Литература / Иллюстрированный самоучитель по OrCAD / Glava5 / Index3
.htm
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
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)