ОПрЭКБ лабы / Актуальные методы / 122 Пр ПР_БЧ ОП ЭКБ. ПРАКТИКА 01-02
.pdf
Основы проектирования ЭКБ
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭКБ
1. Основные приёмы работы с программой AIM-Spice. Исследование SPICE-моделей диода.
При запуске программы AIM-Spice открывается окно текстового редактора в одном из двух видов:
или
Основы проектирования ЭКБ
Пример 1. Исследование ВАХ диода.
Обучение работе с программой AIM-Spice целесообразно начать с рассмотрения простейших задач, таких как исследование ВАХ диода. Для этого необходимо задать электрическую схему, типа изображённой на рис.
1 |
|
|
D1 |
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|||||
U1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3V |
|
|
|
|
|
|
|
|
5k |
|
|
0 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В программе AIM-Spice для этого можно использовать текстовый редактор:
Analysis ► DC Analysis ► DC Transfer curve …
Процесс моделирования активизируется с помощью команды
Analysis ► DC Analysis ► DC Transfer curve …
или комбинацией клавиш Ctrl + Shift + D
При этом всплывает окно:
в котором требуется выбрать параметр, играющий роль аргумента (независимой
Основы проектирования ЭКБ
переменной) на графиках и диапазон его изменения, а также величину шага
Если после заполнения полей нажать кнопку Run, то всплывает ещё одно окно
в котором в качестве отображаемых функций можно выделить все переменые
Основы проектирования ЭКБ
однако проще отменить любой выбор, нажав кнопку Cancel. При этом AIM-Spice переходит в состояние готовности к проведению вычислений:
Чтобы запустить процесс счета сначала надо определить рассчитываемые параметры в режиме расширенного выбора
Control ► Select Device Parameters to Plot… или F6
При этом открывается окно
в котором надо выбрать вторую строку и нажать кнопку OK. В результате будет создано окно с заготовкой для графика id(d1)=f(v1)
Основы проектирования ЭКБ
Для построения графика необходимо запустить процедуру расчёта с помо-
щью команды Control ► Start Simulation или Alt + S.
По окончании работы появляется информационная панель
Основы проектирования ЭКБ
закрыв которую, получаем результат расчёта в виде графика
Окончательный вид интересующей нас зависимости получим после автомасштабирования вертикальной шкалы при помощи команды
Format ► Auto Scale или Alt + U
Основы проектирования ЭКБ
Подробное исследование обратной ветви ВАХ диода в интервале от 0 до -2 В показывает существенную погрешность SPICE-модели выражающуюся в линейной зависимости обратного тока диода от приложенного напряжения
Для устранения этого дефекта необходимо изменить значение параметра GMIN, определяющего минимальную величину шунтирующей проводимости, которая согласно алгоритму программы SPICE автоматически включается параллельно каждой ветви схемы. Возвращаемя в главное окно програм-
мы SPICE нажав пиктограмму Exit, либо команду Control ► Exit Analysis Mode либо Ctrl + E. Командой Options ► General Simulation Options … открываем панель
и заменяем значение GMIN = 1.0E-12 на 1.0Е-15. Далее выполняем действия описанные в пунктах 1-10 и получаем
Основы проектирования ЭКБ
Для GMIN = 1.0E-16 результат будет ещё лучше:
Основы проектирования ЭКБ
Модель полупроводникового диода
|
|
|
|
|
|
|
|
|
XTI |
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
I |
|
T I |
|
T |
|
N |
|||
|
|
|
|
||||||
S |
S |
|
|||||||
|
|
0 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
T0 |
|
||
|
E |
g |
q T T |
|
|
exp |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
NkTT0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Name |
Parameter |
Parameter |
Units |
Default |
TNOM |
Нормализованная температура, |
Parameter measurement tempera- |
°C |
27 |
|
для которой приведены пара- |
ture |
|
|
|
метры диода |
|
|
|
IS |
Ток насыщения (level 1 only) |
Saturation current (level 1 only) |
A |
1.0e-14 |
RS |
Объёмное сопротивление базы |
Ohmic resistance |
|
0 |
N |
Коэффициент инжекции |
Emission coefficient |
- |
1 |
TT |
Время переноса (пролёта) |
Transit time |
s |
0 |
|
заряда через базу |
|
|
|
CJO |
Ёмкость p-n-перехода |
Zero bias junction capacitance |
F |
0 |
VJ |
Контактная разность потенциа- |
Junction potential |
V |
1 |
|
лов |
|
|
|
M |
Коэффициент плавности p-n |
Grading coefficient |
- |
0.5 |
|
перехода: 0.5 - для резкого |
|
|
|
|
0.33 - для плавного |
|
|
|
EG |
Ширина запрещённой зоны |
Activation energy |
eV |
1.11 |
IKF |
Предельный ток при высоком |
Corner for high injection current |
A |
infinite |
|
уровне инжекции |
roll-off |
|
|
ISR |
Предельное значение тока |
Recombination saturation current |
A |
0 |
|
рекомбинации |
|
|
|
NR |
Коэффициент эмиссии для ре- |
Recombination emission coeffi- |
- |
|
|
комбинационного тока |
cient |
|
|
XTI |
Температурный коэффициент |
Saturation current temperature |
- |
3.0 |
|
тока насыщения |
exponent |
|
|
KF |
Коэффициент фликкер-шума |
Flicker noise coefficient |
- |
0 |
AF |
Показатель степени в формуле |
Flicker noise exponent |
- |
1 |
|
для фликкер-шума |
|
|
|
FC |
Коэффициент нелинейности |
Coefficient for forward-bias de- |
- |
0.5 |
|
барьерной ёмкости |
pletion capacitance formula |
|
|
BV |
Напряжение пробоя |
Reverse breakdown voltage |
V |
infinite |
IBV |
Ток, соответствующий началу |
Current at breakdown voltage |
A |
1.0e-3 |
|
пробоя |
|
|
|
Основы проектирования ЭКБ
Пример 2. Пример анализа дифференциального усилителя
Обучение работе с программой AIR_Spice можно продолжить на примере анализа дифференциального усилителя.
Для этого используем стандартный пример из папки samples файл diffpair.cir.
Моделирование переходного процесса.
Для задания параметров моделирования используем команду Analysis ► Transient Analysis … (Ctrl+Shift+T). При этом появляется панель Transient Analysis Parameters: