Государственный комитет российской федерации по высшему образованию

Альметьевский нефтяной институт

УСИЛИТЕЛЬНЫЕ И КОММУТАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

Альметьевск 1998

Составители: В.Я.Чаронов

В.С. Генин

Л.Ф.Борисов

С.П.Иванова

А.Н.Котельников

УДК 621.316

АННОТАЦИЯ

В лекционной части курса изучаются практические схемы, методы построения, моделирования и анализа усилителей на дискретных полупроводниковых элементах, выпрямителей и сглаживающих фильтров, преобразователей и стабилизаторов напряжения, тока, бесконтактных и гибридных коммутационных устройств на базе управляемых силовых ключей, используемых в электронных устройствах защиты и управления.

Во время лабораторных работ исследуются схемы усилителей, полупроводниковых ключей, выпрямителей, сглаживающих фильтров, преобразователей и стабилизаторов напряжения с моделированием схем на ЭВМ.

Приложение

SPICE является универсальной программой для схемотехнического моделирования и анализа нелинейных электрических цепей на постоянном токе, во временной области, а также проведения анализа линеаризованных цепей по переменному току. Первоначальная версия пакета SPICE создана Dr. Lawrence Nagel и затем модифицирована Dr. Ellis Cohen. Dr. Richard Dowell и Dr. Sally Lui внесли вклад в развитие рассматриваемой версии SPICE.

Цепи могут содержать резисторы, конденсаторы, индуктивности, взаимные индуктивности, независимые источники тока и напряжения, 4 типа зависимых источников, длинные линии и 4 наиболее простых типа полупроводниковых приборов: диоды, биполярные транзисторы, МОП и полевые транзисторы с p-n переходом.

SPICE содержит модели полупроводниковых приборов и пользователю достаточно задать лишь необходимые параметры. Модель биполярного транзистора основана на интегральной зарядовой модели Гуммеля-Пуна, но если параметры Гуммеля-Пуна не указаны, то эта модель превращается в более простую модель Эберса-Молла. В любом случае могут быть включены закон сохранения заряда, омического сопротивления, и токозависимая выходная проводимость. Модель диода может быть использована для моделирования любого p-n диода или диода Шоттки. Модель полевого транзистора с p-n переходом основана на модели полевого транзистора Шихмана и Ходжеса. Три МОП-модели выполнены: MOS1 описан квадратичной ВАХ, MOS2 -- аналитическая модель, MOS3 - полуэмпирическая. И MOS2, и MOS3 учитывают эффекты второго порядка, такие как модуляция длины канала, подпороговая проводимость, насыщение скорости носителей заряда посредством ограниченного рассеяния, малоразмерные эффекты и ёмкости, управляемые зарядом.

Вызов пакета программ

Запуск программных модулей, входящих в состав пакета программ Pspiсe, производится двумя способами:

1. взаимодействие с отдельными программами пакета (за исключением программ Parts) при помощи управляющей оболочки Control Shell, которая запускается командой ps;

2. автономная работа с отдельными программами пакета Pspiсe.

Приведем правила вызова программ пакета в автономном режиме.

Программа моделирования Pspiсe вызывается с помощью командной строки

>pspiсe [<имя входного файла>[CIR] [<имя выходного файла <OUT]]] [<имя файлов результатов> [DAT]]

Входной файл содержит описание анализируемой схемы в текстовом виде. По умолчанию он имеет расширение .CIR.

По умолчанию входной и выходной файлы помещаются в том же каталоге, что и программа Pspiсe. Это не всегда удобно, поэтому файлы пользователей целесообразно помещать в подкаталог, например DATA.

Программа Pspiсe прерывается нажатием клавиш <Esc>, <Break> или <Ctrl>-C.

Выходному файлу присваивается имя <имя входного файла>.DAT.