- •Ю.С. Балашов а.И. Мушта а.М. Сумин
- •Воронеж 2011
- •Введение
- •1. Понятие «моделирование». Проблемы схемотехнического моделирования
- •1.1. Понятие «моделирование»
- •1.2. Задачи схемотехнического моделирования сбис
- •1.3. Проблемы схемотехнического моделирования кмоп сбис
- •2. Среда проектирования аналоговых устройств. Маршрут моделирования и проектирования аналоговых устройств Cadence ic
- •2.1. Среда проектирования аналоговых устройств
- •2.2. Постановка задачи и платформа Cadence Virtuoso как метод решения
- •2.3. Маршрут моделирования аналоговых устройств
- •2.4. Маршрут проектирования аналоговых устройств
- •2.5. Иеpаpхическая система моделей, используемых в сапр элементов бис
- •2.6. Развитие средств схемотехнического моделирования
- •3. Аналоговое схемотехническое моделирование. Виды и типы анализа
- •3.1. Принципы аналогового схемотехнического моделирования
- •3.2. Виды и типы анализа
- •4. Расширенные виды анализа
- •4.1. Общие положения математической формулировки задач моделирования элементов бис
- •4.2. Спектральный анализ
- •4.3. Анализ чувствительности
- •4.4. Анализ устойчивости (stb-analisis)
- •4.5. Многовариантный анализ. Режим Parametric Sweep
- •4.6. Анализ Монте-Карло
- •4.7. Моделирование цифровых и аналого-цифровых устройств
- •5. Библиотеки элементов. Состав, структура библиотек элементов для схемотехнического моделирования с проектными нормами 90 нм БиКмоп технологии
- •5.1. Библиотека элементов БиКмоп технологии
- •5.2. Состав, структура библиотек элементов для схемотехнического моделирования с проектными нормами 90 нм БиКмоп технологии
- •6. Модели элементов. Их параметры
- •6.1. Резисторы
- •6.2. Конденсаторы
- •6.3. Модели биполярных транзисторов
- •6.4. Модели моп-транзисторов
- •6.5. Источники сигналов и питания
- •7. Задание на моделирование. Список соединений. Язык spice
- •7.1. Расчет режима по постоянному току
- •7.2. Многовариантный расчет режима по постоянному току
- •7.3. Расчет малосигнальных чувствительностей
- •8. Микросхемотехника аналоговых и аналого-цифровых сф блоков
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
6. Модели элементов. Их параметры
Все компоненты (аналоговые и цифровые), из которых составляется электрическая принципиальная схема, имеют математические модели двух типов:
а) Встроенные математические модели стандартных компонентов, таких, как резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, независимые и зависимые источники сигналов, логические вентили и др., которые не могут быть изменены пользователями; можно только изменять значения их параметров. В свою очередь, встроенные модели подразделяются на две категории:
простые модели, характеризуемые малым количеством параметров, которые можно указать непосредственно на схеме в виде атрибутов (например, модель резистора описывается одним - тремя параметрами, причем часть из них можно сделать на схеме невидимыми, чтобы не загромождать чертеж);
сложные модели, характеризуемые большим количеством параметров, которые заносятся в библиотеки моделей (например, модель биполярного транзистора характеризуется 52 параметрами).
б) Макромодели произвольных компонентов, составляемые пользователями по своему усмотрению из стандартных компонентов.
В spice-программе моделируемое устройство может быть описано двумя способами:
- в виде чертежа его принципиальной электрической или функциональной схемы;
- в виде текстового описания в формате SPICE.
Кроме того, при составлении принципиальной схемы часть параметров моделей компонентов задается в виде их атрибутов и указывается непосредственно на схеме. Такие модели будем называть моделями в формате схем. Остальные модели задаются в текстовом окне с помощью директив .MODEL и .SUBCKT по правилам SPICE. Их так и будем называть - моделями в формате SPICE.
6.1. Резисторы
В Spice-проограммах используется две модели резисторов: идеальная и реальная. В идеальной модели резистор - это идеальный элемент, обладающий только заданным сопротивлением. В реальной модели учитываются температурные коэффициенты резистора.
Сопротивление рассчитывается по формуле:
<сопротивление>* R[1+TC1(T-T0) + TC2(T-T0)2];
где R - масштабный множитель сопротивления;
ТС1,ТС2 - линейный и квадратичный ТКС;
Т0 - номинальная температура окружающей среды (по умолчанию 270С); Т - текущая температура.
Если же указан экспоненциальный температурный коэффициент сопротивления ТСЕ, то сопротивление резистора рассчитывается по формуле:
<сопротивление>* R*1,01ТСЕ(Т-Т0),
где ТСЕ - экспоненциальный температурный коэффициент.
Для использования реальной модели параметры резисторов задаются с помощью директивы .Model:
Рххх<+узел> <-узел> <имя модели> <сопротивление>
.Model <имя модели> <имя типа > [<имя параметра>= <значение>]
где ххх - произвольная алфавитно-цифровая последовательность (не более 7 cимволов).
Пример:
R12 3 0 RTEMP 5k
.Model RTEMP RES (R=1 TC1=0.2 TC2=0.005)
Здесь: R12 – имя компонента, 3 и 0 – узлы, RTEMP – имя модели, 5к – сопротивление, RTEMP – имя модели, RES – имя типа.
Если требуется учесть частотные свойства резистора, то в схеме резистор надо заменить его эквивалентной схемой, состоящей из параллельного соединения резистора и конденсатора.