Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Архангелский ПСпице и Десигн Центер Ч2 1996.pdf
Скачиваний:
58
Добавлен:
16.08.2013
Размер:
1.71 Mб
Скачать

4.6. Операционные усилители

149

В данном экране определяются параметры выходного каскада макромодели. График показывает зависимость максимального выходного напряжения от сопротивления нагрузки. Эта зависимость определяется выходным сопротивлением, которое равно сумме Ro-dc + Ro-ac. Под сопротивлением Ro-ac понимается сопротивление в области ограничения выходного тока. Нет никаких оснований по справочным данным различить Ro-dc и Ro-ac. Поэтому рекомендуется так разделить эти величины, чтобы Ro-dc равнялось примерно 2 Ro-ac.

* *

*

На этом идентификация параметров макромодели заканчивается. Следует отметить, что ряд важных параметров операционного усилителя в процессе идентификации не используется и, следовательно, неизвестно, какими получатся значения этих параметров. Это относится к температурным, шумовым характеристикам и, прежде всего, ко входному сопротивлению. Входная емкость усилителя получается равной нулю, поскольку в модели транзистора емкости не указываются. Если надо выдержать в макромодели входной импеданс, можно определить его расчетом на PSpice, подобрать соответствующие параметры макромодели (прежде всего RE и емкости транзистора), а затем вернуться в PARTS и повторить идентификацию.

Подробнее достоинства и недостатки данной модели а также основные соотношения ее параметров рассмотрены в работе [1], п. 5.4.

4.7. КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

PARTS генерирует макромодель компараторов напряжения, рассмотренную в работе [1], п. 5.5. Результатом является файл, содержащий описание макромодели в виде подсхемы.

Могут моделироваться компараторы напряжения со входным каскадом на n-p-n или p-n-p биполярных транзисторах. Выход макромодели - открытый коллектор, к которому внешним образом надо подключать нагрузку. Макромодель описывает следующие эффекты:

нелинейность входных ВАХ, входные токи смещения;

коэффициент усиления;

сопротивление нагрузки;

время задержки, спада, фронта.

150 4. Идентификация параметров моделей с помощью PARTS

В начале работы с компаратором напряжения надо указать программе тип усилительных элементов во входном каскаде, выбрав ответ из следующего меню:

0)Bipolar, NPN input (example: LM319)

1)Bipolar, PNP input (example: LM339)

Вответе на следующий запрос программы:

0)Output grounded to V-suply (example: LM339)

1)Output has separate ground (example: LM319)

указывается, как включен оконечный каскад (вариант 0 - транзистор выходного каскада подключен к источнику отрицательного напряжения, вариант 1 -предусмотрен независимый вывод "земли" выходного каскада).

После этого начинается работа по идентификации параметров. Программа идентифицирует следующие внутренние параметры макромодели (см.

работу [1], п. 5.5):

BF1 - коэффициент передачи тока транзисторов входного каскада; BF5 - коэффициент передачи тока выходного транзистора;

RP - сопротивление, отражающее рассеиваемую мощность; VI - входное смещение;

TR3 - время пролета носителей в инверсном включении транзистора

Q3 (см. работу [1], п. 5.5);

TF5 - время пролета носителей в выходном транзисторе;

TR5 - время пролета носителей в инверсном включении выходного транзистора.

Экран "Transfer Function"

Передаточная характеристика

 

ВЕРХНИЙ СПИСОК

 

 

Обозначен

Справочные данные

ие

 

+Vpwr

Номинальное положительное

 

питающее напряжение

-Vpwr

Номинальное отрицательное

 

питающее напряжение

НИЖНИЙ СПИСОК

Обозначе-

Значение по

ние

умолчанию

BF1

2000

 

 

BF5

10350

 

 

 

4.7. Компараторы напряжения

151

 

 

 

RP

 

 

+Vicr

Максимальное положительное

 

50

 

 

синфазное напряжение

 

 

 

 

-Vicr

Максимальное отрицательное

 

V1

0

 

 

синфазное напряжение

 

 

 

 

Ib

Входной ток смещения

 

 

 

 

Avd

Усиление по постоянному

 

 

 

 

 

току

 

 

 

 

Rl

Сопротивление нагрузки

 

 

 

 

Pd

Статическая потребляемая

 

 

 

 

 

мощность при Uвх=0

 

 

 

 

Приводится график передаточной характеристики - зависимость выходного напряжения от парафазного входного сигнала. В варианте макромодели с независимым выводом земли GND (см. работу [1], п. 5.5) выходное напряжение отсчитывается от потенциала этого вывода. В верхнем списке перечисляются электрические параметры, определяющие передаточную характеристику, а в нижнем - соответствующие параметры элементов макромодели.

Задаваемые величины +Vpwr и -Vpwr представляют собой фактически максимальное и минимальное значения выходного напряжения. Действительные напряжения питания, подаваемые на макромодели в процессе ее использования могут, конечно, отличаться от заданных. При этом будет соответственно изменяться и размах выходного напряжения.

Величина Ib определяет усиление входных транзисторов - параметр BF1. Коэффициент Avd определяет чувствительность компаратора, т.е. пороги срабатывания, отражаемые на передаточной характеристике. Величины Avd и Rl совместно определяют параметр BF5 - коэффициент передачи тока выходного транзистора макромодели. При этом под Rl понимается номинальная нагрузка, которая в процессе моделирования, конечно, может изменяться. Значение Pd совместно с заданными питающими напряжениями определяет величину сопротивления RP, описывающего потребляемую мощность.

Задание отличных от умолчания величин +Vicr и -Vicr вообще никак не сказывается на параметрах макромодели. По-видимому, задание этих значений зарезервировано для каких-то будущих изменений макромодели.

Если величина V1 оставляется равной нулю, то источники Vi1 и Vi2 (см. работу [1], п. 5.5) вообще не присутствуют в макромодели. Если же V1 задать, то источники Vi1 и Vi2 включаются в макромодель и их напряжения равны V1. На характеристиках макромодели это практически не сказывается, но дает возможность при моделировании изменять их значение и исследовать влияние асимметрии входного каскада.

152 4. Идентификация параметров моделей с помощью PARTS

Экран "Falling Delay"

Задержка выключения

ВЕРХНИЙ СПИСОК

Обозначен

Справочные данные

ие

 

Vst

Перепад входного

 

напряжения

Vod

Перевозбуждение

 

входного напряжения

td

Задержка выключения

НИЖНИЙ СПИСОК

Обозначение

Значение по

 

умолчанию

TR3

594 нс

 

 

Приводится график зависимости задержки выключения от величины входного сигнала. Задержка измеряется по уровням 1÷0.9 выходного сигнала, т.е. до начала спада. По заданной величине задержки рассчитывается параметр TR3, определяющий время рассасывания носителей в базе внутреннего нагрузочного транзистора Q3 макромодели (см. работу [1], п. 5.5), которое и дает основной вклад в задержку выключения.

Обычно в справочных данных дается полное время выключения. Но само время спада часто значительно меньше задержки и им можно пренебречь или вычесть его из времени выключения при задании td.

Экран "Transition Time"

Время переключения

 

ВЕРХНИЙ СПИСОК

 

НИЖНИЙ СПИСОК

 

 

 

 

Значение

Обознач

Справочные данные

 

Обознач

е-ние

 

 

е-ние

по умолчанию

Vst

Перепад входного наряжения

 

TF5

7 нс

Vod

Перевозбуждение входного

 

 

 

 

напряжения

 

 

 

ttr

Время переключения

 

 

 

Приводится график зависимости времени переключения по уровням 0.9÷ 0.1. Обычно эта величина составляет около 25% от полного времени переключения, которое дается в справочниках.

По заданному времени переключения определяется параметр TF5 - время пролета носителей в базе выходного транзистора макромодели.

 

4.7. Компараторы напряжения

153

 

Экран "Rising Delay"

 

 

 

Время включения

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЕРХНИЙ СПИСОК

 

НИЖНИЙ СПИСОК

 

 

 

 

 

Значение по

 

Обозначен

Справочные данные

 

Обозначение

 

ие

 

 

 

умолчанию

 

Vst

Перепад входного

 

TR5

384 нс

 

 

напряжения

 

 

 

 

Vod

Перевозбуждение

 

 

 

 

 

входного напряжения

 

 

 

 

td

Задержка включения

 

 

 

 

Приводится график зависимости задержки включения от величины входного сигнала. Задержка измеряется по уровням 0÷0.1 выходного сигнала, т.е. до начала переключения. По заданной величине задержки рассчитывается параметр TR5, определяющий время рассасывания носителей в базе выходного транзистора.

Обычно в справочных данных дается полное время включения. Но само время нарастания часто значительно меньше задержки и им можно пренебречь или вычесть его из времени включения при задании td.