltage
(Напряжение стабилизации)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальная
разница между входным и выходным напряжением
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Adjustment Pin
Current (Ток установки)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Output Impedance
(Выходное сопротивление)
|
|
|
|
Выходное сопротивление
на низких частотах
|
|
|
|
|
|
Частота нуля
выходного комплексного сопротивления
|
|
|
|
Неравномерность
ослабления пульсаций на низких частотах, в децибелах
|
|
|
|
Частота, на которой
измерены Zout и RR
|
|
|
|
Выходной ток,
при котором измерены Zout и RR
|
|
|
Current Limit
(Предельные значения выходного тока)
|
|
|
|
Максимальный
выходной ток
|
RB2
ESC1 ESC2 EFB1
EFB2 ЕВ
|
200 Ом 0,5
-0,1
25 -1 100
|
|
|
|
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
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hysteresis Curve
(Кривая гистерезиса)
|
|
|
|
Координаты кривой
намагничивания
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Начальная магнитная
проницаемость
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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