RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ Simülasyon programları için PSPICE modelleri. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Mikrodenetleyiciler Bilgisayarlar hızla ucuzluyor ve hesaplama hızları artıyor. Radyo amatörlerinin gerçek cihazlardaki monitör ekranındaki işlemleri simüle etmelerine ve gözlemlemelerine olanak tanıyan, doğrudan çalışma için çok pahalı ölçüm cihazları gerektiren mükemmel programlar ortaya çıktı. Bu, kural olarak yalnızca bir multimetreye ve daha az sıklıkla basit bir osiloskopa sahip olan yeni başlayanlar için özellikle önemlidir. Radyo amatörleri arasında en popüler programlar MicroCap 5, Electronic Workbench, PSpice'dir (PSpice, Design Center, DesignLab, OrCad-9 paketlerinin bir parçasıdır). Bunlar her zaman radyo pazarlarının sunduğu lazer disklerde bulunabilir. Bu disklerde bu tür programlar için yerli ve ithal radyo-elektronik bileşenlerin modelleri yeterli değildir. Bu da özellikle modeller profesyoneller tarafından hazırlanıp test edilirse ciddi bir zenginliktir. Tarihsel olarak, 70'lerin başında MicroSim Corporation tarafından geliştirilen PSpice programı ilk ortaya çıkan programdı. O zamandan beri yoğun bir şekilde gelişti ve giriş dilinin basitliği ve kullanılan algoritmaların güvenilirliği nedeniyle bu tür sistemler için bir tür standart haline geldi. Bu nedenle diğer programlar PSpice giriş dilini kullanır. PSpice bileşenlerinin modelleri veya bu programın çekirdeğini içerir. Esasen birçoğu, radyo amatörleri için doğal olan bir dilde, elektrik devrelerinin dilinde bir görev yazmanıza olanak tanıyan kullanışlı kabuklardır. PSpice programının "yerel" giriş dili, büyük miktarda manuel çalışma gerektiren, çok emek yoğun ve çoğu zaman hataların eşlik ettiği ASCII kodlarındaki bir metin dosyası olduğundan, bu çok kullanışlıdır. Ancak PSpice giriş dilinin vazgeçilmez olduğu bir alan var. Bu programlar için iyi, hızlı bileşen modelleri PSpice dilinde yazılmıştır. Gelişmiş ülkelerde entegre devre üreten firmaların cihazlarının PSpice modellerini geliştirip yayınlamaları gerekiyor, aksi takdirde kullanılmayacaktır. Rusya'da henüz böyle bir gelenek yok. Bu nedenle, PSpice modellerinin mevcut kütüphaneleri radyo amatörlerini kesinlikle tatmin etmeyecektir ve amatör radyo yaratıcılığının olası yönü, kendi bileşen modellerinin oluşturulması olabilir. Bunun oldukça basit olduğunu basit örneklerle gösterelim. Her şeyin daha da netleşmesi için, PSpice terminolojisiyle ilgilenelim.
Yerleşik bir modele veya standart bir makro modele dayalı bir bileşen oluşturmak için bunların parametrelerini tanımlamanız gerektiği açıktır. Bunun için, belirli bir bileşenin pasaport parametrelerine dayanarak onun modelini oluşturmanıza olanak tanıyan özel programlar vardır. İş oldukça rutin olup, bileşenler için ayrıntılı referans verileri gerektirir. Radyoelementler üzerine yayınlanmış referans kitapları kural olarak tam bilgi içermez. O zaman bazı bağımsız ölçümler yapmanız veya radyo elemanları üreticilerine danışmanız gerekir. Bu süreç ayrıntılı olarak [1-3]'te anlatılmıştır. Ne yazık ki DEMO versiyonlarında bu tür programlar kısıtlamalarla çalışarak yalnızca diyot modelleri oluşturmanıza olanak tanır. Ama bir çıkış yolu var. Dağıtım kitinde yer alan kütüphanelerde bu tür çok sayıda model bulunmaktadır ve ev içi unsurlar için bir analog seçmek, ona yeni bir ad vermek ve buna göre düzenlemek zor değildir. Herhangi bir metin düzenleyiciyi kullanarak kitaplıklarla çalışabilir, modelleri düzenleyebilir ve kopyalayabilirsiniz. Ayrıca BASIC gibi programlama dillerini konuşan radyo amatörleri için pasaport parametrelerini kullanarak PSpice modellerinin parametrelerini hesaplamak için kendi programlarını yazmak büyük bir sorun olmayacaktır. Pasaport özellikleri ile model parametreleri arasındaki bağlantılar [1-3]'te bulunabilir. Yazar, yerli referans kitaplarına uyarlanmış böyle bir yardımcı program oluşturmayı planlıyor. Oluşturulması standart programlarda sağlanmayan bu tür PSpice makromodelleri için jeneratör programları yazma görevini belirlemek oldukça mantıklıdır. Radyo amatörleri için bir başka ilginç görev, kontrol örneklerinden PSpice modellerinin veya makromodellerinin parametrelerini ve hatta istatistiksel işleme olanağını üretecek bir bilgisayar için otomatik bir ölçüm eklentisi oluşturmak olacaktır. Radyo amatörleri, PC'lere bağlanan ölçüm ekleri oluşturma konusunda deneyime sahiptir. Dirençler, kapasitörler, indüktörler, diyotlar, transistörler, manyetik devreler, iletişim hatları, gerilim ve akım kaynakları, temel bir dizi dijital eleman ve bazı idealize edilmiş elemanların yerleşik modelleri vardır. Ancak bir bileşenin hazır modeli yoksa ne yapılmalı? O zaman kendi makromodellerinizi geliştirebilmeniz gerekir. Ve burada PSpice'in olanakları gerçekten sonsuzdur. Makro modellerin yapı taşları gömülü modellerdir. Dergi yazısının kısıtlılığı nedeniyle sadece bunlardan bahsedeceğiz. örneklerde kullanılacaktır. Başlamak için, PSpice dilindeki programların özellikleri hakkında biraz.
Kalan satırlar, topoloji ve bileşenlerin açıklamasına atıfta bulunur. Yorumlar destekleyici bir rol oynar. Direktifler hesaplama sürecinin ilerlemesini, modellere ve makro modellere erişimi ve simülasyon sonuçlarının çıktısını kontrol eder. Topoloji açıklama çizgileri, cihazın elektrik devresini resmi olarak tanımlar ve bileşen pinlerini ve bunların modellerini bağlamak için düğümleri belirtir. PSPICE MODELLERİ VE GRAFİKLERİ Oluşturulan Pspice modelini, MicroCap 5 veya DesignLab gibi gelişmiş bir grafik kabuğa sahip programlarda kullanmak için, bu paketlerin hizmet yeteneklerini kullanarak onu mevcut PSpice kütüphanelerine dahil etmek ve ilgili bir grafik oluşturmak gerekir. tercihen GOST'a uygun sembol. Yeni bileşenle daha fazla çalışmak mevcut olanlardan farklı olmayacak. YERLEŞİK BİR MODEL İLE ANALOG BİLEŞENLER OLUŞTURMA Yerleşik modele sahip analog bileşenlerin parametreleri iki şekilde gösterilir: doğrudan bileşenin devredeki konumunu açıklayan bir cümle üzerinde; yerleşik bileşen modellerini açıklayan .MODEL yönergesini kullanarak. Model açıklamasının genel biçimi: .MODEL 1AKO:] ([= []1 [T_MEA-SURED=] [[ T_AB8=] veya [T_REL_GLOBAC=] veya [T_REL_LOCL=]]) burada: belirli bir cihazın adıdır, örneğin: RM. KD503. KT315A; [AKO:] - mevcut bir prototipi kullanan bir modelin tanımı (bu, kitaplığın boyutunu azaltmanıza olanak tanır). Açıklamada yalnızca farklı parametreler belirtilmelidir; <model tipi adı> - yerleşik ideal modelin standart adı (Tablo 1); [= []] - parantez içinde bileşen modeli parametrelerinin değerlerinin bir listesi gösterilir. Bu listenin eksik veya eksik olması durumunda eksik model parametre değerleri varsayılan olarak atanır. Her parametre kendi nominal değerine göre rastgele değerler alabilir ancak bu yalnızca istatistiksel analiz için kullanılır. Birçok modelin parametreleri sıcaklığa bağlıdır. Pasif bileşenlerin ve yarı iletken cihazların sıcaklığını ayarlamanın iki yolu vardır. İlk olarak .MODEL direktifi, içinde yer alan parametrelerin ölçüldüğü sıcaklığı belirtir T_MEASURED=. Bu değer, .OPTIONS direktifi tarafından ayarlanan TNOM sıcaklığının yerine geçer (varsayılan 27 °C). İkinci olarak, her cihazın fiziksel sıcaklığı, .TEMP, .STEP TEMP veya .DC TEMP direktifleri tarafından ayarlanan küresel sıcaklığı geçersiz kılacak şekilde ayarlanabilir. Bu, aşağıdaki üç parametreden biri kullanılarak yapılabilir: T ABS - mutlak sıcaklık (varsayılan 27°C); T_REL_GLOBAL - mutlak ve küresel sıcaklıklar arasındaki fark (varsayılan - 0), yani T_ABS = küresel sıcaklık + T_REL_GLOBAL, T_REL_LOCL - bağıl sıcaklık, incelenen cihazın mutlak sıcaklığı, prototipin mutlak sıcaklığı artı T_REL_LOCL değerine eşittir parametre Tüm model parametreleri SI birimlerinde belirtilmiştir. Girişi kısaltmak için özel önekler kullanılır (Tablo 2). Tanımların netliğini artırmak için bunlara alfabetik semboller eklenmesine izin verilir, örneğin 3, ZkOhm, 100pF, 10uF, 144MEG, WmV. Bir bileşenin bir devreye dahil edilmesini açıklama şekli: <ilk karakter + devam > düğüm listesi> [<model adı>] <seçenekler> "." (nokta) karakteriyle başlamayan herhangi bir satır, bileşen açıklaması olarak kabul edilir. Bileşen adı, bileşen türünü belirleyen standart bir ilk karakterden (Tablo 3) ve en fazla 130 karakterden oluşan isteğe bağlı bir devamtan oluşur. Diyagramdaki bileşen bağlantı düğüm numaraları, her bileşen için belirlenen belirli bir sıraya göre listelenir. Model adı - türü ilk karaktere göre belirlenen bileşenin modelinin adı. Ardından, bileşen modelinin parametreleri belirtilebilir. DİRENÇ Devreye bir direnç dahil edilmesinin açıklamasının şekli: R<ad> <düğüm(+)> <düğüm(-)> [<model adı>] <direnç değeri> Model açıklama formu: .MODEL <model adı> RES(<model parametreleri>) Direnç modelinin parametrelerinin listesi Tablo'da verilmiştir. 4. Örnekler: RL30 56 1.3K; 1,3 ve 30 numaralı düğümlere bağlı, 56 kOhm dirençli RL direnci. R2 12 25 2.4K TC=0.005, -0.0003; 2 kOhm dirençli, 2.4 ve 12 numaralı düğümlere bağlı ve sıcaklık katsayıları TC25 = 1 °C-0.005 TC1 = -2 °C-0.0003 olan direnç R2. R3 3 13RM 12K .MODEL RM.RES (R = 1.2 DEV = %10 TC1 = 0.015 TC2 = -0.003): RM modeli ile RM modeli ile 3 kOhm dirençli, 12 kOhm dirençli R3 direnci, teknolojik yayılım dikkate alınarak derecelendirme ve sıcaklık katsayılarına sahip olma TC13 = 1 °C-0,015 TC1 = 2 °C-0.003; R, simülasyonda kullanılan direnç değeri ile belirtilen nominal değer arasındaki orantı katsayısıdır. Bir kondansatör ve bir indüktörün modelleri benzer görünüyor. KONDANSATÖR Devreye bir kapasitörün dahil edilmesinin açıklamasının şekli: C<ad> <düğüm(+)> <düğüm(-)> (<model adı>) kapasite değeri> Model açıklama formu: .MODEL <model adı> CAP (<model parametreleri>) Kapasitör modelinin parametrelerinin listesi Tablo'da verilmiştir. 5. Örnekler: C1 1 4 10i; 1 uF kapasiteli kapasitör C10, düğüm 1 ve 4 arasına bağlanır. C24 30 56 100pp. 24 pF kapasiteli kapasitör C100, düğümler 30 ve 56 arasına bağlanır. BOBİN Bobinin devreye dahil edilmesinin açıklamasının şekli: L <düğüm(+)> <düğüm(-)> (<model adı>] Endüktans değeri> Model açıklama formu: .MODEL <model adı> IND (<model parametreleri>) İndüktör modelinin parametrelerinin listesi Tablo'da verilmiştir. 6. Örnek: L2 30 56 100u; 2 μH endüktanslı L100 bobini, 30 ve 56 numaralı düğümler arasına bağlanır. DIODE Diyotun devreye dahil edilmesinin açıklamasının şekli: D<ad> <düğüm(+)> <düğüm(-)> [<model adı>] Model açıklama formu: .MODEL <modül adı> D [<model parametreleri>) Diyot modelinin parametrelerinin listesi Tablo'da verilmiştir. 7. Yerli diyot modellerine örnekler: .MODEL KD503A D (IS=7.92E-13 + RS=2.3 CJO=1.45p M=0.27 + TT=2.19E-9 VJ=0.71 BV=30 + IBV=1E-11 EG= 1.11 FC=0.5 XTI=3 + N=1.JJ) .MODEL KD522A D (IS=2.27E-13 + RS=1.17 CJO=2.42p M=0.25 + TT=2.38n VJ=0.68 BV=50 IBV=1E-11 + EG= 1.11 FC=0.5 XTI=3 N= 1) .MODEL KD220A D (IS=1.12E-11 + N=1.25 RS=7.1E-2 CJO=164.5p + TT=1.23E-9 M=0.33 VJ=0.65 BV=400 + IBV=1E-11 EG=1.11 FC=0.5XTI=3) .MODEL KD212A D (IS=1.26E-10 + N=1.16 RS=0.11 CJO= 140.7p M=0.26 + TT-J.27E-8 VJ=0.73 BV=200 + IBV= 1E-10 EG-1.JJ FC=0.5 XT1=3) .MODEL KS133A D (fS=89E-15 + N=1.16 RS=25 CJO=72p TT=57n + M=0.47 VJ=0.8 FC=0.5 BV=3.3 IBV=5u + EG=1.11 XTI=3).MODEL D814A D (IS=.392E- J2 + N=1.19 RS=1.25 CJO=41.15p + TT=49.11n M-0.41 VJ=0.73 FC=0.5 + BV=8 IBV=0.5u EG=1.11 XTI=3) .MODEL D814G D (IS=.1067E-12 + N=1.12 RS=3.4 CJO=28.08p + TT=68.87n M=0.43 VJ=0.75 FC=0.5 + BV^11 IBV= 1 ve EG= 1.11 XTI=3 ) BİPOLAR TRANSİSTÖR Bir bipolar transistörün devreye dahil edilmesinin açıklamasının şekli: 0<ad> <toplayıcı düğüm> <temel düğüm> <yayıcı düğüm> [<model adı>) Model açıklama formu: .MODEL NPN [); bipolar transistör n-p-n yapısı .MODEL PNP ['; pnp bipolar transistör Bipolar transistör modelinin parametrelerinin listesi Tablo'da verilmiştir. 8. KONTROL PN BAĞLANTILI ALAN TRANSİSTÖRÜ Bir alan etkili transistör 8 diyagramının dahil edilmesinin açıklamasının şekli: o"<ad> <drain düğümü> <geçit düğümü> <kaynak düğümü> (<model adı>] Model açıklama formu: .MODEL <model adı> NJF [<model parametreleri>], n-kanal FET .MODEL <model adı> PJF [<model parametreleri>]; p-kanalı alan etkili transistör Alan etkili transistör modelinin parametrelerinin listesi Tablo'da verilmiştir. 9. Transistör modellerine örnekler: .model İDEAL NPN; ideal transistör. .model KT3102A NPN (ls=5.258f Xti=3 + Eg=1.11 Vaf=86 Bf=185 Ne=7.428 + lse=28.21n lkf=.4922 Xtb=1.5 Var=25 + Br=2.713 Nc=2 lsc=21.2 p lkr=.25 Rb=52 + Rc=1.65 Cjc=9.92lp Vjc=.65 Mjc=.33 + Fc=.5 Cje=11.3p Vje=.69 Mje=33 + Tr=57.7ln Tf=611.5p ltf =.52 Vtf=80 + Xtf=2) .model KT3102B NPN (ls=3.628f Xti=3 h Eg= 1.11 Vaf=72 Bf=303.3 Ne=l3.47 + lse=43.35n lkf=96.35m Xtb=1.5 Var=30 + Br=2.201 Nc=2 lsc =5.5p lkr=.1 Rb=37 + Rc=1.12 Cjc=11.02p Vjc=.65 Mjc=.33 + Fc"-.5 Cje=13.31p Vje=.69 Mje=.33 + Tr=41.67n Tf =493.4p W=12 Vtf-50 + Xrf=2) .model KT3107A PNP (ls=5.2f Xti=3 + Eg= 1.11 Vaf=86 Bf= 140 Ne=7.4 lse=28n + lkf=.49 Xtb= 1.5 Var=25 Br=2.7 Nc=2 + lsc=21 p lkr=.25 Rb=50 Rc= 1.65 Cjc= 10p + Vjc=.65 Mjc=.33 Fc-.5 Cje=11.3p Vje=.7 + Mje=.33 Ti=58n Tf=62p ltf=52 Vtf= 80 + Xtf=2) .model KT312A NPN (ls=21f Xti=3 + Eg=1.11 Vaf=126.2 Bf-06.76 Ne=1.328 + lse=189f Ikf=.l64 Nk=.5 Xtb=1.5 Br=1 + Nc" 1.385 lsc=66.74p lkr=1.812 + Rc=0.897 Rb=300 Cjc=8p Mjc=.29 + Vjc=.692 Fc=.5 Cje=2653p Mje=.333 + Vje=.75 Tr= 10n Tf-1.743n Itf = 1) .model 2T630A NPN (ls=17.03f Xti=3 + Eg=1.11 Vaf=l23 Bf=472.7 Ne= 1.368 + Ise=l63.3f lkf=.4095 Xtb=1.5 var=75 + Br=4.804 Nc=2 lsc= 1.35p 1kr=21 + Rb=14.2 Rc=0.65 Cjc=2L24p Vjc=69 + Mjc=33 Fc=5 Cje=34.4p Vje=69 + Mje=33 Tg=50.12p Tf=1.795n ltf=.65 + Vtf=60 Xtf=1.1) BAĞIMSIZ GERİLİM VE AKIM KAYNAKLARI Kaynak Açıklama Formu: \/ [^C] [AC[faz)] [()] 1 [(0С] [AC [faz]] [()] Akımın pozitif yönü, düğümden (+) kaynaktan düğüme (-) doğru yön olarak kabul edilir. Kaynaklar için, AC'nin frekans analizi için (varsayılan genlik - 0; faz derece olarak gösterilir, varsayılan - 0) doğru akım ve DC geçici akımlarının (varsayılan - O) hesaplamalarına yönelik değerleri belirleyebilirsiniz. Geçici bir süreç için aşağıdaki değerleri alabilir: EXP - üstel kaynak dalga biçimi, PULSE - darbe kaynağı, PWL - polinom kaynağı. SFFM - frekans modülasyonlu kaynak, SIN - sinüzoidal kaynak dalga biçimi. Örnekler: V2 3 0 DC 12; voltaj kaynağı 12 V. düğümler 3 ve 0 arasında bağlı. VSIN2O SIN(0 0.2V 1MEG); 0.2 V sabit bileşenli 1 MHz frekanslı 0 V sinüzoidal voltaj kaynağı. 11 (4 11) DC 2mA; 2 ve 4 no.lu düğümler arasına bağlı 11 mA akım kaynağı. ISIN 2 0 SIN(0 0.2m 1000); 0.2 mA sabit bileşenli, 1000 Hz frekanslı 0 mA sinüzoidal akım kaynağı. BAĞIMLI GERİLİM VE AKIM KAYNAKLARI Bağımlı kaynaklar makromodellerin oluşturulmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kullanımları, voltaj ve akım arasındaki herhangi bir ilişkiyi simüle etmek için basit araçlara izin verir. Ek olarak, onların yardımıyla bilgilerin bir işlevsel bloktan diğerine aktarımını düzenlemek çok kolaydır.B PSpice yerleşik bağımlı kaynak modellerine sahiptir: E - voltaj tarafından kontrol edilen voltaj kaynağı (INUN); F - akım tarafından kontrol edilen akım kaynağı (ITUT); G - voltaj kontrollü akım kaynağı (ITUN); H - akım kontrollü voltaj kaynağı (INUT). Bağımlı kaynakların açıklama şekli: İlk karakter<isim> <node(+)> <node(-)> <transfer function> Adın ilk karakteri kaynak türüyle eşleşmelidir. Akımın pozitif yönü, düğümden (+) kaynaktan düğüme (-) doğru yön olarak kabul edilir. Daha sonra farklı şekillerde tanımlanabilecek transfer fonksiyonunu belirtin: güç polinomu: POLY (<ifade>): formül: DEĞER=(<ifade>): tablo: TABLO (<ifade>): Laplace dönüşümü: LAPLACE (<ifade>): sıklık tablosu: FREQ (<ifade>); Chebyshev polinomu: CHEBYSHEV (<ifade>). Örnekler: E1 (12 1) (9 10) 100: 9 ve 10 numaralı düğümler arasındaki voltaj tarafından kontrol edilen voltaj kaynağı. 12 ve 1 numaralı düğümler arasına 100 kazançla bağlanır. EV 23 56 VALUE={3VSQRT(V(3.2)+ +4*SIN(I(V1)}): 23 ve 56 numaralı düğümler arasına bağlanan kaynak, 3 ve 2 numaralı düğümler arasındaki gerilime ve VI kaynağının akımına fonksiyonel bağımlılık . EN 23 45 POLY(2) (3.0) (4,6) 0.0 13.6 0.2 0.005: 23 ve 45 numaralı düğümler arasına bağlanan doğrusal olmayan voltaj kaynağı. 3 ve 0 V{3.0) düğümleri ile 4 ve 6 V düğümleri arasındaki gerilime bağlıdır( 4.6). Bağımlılık EN=0 + 13.6V3,0 + 0.2V1,6 + 0.005V3,02 polinomuyla tanımlanır. EP 2 0 TABLO (V(8))=(0.0) (1.3.3) (2.6.8): ortak kabloya göre ölçülen 2. düğümdeki gerilime bağlı olarak 0. ve 8. düğümler arasına bağlanan kaynak. Daha sonra, eşittir işaretinden sonra, bir değer çiftini (giriş, çıkış) gösteren tablo satırları listelenir. Ara değerler doğrusal olarak enterpolasyona tabi tutulur. EL 8 0 LAPLACE {V( 10)}={exp(-0.0rS)/ (1+0.rS)}; Laplace'a göre transfer fonksiyonunun belirlenmesi. G1 (12 1) (9 10) 0.1; 9.10 kazançlı voltaj kontrollü V(0.1) akım kaynağı. Burada PSpice programlarındaki değişken tanımlama örneklerini vermek uygundur: V(9) - 9. düğümdeki voltaj, ortak kabloya göre ölçülür. V(9.10) - düğüm 9 ve 10 arasındaki voltaj. V(R12) - direnç R12v boyunca voltaj düşüşü VB(Q1) - Q1 transistörünün tabanındaki voltaj. VBE(Q1) - transistör Q1'in temel yayıcı voltajı l(D1) - diyot D1'in akımı. 1С(02) - Q2 transistörünün toplayıcı akımı. BİLEŞEN MODELLERİNİ İNCELEMEK Bileşen modelleri simülasyon programları kullanılarak incelenebilir. Grafiksel bir kabuk kullanarak mevcut ve oluşturulan elemanların statik ve dinamik özelliklerini test etmek için sanal bir laboratuvar oluşturmak çok kolaydır. Bu, özelliklerinin gerçek bileşenlerin referans parametrelerine uygunluk derecesini belirlemeyi, yabancı bileşen modelleri arasından analogları seçmeyi veya bilinmeyen bir modeli ayrıntılı olarak incelemeyi mümkün kılacaktır. Ancak verilen örneklerde PSpice'in kendi yetenekleri kullanılmaktadır. PSpice dilinin .OS direktifini (DC modunun çok değişkenli hesaplanması) kullanalım ve ortak bir yayıcıya sahip bir devreye bağlı n-p-n yapısının iki kutuplu bir transistörünün bir çıkış özellikleri ailesi oluşturalım (Şekil 1). Çıkış karakteristiği, transistörün kolektör akımının kollektördeki voltaja bağımlılığıdır. Baz akımın farklı değerleri için bir çıkış özellikleri ailesi elde ederiz. Hesaplama, KT315A transistörü (Şekil 2) ve varsayılan parametrelere sahip ideal bir transistör (Şekil 3) için gerçekleştirildi.
Metin biçimindeki modelleme görevi çok basit görünmektedir (Tablo 10). İdeal bir transistörün akım-voltaj karakteristiğini hesaplamak için programda satırın başındaki yıldız işaretini kaldırmanız (* Q1 120 IDEAL) ve satıra eklemeniz gerekir (Q1 1 2 0 KT315A). Modelleme programları genellikle Kiril alfabesini desteklemediğinden program metnine İngilizce veya en azından Latin harfleriyle yorum yazmak daha iyidir. Makalede, netlik sağlamak amacıyla yorumlar Rusça olarak verilmiştir. D814A zener diyotunun akım-gerilim karakteristiği de benzer şekilde yapılandırılmıştır - voltajın akıma bağımlılığı (Şekil 4, 5, Tablo 11).
Şimdi .DC ve .TEMP (sıcaklık değişimi) direktiflerinin yeteneklerinden yararlanalım ve ortak kaynak devresine bağlanan KP303D alan etkili transistörün transfer özellikleri ailesini oluşturalım (Şekil 6, Tablo 12). Alan etkili bir transistörün transfer karakteristiği, drenaj akımının kapı ve kaynak arasındaki voltaja bağımlılığıdır. Farklı sıcaklık değerleri için, model transistör parametrelerinin sıcaklığa bağımlılığını hesaba kattığından bir özellikler ailesi oluşturulabilir (Şekil 7). Modellerin dinamik özelliklerini değerlendirmeye bir örnek olarak, KT315A transistörünün kolektör akımının dört değerinde bir frekans özellikleri ailesi oluşturacağız. Ölçüm şeması Şekil 8'de gösterilmektedir. XNUMX. Bunu yapmak için, .AC (frekans tepkisi hesaplaması) ve .STEP (çok değişkenli analiz) direktiflerinin yeteneklerini kullanıyoruz, bir modelleme görevi hazırlıyoruz (Tablo 13) ve IB(Q1) ve lC(Q1) hesaplıyoruz. Simülasyonu gerçekleştirdikten sonra, elde edilen sonuçları (Şekil 9) referans kitabındaki [4] parametrelerle karşılaştırırız. Bunu yapmak için aşağıdaki gibi ilerleyeceğiz. Modelleme programlarının grafik son işlemcisi, grafikler üzerinde matematiksel işlemler yapmanızı sağlar. Bu bize kolektör akımı IC(Q1)'in temel akım IB(Q1)'e oranını çizmemize izin verecektir. Sonuç olarak, çeşitli kolektör akımlarında transistörün akım transfer katsayısı modülünün frekans tepkisini elde ediyoruz. İmleç ölçüm modunu kullanarak, 100 MHz frekansta akım aktarım katsayısının modülünü belirleyeceğiz. Tüm seçenekler için sayılar grafiklerde gösterilmektedir. Bunları referans kitabıyla kontrol ettikten sonra, yayılma dikkate alınarak önerilen KT315A transistör modelinin gerçeğe yakın olduğunu göreceğiz. (Referans kitabına göre: Ik = 21 mA, Uk = 2,5 V'de lh1eI = 10). Transistörün frekans özelliklerinin kolektör akımına bağımlılığı da teoriyle ve referans kitaplarında verilen verilerle tutarlıdır. Bu bölümün sonucunda, yerleşik modellerin, dikkate alınan çok sayıda parametreye rağmen hızla kendilerinden ödün verdikleri söylenmelidir. Simüle edilen yarı iletken cihazlar, çok büyük akımları kolayca geçirir ve çok büyük gerilimlere dayanır. Burada ele alınan örneklerde voltaj ve akım değişikliklerinin sınırlarını genişletmek yeterlidir (bkz. Şekil 1, b) ve yerleşik transistör modelinin p-n bağlantılarının bozulması olgusunu hesaba katmadığı anlaşılacaktır. Direnç, kapasitör, indüktör ve transistör modelleri aynı zamanda yüksek frekanslarda cihazın çalışmasını simüle ederken çok önemli olan parazitik kapasitans, endüktans ve direnci de hesaba katmaz. Diğer yerleşik modeller için de hemen hemen aynı şey söylenebilir. Hepsinin sınırlı bir kapsamı vardır ve kural olarak hiçbir şeyi dikkate almazlar. Buradan şu sonuç çıkıyor: Bu eksikliklerden arınmış, daha gelişmiş modellere ihtiyaç var. Son çare olarak, örneğin transistörlerin arızalanmasını önlemek için, transistörün geçişlerine paralel olarak ataletsiz bir modele sahip diyotları ve uygun BV parametresi seçimini açmanız gerekir. Yerleşik modellerin kapasitörler, bobinler ve dirençlerle "tartılması" yoluyla parazit etkileri dikkate alınabilir. Yerleşik modeller, her türlü modelleme seçeneğini keşfetmenize olanak tanıyan yapı taşları gibidir. Bunun için idealdirler. Aşağıda tartışılan yöntemleri kullanarak temel bileşenlerin etkili ve mükemmel modellerini oluşturabilirsiniz. MAKROMODELLERİN OLUŞTURULMASI VE UYGULANMASI Eğer programlama dilleri üzerinde çalıştıysanız muhtemelen altprogramın ne olduğunu biliyorsunuzdur. Bu, ana program modülü tarafından tekrar tekrar erişilen, özel olarak tasarlanmış bir programdır. Uygulamada bu bir makro model anlamına gelir. Makro model açıklama formu: .SUBCKT <makromodel adı> <list + harici düğümler> + [PARAMS: = + >] + [TEXT: + =>] <makro model şemasını açıklayan dizeler> .ENDS .SUBCKT yönergesi makromodelin başlığıdır. Makromodelin başlangıcını, adını ve dış devreye bağlantı düğümlerini tanımlar. Makromodel diyagramını açıklamaya yönelik çizgiler - makromodelin topolojisini ve bileşimini tanımlayan rastgele sırayla operatörlerin listesi. .ENDS yönergesi, makro model gövdesinin sonunu tanımlar. PARAMS anahtar sözcüğü, ana devre açıklamasından makromodel açıklamasına aktarılan parametrelerin bir listesini tanımlar. TEXT anahtar sözcüğü, ana devre açıklamasından makromodel açıklamasına aktarılan bir metin değişkenini tanımlar. Diyagrama bir makromodelin dahil edilmesini açıklayan form: X [] + [PARAMLAR:<<parametre adı> = + <değer>) + (METİN:<<metin + parametre adı>=<metin>] Bu operatör, devrede .SUBCKT operatörü tarafından tanımlanan, belirtilen düğümlere bir makromodelin bağlandığını belirler. Listelenen düğümlerin sayısı ve sırası, ilgili .SUBCKT yönergesinde listelenen düğümlerin sayısı ve sırası ile eşleşmelidir. PARAMS ve TEXT anahtar kelimeleri makromodel açıklamasında tanımlanan parametrelerin değerlerini argüman olarak ayarlamanızı ve bu ifadeleri makromodel içerisinde kullanmanızı sağlar. BASİT BİR MAKRO MODEL OLUŞTURMA ÖRNEĞİ Verilen örnek, sorunun doğrudan çözülmesini göstermektedir. Radyo amatörleri, amplifikasyon veya sinyal üretimi gibi analog işlevleri gerçekleştirmek için sıklıkla dijital mantık kapılarını kullanır. Bu tür cihazların ayrıntılı modellemesi için mantık öğesinin doğru bir makromodelinin oluşturulması mantıklıdır. K2LAZ mikro devresinin 155I-NOT mantıksal öğesini ele alalım. Bir makro model oluştururken aşağıdaki çalışmaları yapmanız gerekir:
Sonuç olarak, bir metin dosyası alıyoruz (Tablo 14). Bir makro model oluşturmaya yönelik bu yaklaşımla, şunlar gereklidir:
Özellikle integral bileşenler için referans parametrelerle ilgili sorunların her zaman ortaya çıktığına dikkat edilmelidir. Mikro devrelerin tam açıklamasına gelince, nadiren yayınlanır, çoğunlukla en basitlerini ve o zaman bile hatalarla bulacaksınız. Ne yazık ki yakın zamana kadar bu durum kimseyi nadiren rahatsız ediyordu. Ancak, ilk bakışta garip görünse de, yukarıda makromodel oluştururken açıklanan yaklaşım, henüz iyi işleyen bir model oluşturmanın garantisini vermemektedir. BASİTLEŞTİRİLMİŞ HIZLI BİR MAKRO MODEL NASIL OLUŞTURULUR? Bu sorunu doğrudan çözmek her zaman iyi bir makromodel yaratmanın doğru yolu değildir. Bu "yöntem" kullanılarak oluşturulan modeller çok fazla bilgi işlem kaynağı gerektirecek ve düşük performansa sahip olacak, yani devrenin hesaplanması çok yavaş olacaktır. Modern mikro devrelerin bir çip üzerinde kaç tane transistöre sahip olabileceğini hatırlayalım! Bu nedenle, mikro devrelerin bireysel alt sistemlerini eşdeğer birimlerle değiştirerek basitleştirilmiş makro modeller oluşturabilmek çok önemlidir. Bu durumda, özellikle yüksek düzeyde entegre bir mikro devre simüle edilirse, modelin kalitesi daha da artabilir. K521CAZ karşılaştırıcısının kendi basitleştirilmiş PSpice makro modelimizi oluşturalım. Burada da ekstrem durumlar olabilir. Örneğin bağımlı bir kaynak kullanarak bir karşılaştırıcı işlevi uygulayabilirsiniz. Model basit ve nispeten hızlı çıkacak ancak gerçek cihazın fiziğini yansıtmayacaktır. Bu nedenle modelin doğruluğu ile performansı arasında uzlaşmacı bir çözüm aramak gerekir. K521SAZ karşılaştırıcısının ne olduğuna bakalım. İki analog sinyali karşılaştırma işlevini uygular. Girişlerdeki sinyaller arasındaki fark pozitifse karşılaştırıcının çıkışı yüksek, negatifse çıkışı düşük olacaktır. Sinyal karşılaştırması girişteki diferansiyel amplifikatör tarafından gerçekleştirilir. Çıkış aşaması, açık kolektör ve vericiye sahip bir transistör üzerinde uygulanır. Bu bilgi, bu mikro devrenin en basit ama oldukça çalışan modelini sentezlemek için zaten yeterlidir (Şekil 11). Karşılaştırıcının giriş ve çıkış özelliklerini tam olarak simüle etmek için giriş ve çıkışa transistörler takılır. Ancak diferansiyel amplifikatör büyük ölçüde basitleştirilmiştir. Diferansiyel çiftin yayıcıları ideal bir akım kaynağı kullanır, aslında birkaç transistör kullanılarak uygulanır. Çıkış aşamasına bağlantı, voltaj kontrollü bir akım kaynağı kullanılarak yapılır. Gerçek çip ayrıca birkaç transistör kullanıyor. Böylece, bu uzlaşma modelini oluştururken, çoklu transistörlü düğümler basitleştirilmiş ve idealleştirilmiş olanlarla değiştirilir, ancak bu arada cihazın harici özellikleri korunur. PSpice, daha karmaşık durumlarda bile gerçek cihazların herhangi bir özelliğini pratik amaçlar için yeterli doğrulukla ifade etmek için mükemmel araçlara sahiptir. Devrenin tüm elemanlarına konum atamaları atayalım, düğümleri numaralandıralım ve karşılaştırıcının makro modelini PSpice giriş dilinde tanımlayalım (Tablo 15). Şimdi ortaya çıkan makromodelin karşılaştırıcının işlevlerini nasıl yerine getirdiğini kontrol edelim. Bunu yapmak için bir test devresi çizeceğiz (Şekil 12). Daha sonra bir modelleme görevi hazırlayacağız (Tablo 16) ve bu modelin transfer karakteristiğini hesaplayacağız (Şekil 13) Karşılaştırıcının transfer karakteristiği, çıkış voltajının girişlerdeki voltaj farkına bağımlılığıdır. Hesaplanan özelliklerden bunu görmek mümkündür. Modelin sadeliğine rağmen karşılaştırıcının oldukça işlevsel olduğu ortaya çıktı. Bu örnekte, devredeki X1 (0 1 2 0 4 3) K521СЗ hattıyla bağlantısını açıklayan bileşenin makro modelini ilk kez kullandık. Makromodeldeki eleman adlarının yerel olduğunu ve harici devredeki bileşenleri adlandırırken göz ardı edilebileceğini unutmayın. K521SAZ karşılaştırıcısında yapılan bazı elektronik üniteleri simüle etme zamanı geldi. örneğin hassas genlik dedektörü (Şekil 14, Tablo 17). Simülasyon sonuçları şekil 15'de gösterilmiştir. 16 ve XNUMX. Karşılaştırıcı makro modelini C:\USERLlB\kompar.lib kitaplık dosyasından çağıracağız. Modellerin depolandığı kitaplıkları belirtmek için modelleme görevinde açıklanması gereken .LIB yönergesini kullanın. O halde metinde makromodelin açıklamasına yer verilmesine gerek yoktur. Bildirim formu: .LIB [<kütüphane dosya adı^]. Genel olarak bir makromodelin başka makromodeller içerebileceğini unutmayın. Bu nedenle, kontrol direktiflerini atarak ve tepe dedektörü açıklamasını SUBCKT ile .ENDS arasına yerleştirerek, iç içe geçmiş bir makromodel içeren yeni bir makromodel elde ederiz. Bu şekilde, öncelikle gerekli standart bileşenleri hazırlayıp bunları ayrı bir kütüphane dosyasında saklarsanız, karmaşık modelleri çok kompakt bir şekilde oluşturabilirsiniz. TEKNOLOJİK FARKLILIKLARI VE SICAKLIĞIN BİLEŞEN ÖZELLİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİ DİKKATE ALAN MODELLERİN OLUŞTURULMASI Tüm elemanların parametrelerinin bir dağılımı vardır ve. Ayrıca sıcaklığa da bağlıdırlar. Bu sorunlar olmadan radyo amatörlerinin hayatı oldukça sıkıcı hale gelirdi, çünkü doğru diyagramın rehberliğinde servis verilebilir parçalardan çalışmayan bir tasarım oluşturmak imkansız olurdu. Doğa bize böyle bir fırsat sağladı. Simülasyon programları, performansı sıcaklığa ve bileşen parametrelerindeki değişime bağlı olan cihazları tanımlamanıza olanak tanır. Bunu yapmak için, Monte Carlo yöntemi ve çok değişkenli analiz kullanılarak istatistiksel analiz gerçekleştirilir. Ancak uygun bileşen modellerine sahip olmanız gerekir. Yerleşik PSpice modellerinde sıcaklığın yayılımını ve etkisini hesaba katmak için “Parametre değerinin rastgele yayılımının belirtilmesi”, “Doğrusal sıcaklık katsayısı”, “İkinci dereceden sıcaklık katsayısı” bulunmaktadır. "Üstel sıcaklık katsayısı". Ayrıca T_MEASURED parametrelerini kullanarak ayrı ayrı bileşenlerin sıcaklığını kontrol edebilirsiniz. ABS'dir. T_REL_GLOBAL. T_REL_LOCL, bazen faydalıdır. Çok değişkenli analizde değişken yalnızca sıcaklık değil, aynı zamanda dış ortamın herhangi bir fiziksel etkisine veya bileşen parametrelerinin zaman içinde bozulmasına bağlı olarak değişebilen hemen hemen her model parametresi olabilir. Açıkçası, eğer makromodeller bu tür modeller temel alınarak oluşturulmuşsa, o zaman bunların rastgele bir dağılıma ve sıcaklığa bağımlılığı da olacaktır. Aslında makromodellerin oluşturulması durumunda bu kadar basit bir yaklaşım tamamen uygun değildir. Yukarıda belirtildiği gibi makromodeller oluşturulurken temel olarak basitleştirmeler ve varsayımlar kullanılır. Sonuç olarak makromodel diyagramı nadiren orijinal diyagrama karşılık gelir. Ek olarak, bir radyo amatörünün mikro devreye entegre edilmiş elemanlar arasındaki gerçek termal bağlantıları izlemesi kesinlikle imkansızdır. Bu nedenle, kararlı bileşenlerden bir makromodel oluşturulur ve daha sonra saçılma ve sıcaklığa bağlı öğeler hedefli bir şekilde tanıtılır. Ama bunu bu şekilde yapıyorlar. simüle edilen cihazın en önemli istatistiksel ve sıcaklık özelliklerini görüntülemek için. Bu yaklaşım, tek olmasa da, diğer fiziksel etkilerin etkisini hesaba katmak için uygundur. Bu yüzden. Bileşenlerin neredeyse tüm parametrelerini etkileyen iyonlaştırıcı radyasyon söz konusu olduğunda, farklı dozlar için birkaç kitaplık kopyasına sahip olmak daha uygundur. Daha sonra .LIB direktifi kullanılarak tüm bileşen kütüphaneleri alınan doza göre değiştirilir. Sonuçlar daha sonra tek bir grafikte birleştirilebilir. Çeşitli parametrelere ve sıcaklık bağımlılığına sahip modeller oluşturma ve kullanma örneği olarak, zorlu iklim koşullarında çalışan radyotelefonda kullanılan bir filtreyi (Şekil 17, Tablo 18) simüle edeceğiz. Sıcaklık aralığı - -40 ila +80 "C arasındadır. Tüm bileşenlerin modellerinde, ana parametrelerin teknolojik dağılım ve sıcaklık dengesizliği parametreleri belirtilmiştir. .AC, .TEMP ve .MC direktiflerini kullanarak, filtrenin frekans tepkisini ve bunun sıcaklık değişimleri ve elemanların parametrelerindeki değişimlerle değişimlerini hesaplayacağız. Filtrenin özelliklerinin büyük ölçüde sıcaklığa bağlı olduğu ve böyle bir telefonun kötü çalışacağı hemen açıktır (Şekil 18). Sonuç açıktır - çalışan bir cihaz elde etmek için bu filtre için daha kararlı ve doğru elemanların seçilmesi gerekir. PROFESYONEL MODEL YAPI ÖRNEĞİ Girişte bipolar (K140UD7, Şekil 19, Tablo 19) ve alan etkili (K140UD8, Şekil 20, Tablo 20) transistörlere sahip işlemsel yükselteçlerin standart PSpice makro modelleri. Giriş transistörleri dışındaki tüm transistörleri hariç tuttuklarını unutmayın. Bunun makromodellerin performansı üzerinde olumlu bir etkisi vardır. Ancak gerçek bir cihazda meydana gelen birçok etkiyi çok doğru bir şekilde hesaba katarlar. Bağımlı ve bağımsız kaynakların yoğun kullanımına dikkat edin. Bu, karmaşık mikro devrelerin iyi makro modellerini yetkin bir şekilde oluşturmak için ana araçtır. Giriş diferansiyel aşaması, bir karıştırma akımının varlığını ve çıkış voltajının artış hızının giriş diferansiyel voltajına bağımlılığını modeller. Kapasitör Cee (Css), ters çevirici olmayan bir bağlantıda op-amp çıkış darbesinin asimetrisini görüntülemenizi sağlar. Kapasitör C1 ve transistörlerin bağlantı kapasitansı, op-amp'in frekans tepkisinin iki kutuplu doğasını simüle eder. Kontrollü akım kaynakları ga, gcm ve dirençler r2, rо2, diferansiyel ve ortak mod voltaj amplifikasyonunu simüle eder. Kullanıcının takdirine bağlı olarak bağlanan C2 kapasitörünü kullanarak, op-amp'in dahili veya harici düzeltmesini simüle edebilirsiniz. Op-amp çıkış aşamasının doğrusal olmayışı din elemanları tarafından modellenmiştir. daldırma. ro1 (maksimum çıkış akımını sınırlarlar) ve dc, de, vc, ve (çıkış voltajı salınımını sınırlarlar). Direnç rр, mikro devrenin DC tüketimini simüle eder. DP koruyucu diyot. Ancak deneyimler, ağır hizmet tipi modellerin her zaman gerekli olmadığını göstermektedir çünkü bunun bedeli performansın düşmesidir. Fikri sadece "test etmeniz" gerektiğinde, sonuçları bekleyerek zaman kaybetmemek için kendinize basitleştirilmiş makromodellerden oluşan bir kütüphane geliştirmek mantıklıdır. Ayrıca standart veya profesyonel bir modelden daha gelişmiş bir model oluşturmanın her zaman mümkün olduğunu da unutmamalıyız. Bizim özel durumumuzda, verilen op-amp makromodelleri gerçek cihazların tüm özelliklerini modellemez ve geliştirilebilirler. Bu sıcaklık, istatistik, gürültü özellikleri ve hepsinden önemlisi giriş direnci için geçerlidir. Transistör modelinde kapasitanslar gösterilmediğinden amplifikatörün giriş kapasitansı sıfırdır. Diğer bir dezavantaj, büyük kapanma giriş sinyallerinde arızanın (koruyucu diyotların açılması veya verici bağlantılarının tersine çevrilebilir arızası) açıklanmamasıdır ve liste uzayıp gider. Söylenenlerin hepsine dayanarak, analog bileşenlerin makromodellerini oluşturmak için genel bir biçimsel yaklaşım formüle edeceğiz. Makromodelin en basit yapısı seri bağlantılı üç bloktan oluşacak şekilde gösterilebilir: birincisi giriş karakteristiklerini, ikincisi transfer karakteristiklerini (doğrusal ve doğrusal olmayan distorsiyonlar), üçüncüsü ise çıkış karakteristiklerini tanımlar. Bilgi, bağımlı akım veya gerilim kaynakları kullanılarak bloktan bloğa aktarılır. Blok sayısı, türleri. Görevin gerektirmesi durumunda fonksiyonların dağılımı ve paralel yolların sayısı farklı olabilir. Bu tür bloklar için standart bir model seti oluşturduktan sonra, makromodellerin oluşturulmasını tam anlamıyla akışa koymak mümkündür. Bu nedenle, iyi bir model oluşturmak, kapsamlı referans materyali, sezgi, yarı iletkenler ve elektronik cihazların fiziği bilgisi, elektrik mühendisliği, radyo mühendisliği, mikro devre mühendisliği, devre tasarımı, matematik ve programlama gerektirir. Görev sadece önlenemez yaratıcı enerjileriyle radyo amatörleri içindir. Edebiyat
Yazar: O. Petrakov, Moskova Diğer makalelere bakın bölüm Mikrodenetleyiciler. Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar. En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler: Sıcak biranın alkol içeriği
07.05.2024 Kumar bağımlılığı için başlıca risk faktörü
07.05.2024 Trafik gürültüsü civcivlerin büyümesini geciktiriyor
06.05.2024
Diğer ilginç haberler: ▪ Bir tuz tanesi büyüklüğünde pil ▪ Yol yapımı için kahve telvesi ▪ Samsung ISOCELL GN2 görüntü sensörü ▪ PIC8F16 Flash bellekli 639-bit PIC mikrodenetleyici ▪ Karınca eve nasıl acele etti Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik
Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri: ▪ Sitenin Mikrodenetleyiciler bölümü. Makale seçimi ▪ makale Kulibin. Popüler ifade ▪ makale Bir sporcu yarım saatte ne kadar enerji yayar? ayrıntılı cevap ▪ makale baş muhasebeci. İş tanımı ▪ makale Varicap kullanımının özellikleri. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi ▪ makale Basit şarj cihazı. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Bu makaleye yorumunuzu bırakın: Bu sayfanın tüm dilleri Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri www.diagram.com.ua |