www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

Комментарии к статье Комментарии к статье

В своей статье ("PSpice-модели для программ моделирования" в "Радио" № 5-8 за 2000 г.) автор рассказал о правилах построения моделей аналоговых компонентов для программ моделирования, базирующихся на языке PSpice. Предлагаемая статья продолжает эту тему. Она посвящена методам исследования PSpice-моделей и способам построения моделей компонентов для диапазона СВЧ. Это весьма важно, поскольку только использование достоверных моделей компонентов позволяет получать адекватные результаты моделирования.

Рано или поздно каждый радиолюбитель приходит к выводу: прежде чем установить радиоэлемент на плату при изготовлении устройства, предварительно следует проверить его исправность. Это убережет в дальнейшем устройство от выхода из строя после подачи питания или от длительных поисков причины его неработоспособности. На промышленных предприятиях с этой целью организуют частичный или полный входной контроль радиоэлементов, что гораздо проще, чем содержать многочисленный штат высококвалифицированных и высокооплачиваемых наладчиков аппаратуры.

Аналогичным должен быть подход и при моделировании электронных схем. Использование непроверенных моделей приводит к напрасным тратам времени на разглядывание графиков, не имеющих ничего общего с действительностью. При этом можно сделать ложный вывод о работоспособности или о неработоспособности устройства и принять неверное решение. Поэтому и здесь должен быть организован входной контроль. В дальнейшем это окупится экономией времени и достоверностью результатов моделирования.

Источниками для пополнения личных библиотек могут быть модели, включенные в библиотеки используемого пакета программ моделирования, из библиотек других, но совместимых программ моделирования, - модели, в изобилии представленные в Интернете на сайтах фирм разработчиков программ моделирования и производителей электронных компонентов, опубликованные в печатных изданиях, и модели собственной разработки. При этом об их качестве можно только догадываться. Перед тем как пользоваться этими моделями, их желательно протестировать. Именно при таком подходе возникает доверие к получаемым результатам. Становится понятным - что может быть, а чего быть не может.

В предлагаемой статье описаны некоторые методы тестирования моделей дискретных аналоговых радиоэлементов, приведены схемы измерения и тексты заданий на моделирование в формате PSpice. Задания настроены на конкретные модели радиоэлементов, тестирование которых описано в статье. Если предполагается тестировать какие-либо другие элементы, программы следует доработать. Это несложно. Как правило, все доработки сводятся к замене пределов изменения токов, напряжений, времени анализа, выбору нагрузки, установки требуемого режима модели компонента по постоянному току. Если к этому подойти творчески, некоторые тесты можно использовать для разработки новых тестов для других моделей, в том числе и сложных макромоделей.

ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАТНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДИОДА

Чтобы оценить динамические свойства модели диода, следует измерить время его обратного восстановления. Сделаем это на примере модели выпрямительного диода КД212А. Известно, что после изменения полярности напряжения, приложенного к реальному диоду с прямого на обратное, он закрывается не мгновенно, а с некоторой задержкой. При этом через диод в обратном направлении в течение некоторого времени может протекать большой ток. Для КД212А по справочнику [1] гарантируется время обратного восстановления при Uобр=200 В, Iпр=2 А, не более 300 нс.

Теперь проверим модель этого диода. Создадим условия измерений близкими к тем, при которых приведены параметры диода КД212А в справочнике. Для этого подадим на модель диода (рис. 1, табл. 1) разнополярный импульс напряжения амплитудой 200 В через резистор сопротивлением 100 Ом.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Запустим процесс моделирования и посмотрим, как будет изменяться ток диода (рис. 2).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Действительно, на графике имеется характерный выброс тока в обратном направлении. Его длительность и есть время обратного восстановления. Пик тока при включении диода объясняется перезарядкой его барьерной емкости. Ток модели диода измерен в амперах, а напряжение - в сотнях вольт. Для того чтобы на одном графике построить две кривые (ток и напряжение), следует напряжение поделить на 100 средствами графического процессора. Из графиков видно, что время обратного восстановления составляет примерно 33 нc. Результаты соответствуют действительности, хотя время обратного восстановления гораздо меньше паспортного 300 нc.

Здесь, в общем-то, ярко проявляется проблема использования информации из отечественных справочников для построения моделей. Как правило, все параметры, заданные либо "не более", либо "не менее", для построения математических моделей использовать нельзя, поскольку они отражают в основном желание разработчиков перестраховаться. Поэтому лучше стараться пользоваться моделями, созданными фирмами-производителями, или проводить какие-то самостоятельные измерения.

Если этот диод используют, например, в выпрямителе, то наличие подобных выбросов приводит к повышению коммутационных помех. Обычно с этим борятся, подключая параллельно диоду шунтирующий конденсатор (рис. 3).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Посмотрим, что это дает (рис. 4).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Видно, что ситуация меняется, но не кардинально. Очевидно, что провал при переключении в прямое состояние связан с перезарядкой конденсатора С1. Задание на моделирование (табл. 2) составлено из двух, включенных друг за другом.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Второе задание - просто копия первого, в которое затем добавлен конденсатор С1, включенный параллельно диоду. Так удобно делать, поскольку все графики после расчета будут показаны одновременно.

ВОЛЬТ-ФАРАДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОДЕЛИ ВАРИКАПА

Еще одна важная характеристика диода - зависимость емкости р-n перехода от приложенного в обратном направлении напряжения. Для таких приборов, как варикапы, это основная зависимость. Построим вольт-фарадную характеристику для модели варикапа 2В104А. Подадим на модель диода (рис. 5) линейно увеличивающееся со скоростью 10 В/мкс напряжение амплитудой 50 В, приложенное в обратном направлении. При этом р-n переход будет закрыт, а ток через диод, из-за очень большого обратного сопротивления, практически будет чисто емкостным и определится уравнением lд=CдV'(t), где V'(t) - скорость увеличения напряжения (10 В/мкс=107 В/с).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Решим это уравнение относительно Сд, получим Сд=Iд/V'(t).

Отсюда получим формулу для емкости диода: Сд=Iд/107.

Или окончательно, с учетом размерности, Сд(пФ)=0,1Iд(мкА).

Составим и запустим задание на моделирование (табл. 3), затем посмотрим, как будет изменяться ток диода от времени (рис. 6).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Ток будет очень малым, и чтобы увидеть его одновременно с напряжением, его значения следует умножить средствами графического процессора на 1000. Поскольку зависимость приложенного напряжения от времени линейная, заменим по оси X время на напряжение источника V1. Затем поделим значения тока на 10. В результате получим вольт-фарадную характеристику диода (рис. 7), где по оси значение тока в микроамперах будет численно равно емкости диода в пикофарадах.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

В справочнике [1] указано, что при обратном напряжении 4 В емкость варикапа находится в интервале от 90 до 120 пФ. По графику для модели получаем 108 пФ. А это говорит о том, что исследуемая модель по этому параметру соответствует свойствам реального варикапа.

ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСЫЩЕНИЯ МОДЕЛИ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

При разработке бесконтактных коммутаторов важно знать характеристики режима насыщения транзистора. Эти параметры - определяющие для выбора переключательного транзистора в импульсных преобразователях и устройствах коммутации нагрузки.

Чтобы подобное устройство обладало высоким КПД. коммутирующий транзистор должен находиться либо в состоянии "Полностью открыт", либо "Полностью закрыт" и как можно быстрее переключаться из одного состояния в другое. В состоянии "Полностью открыт" транзистор должен быть насыщен. Рассеиваемая на нем мощность определяется произведением тока коллектора на напряжение насыщения участка коллектор- эмиттер при заданном токе коллектора плюс некоторая дополнительная мощность, определяемая током базы, который требуется для поддержания транзистора в состоянии насыщения. Она равна произведению напряжения насыщения базы на ток базы. Иногда дополнительная мощность, затрачиваемая на управление транзистором, весьма значительна. Это является существенным недостатком биполярных транзисторов.

В справочниках напряжение насыщения трактуется неоднозначно. Обычно его указывают при определенном токе базы и коллектора или приводят графики напряжения насыщения (Uкэнас и Uбэнас) от тока базы при фиксированном токе коллектора или строят зависимости Uкэнас и Uбэнас от тока коллектора при коэффициенте насыщения Кнас=10 для маломощных транзисторов (для мощных - Кнас=2).

Построим зависимость напряжения насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер от тока базы для модели мощного биполярного транзистора КТ838А, широко используемого в импульсных источниках вторичного электропитания, параметры которых в значительной мере зависят от качественных показателей коммутирующего транзистора. В справочнике [2] приведены его параметры: Uбэнас (при Iк=4,5 А; Iб=2 А) - не более 1,5 В; Uкэнас (при Iк=4,5 А; Iб=2 А; Т=+25 °С) - не более 1,5 В; Uкэнас (при Iк=4,5 А; Iб=2 А; Т=-45 °С и Т=+100 °С) - не более 5 В.

Пользуясь схемой измерения (рис. 8, табл. 4), рассчитаем эти зависимости.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Полученные результаты (рис. 9) не противоречат справочным данным. Очевидно, что резкий рост напряжения коллектор-эмиттер с уменьшением тока базы обусловлен выходом транзистора из режима насыщения.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Теперь построим зависимость напряжения насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер моделей мощных биполярных транзисторов КТ838А и более современного КТ8121А2 от тока коллектора при фиксированном коэффициенте насыщения, равном двум. В справочнике [2] для транзистора КТ838А, к сожалению, такой характеристики нет, зато есть для КТ8121А2. Сравним модели транзисторов по этому показателю.

Используя схему измерения (рис. 10), примем отношение тока коллектора к току базы равным двум, используя для этого зависимый источник тока, управляемый током F1 с коэффициентом передачи 0,5.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Управляющим будет ток через источник напряжения V1 с нулевым напряжением (это требование PSpice). Варьируя ток источника I1 в интервале от 0,1 до 10 А (а значит, ток базы от 0,05 до 5 А), рассчитаем, как будет изменяться напряжение на базе и коллекторе транзистора. Воспользуемся для этого возможностями директивы .DC.

Задание на моделирование (табл. 5) состоит из двух, включенных последовательно друг за другом, для транзистора КТ838А и КТ8121А2. При этом характеристики обоих приборов появятся одновременно на одном экране (рис. 11).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Из графиков видно, что транзистор КТ8121А2 обладает лучшими характеристиками в режиме насыщения, чем КТ838А. При токе коллектора 4,5 А напряжение насыщения коллектор-эмиттер КТ838А - около 2,1 В, а КТ8121А2 - примерно 0,5 В. Таким образом, для построения мощных коммутаторов предпочтительнее применять транзистор КТ8121А2, поскольку на нем будет рассеиваться меньшая мощность.

ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОДЕЛИ МОЩНОГО ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА

В различных печатных источниках и в Интернете в изобилии приведены таблицы аналогов отечественных и импортных транзисторов. Возникает вполне очевидный вопрос - а можно ли воспользоваться моделями аналогов, присвоив им имена отечественных транзисторов? В табл. 6 приведены импортные аналоги мощных полевых транзисторов. Эта таблица хороша тем, что модели многих аналогов можно найти в библиотеках OrCAD-9.2. Подобные транзисторы в основном применяют в импульсных источниках питания телевизоров, видеомагнитофонов, мониторов.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Автора заинтересовал транзистор КП805А, поскольку в блоке питания его телевизора SONY KV-E2541 вышел из строя транзистор BUZ90. Попробуем сравнить хотя бы примерно основные параметры КП805А с характеристиками моделей импортных аналогов из таблицы. Модель транзистора MTP6N60E удалось найти на сайте фирмы tntusoft, модель транзистора BUZ90 обнаружена в библиотеке siemens.lib, а транзистора IRFBC40 - в библиотеке pwmos.lib. Несмотря на то что транзисторы представлены в таблице как аналоги, их модели выглядят весьма по-разному.

Модели транзисторов MTP6N60E и BUZ90 представлены весьма сложными макромоделями (рис. 12, рис. 13), а модель транзистора IRFBC40 - самая простая, построена на основе встроенной модели. Посмотрим, заодно, как это отразится на их параметрах.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

(нажмите для увеличения)

Сначала построим семейство выходных вольт-амперных характеристик моделей этих транзисторов, включенных по схеме с общим истоком (рис. 14).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Выходная характеристика полевого транзистора - зависимость тока стока от напряжения на стоке при фиксированном напряжении на затворе. Семейство выходных характеристик образуется, если построить графики для нескольких значений напряжения на затворе. Составим задание на моделирование (табл. 7) и запустим его. При вариации напряжения на затворе кривая будет характерным образом изменяться (рис. 15 - 17), образуя семейство выходных параметров.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Для построения характеристик разных транзисторов следует манипулировать знаком "*" (звездочка) в программе в строках подключения моделей транзисторов. Сравнивая зависимости, можно отметить, что модель транзистора MTP6N60E обладает меньшим усилением (по крайней мере, в два раза) и отражает явление электрического пробоя при заявленном напряжении Ucи max=600 В, а в модели транзистора IRFBC40 явление электрического пробоя не проявляется. В смысле учета явления электрического пробоя первая модель больше соответствует действительности. Однако утверждатъ, что модели этих транзисторов дают близкие характеристики, пока рано. Единственно, что у них совпадает, при заявленном токе Iс=6 А и напряжении U3и=10 В значения их напряжения сток-исток приблизительно равны, составляя для MTP6N60E приблизительно 5,6 В, а для IRFBC40 - около 5,8 В.

Модель транзистора BUZ90 из библиотеки siemens.lib, видимо, не очень удачная и нормально просчитывается при изменении напряжения на стоке только до 100 В. Если расширить интервал свыше 120 В, получить нормальные выходные характеристики (рис. 17) не удается, а процесс расчета сильно затягивается во времени. И это несмотря на то, что модель входит в фирменную библиотеку siemens.lib, которая поставляется вместе с дистрибутивом OrCAD. Применение такой модели в дальнейшем может привести к проблемам с получением результатов. Фирменным библиотекам принято верить, поэтому объяснить поведение моделируемого устройства будет непросто. Отсюда напрашивается вывод, что любую модель, даже из надежного источника, прежде чем использовать, необходимо обязательно тестировать.

Построим теперь переходные характеристики транзисторов MTP6N60E, IRFBC40, BUZ90. Схема измерения показана на рис. 14, а задание на моделирование - в табл. 8.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

(нажмите для увеличения)

Продифференцируем эти зависимости и получим графики изменения крутизны (рис. 18 - 20).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

При токе 2 А имеем S(MTP6N60E)=3000 мА/В; S(IRFBC40)=2040 мА/В; S(BUZ90)=2050 мА/В. По справочнику [2] у КП805А крутизна характеристики 2500 мА/В. Значения вроде бы близкие. Но это только в одной точке!

Какие выводы из этого можно сделать? Если судить по вольт-амперным характеристикам моделей транзисторов MTP6N60E, IRFBC40, BUZ90, трудно предположить, что это одинаковые приборы. Однако реальный опыт замены при ремонте аппаратуры подтверждает их взаимозаменяемость в импульсных источниках питания. Что касается использования моделей аналогов в качестве модели отечественного транзистора КП805А, то делать этого напрямую нельзя, поскольку налицо значительная разница в их вольт-амперных характеристиках.

Модели транзисторов MTP6N60E и IRFBC40 оказались работоспособными и, в общем-то, отражают свойства некоторых типичных по параметрам мощных МОП-транзисторов и пригодны для моделирования. Именно их модели, как наиболее удачные, можно в дальнейшем использовать в качестве прототипов для создания моделей отечественных полевых транзисторов. Наиболее простой путь - это подбор параметров модели с последующим тестированием и сравнением с характеристиками реального прибора из надежного справочника. Простую модель КП805А (используя модель IRFBC40 как прототип) можно создать с помощью программы PART MODEL EDITER, входящей в состав пакета OrCAD. А если еще в ней подключением диода учесть электрический пробой, получится вполне "работоспособная" модель.

ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ КАНАЛА МОДЕЛИ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА ОТ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЗАТВОРЕ

По аналогии с предыдущим примером построим выходные вольт-амперные характеристики транзистора КП312А (рис. 21, табл. 9). Из графиков видно, что полевые транзисторы имеют область управляемого сопротивления, весьма симметричную относительно нуля при малом напряжении на стоке |Uси |<|Uси нас | /2.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Каналы полевых транзисторов ведут себя практически как линейные резисторы, сопротивление которых зависит от напряжения на затворе. Если полярность напряжения на стоке поменять, линейность резистора не нарушается. Поэтому на полевом транзисторе можно реализовать переменный электрически управляемый резистор, работающий на постоянном и переменном токе. Это интересное свойство часто используют в различных системах автоматического регулирования. Однако следует помнить, что для полевых транзисторов с управляющим р-n переходом должно выполняться условие |Uзи|<|Uси |+0,5 В. Иначе при воздействии обратного стокового напряжения участок управляющего р-n перехода возле стока окажется настолько открытым, что в стоковой цепи потечет значительный прямой ток затвора, нарушающий линейность резистора. Прямое напряжение на кремниевом p-n переходе, не превышающее 0,5 В, не создает значительного прямого тока.

В связи с этим представляет интерес зависимость сопротивления канала транзистора от напряжения на затворе. Построим ее. Особенность подобного эксперимента состоит в том, что график зависимости сопротивления канала полевого транзистора вывести непосредственно на экран графического постпроцессопа PSpice нельзя, но можно получить его электрический эквивалент. Чтобы получить сопротивление, необходимо поделить напряжение на стоке на ток стока RDS=UD(J2)/ID(J2). Этот метод является универсальным, и его допустимо использовать для измерения сопротивления в других моделях, в том числе и макромоделях. Таким образом, понадобится делитель напряжения с функцией А/В и преобразователь тока в напряжение.

Теперь составим схему измерения (рис. 22). Преобразователь ток-напряжение, выполненный на основе источника напряжения, управляемого током Н1 (ИНУТ), подключим измерительным входом параллельно источнику нулевого напряжения, который включен в цепь стока полевого транзистора. Это требование PSpice при измерении тока. Изменяя напряжение на затворе (источник напряжения V1) и задавая различные значения напряжения на стоке (источник напряжения V3), получим соответствующее семейство характеристик сопротивления канала полевого транзистора КП312А (выход делителя напряжения А/В).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

При составлении задания на моделирование (табл. 10) оформим делитель (рис. 23) в виде отдельной макромодели .SUBCKT DIVIDE А В А/В, где А и В - входы делителя; А/В - его выход. Это позволит в дальнейшем многократно использовать делитель в различных экспериментах.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Измерение сопротивления будем проводить в режиме анализа переходных процессов по директиве .TRAN. При этом пропорционально времени будет увеличиваться напряжение источника V1 и, соответственно, ток стока транзистора. Напряжение на стоке по директиве .STEP V3 LIST -0.5 0.5 1 1.5 2 будет изменяться согласно указанному в ней списку в области управляемого сопротивления (см. рис. 21).

Напряжение стока подадим на вход А делителя, а напряжение с выхода ИНУТ, пропорциональное току стока, - на вход В. На выходе делителя получим напряжение, пропорциональное сопротивлению канала полевого транзистора. При этом напряжение в вольтах соответствует сопротивлению в омах, а в киловольтах - сопротивлению в килоомах.

Запустив задание на моделирование, получим требуемое семейство характеристик (рис. 24).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Из графиков видно, что сопротивление канала увеличивается по мере того, как напряжение на затворе приближается к напряжению отсечки, которое для этой модели равно -5 В. И это понятно, ведь транзистор закрывается. В интервале от 0 до -1,5 В можно выделить относительно линейный участок изменения сопротивления. Напряжение на стоке тоже влияет на сопротивление канала, с увеличением стокового напряжения оно растет. Это хорошо согласуется с теоретическими и практическими характеристиками полевых транзисторов [3, 4]. В некоторых справочниках вместо графиков сопротивления приводят зависимости проводимости. Очевидно, если поменять местами входы А и В делителя, то получим графики проводимости.

ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ КАНАЛА МОДЕЛИ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА ОТ ТОКА СТОКА

Пользуясь предыдущим экспериментом, построим зависимости сопротивления канала модели полевого транзистора от тока стока. Составим соответствующую схему измерения (рис. 25). Здесь все то же самое, что и в предыдущем случае, только в цепь стока включим источник линейно нарастающего тока I1.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Измерение сопротивления проводим в режиме анализа переходных процессов по директиве .TRAN. При этом пропорционально времени будет увеличиваться ток источника тока I1 и, соответственно, ток стока полевого транзистора. Разумеется, будет изменяться и напряжение на стоке. Подадим напряжение стока на вход А делителя, а напряжение с выхода ИНУТ, пропорциональное току стока, - на вход В. На выходе делителя получим напряжение, пропорциональное сопротивлению канала полевого транзистора. Напряжение в вольтах соответствует сопротивлению в омах, а в киловольтах - сопротивлению в килоомах.

Запустив задание на моделирование (табл. 11), получим кривые (рис. 26) - это и есть искомый результат.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Из графиков видно, что с ростом закрывающего напряжения на затворе полевого транзистора сопротивление канала увеличивается, очевидно, так и должно быть. При этом в интервале напряжения на затворе от 0 до -0,5 В оно практически не зависит от напряжения на стоке, таким образом, канал полевого транзистора при таких условиях ведет себя как линейный резистор.

ШУМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА

При проектировании усилительных устройств важно учитывать шумовые свойства компонентов, поскольку после усиления необходимо получить хорошее соотношение сигнал/шум. Известно, что основной вклад в шумы вносят активные элементы. Шумы усилительного устройства получатся малыми, если в первой ступени установлен наименее шумящий активный прибор. Часто для этих целей используют полевые транзисторы.

Собственные шумы полевого транзистора условно можно разделить на тепловые, избыточные и дробовые. Тепловой шум вызван хаотическим движением носителей заряда, создающих флуктуации тока и напряжения. На средних рабочих частотах полевого транзистора этот источник шума является основным.

Избыточный шум (или 1/f-шум) доминирует в области низких частот, его интенсивность возрастает примерно обратно пропорционально частоте. Источник этого шума - произвольные локальные изменения электрических свойств материалов и их поверхностных состояний. Он в сильной степени зависит от совершенства технологии и качества исходных материалов, но полностью принципиально не устраним. У современных полевых транзисторов с управляющим р-n переходом избыточный шум превышает тепловой только на частотах меньше 100 Гц, у МДП-транзисторов он более интенсивен и начинает заметно проявляться с частот, меньших 1 ...5 МГц.

Дробовый шум создается током утечки затвора. У полевых транзисторов он относительно мал, поэтому его обычно не учитывают, однако на высоких частотах, когда емкость затвора начинает играть существенную роль, он может быть заметен.

Приведем пример сравнения шумовых свойств моделей полевых транзисторов с управляющим p-n переходом: японского J2N3824 и отечественного КП312А. В схеме измерения (рис. 27) транзистор включен с общим истоком и работает на нагрузку сопротивлением 1 кОм.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Используя возможности директив .АС и .NOISE, составим задание на моделирование (табл. 12), с помощью которого рассчитаем спектральную плотность выходного шумового напряжения Su вых(f), В2/Гц.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Из графиков (рис. 28) видно, что транзисторы близки по шумовым свойствам, следовательно, с этой точки зрения транзистор КП312А полноценная замена J2N3824.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

При расчете уровня внутреннего шума имена выходных переменных имеют стандартный вид:

  • INOISE - эквивалентный уровень шумового напряжения или тока на входе, равный (Sвх экв(f))1/2;
  • ONOISE - уровень напряжения шума на выходе, равный (Su вых(а))1/2;
  • DB(INOISE) - эквивалентный уровень шумового напряжения или тока на входе в децибелах;
  • DB(ONOISE) - уровень напряжения шума на выходе в децибелах.

В программе Probe корень квадратный из спектральной плотности напряжения и тока внутреннего шума выводится в виде V(INOISE), I(INOISE), V(ONOISE).

Для того чтобы обе кривые построить на одном графике, проще всего в задание на моделирование поставить два задания друг за другом простым копированием через буфер и подставить в каждую часть имя интересующей модели.

ВЫХОДНЫЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БСИТ

МОП-транзисторы имеют характеристики, близкие к идеальным, для коммутатора, в качестве которых их широко используют. Однако в современных устройствах преобразования энергии требования к коммутаторам очень жесткие. Они должны работать на высокой частоте, при большом токе, быть экономичными. Главный недостаток МОП-транзисторов - относительно малое допустимое напряжение сток-исток. Кроме этого, сопротивление открытого транзистора возрастает пропорционально квадрату этого напряжения. У лучших экземпляров мощных высоковольтных полевых транзисторов напряжение насыщения при номинальном токе достигает нескольких вольт, соответственно, они рассеивают большую мощность. В этом отношении биполярные транзисторы значительно превосходят полевые.

Конечно, возникла идея объединить свойства этих приборов в одном корпусе. В результате был создан биполярный транзистор с МОП управлением, названный IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor - биполярный транзистор с изолированным затвором). В отечественной литературе его называют БСИТ - биполярный статически индуцированный транзистор.

Структурно БСИТ представляет собой биполярный транзистор, которым управляет низковольтный МОП-транзистор (рис. 29). В результате получен прибор, соединяющий достоинства полевых и биполярных транзисторов. У БСИТ практически отсутствует входной ток, они имеют отличные динамические характеристики до частот 20...50 кГц. Потери в них растут пропорционально току, а не квадрату тока, как у полевых транзисторов. Максимальное напряжение на коллекторе БСИТ ограничено только технологическим пробоем.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Сегодня выпускают БСИТ на номинальное напряжение 2000 В и более. При номинальном токе напряжение насыщения у них не превышает 2...3 В. В табл. 13 приведены электрические характеристики некоторых распространенных БСИТ транзисторов, и для сравнения в последней строке приведены параметры мощного полевого транзистора BUZ384.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Построим семейство выходных характеристик моделей биполярного статически индуцированного транзистора APT30GT60 и мощного полевого транзистора BUZ384:

На рис. 30, 31 показаны схемы измерения, а в табл. 14, 15 приведен текст задания на моделирование. Напряжение на затворе транзисторов - параметр, образующий семейство ВАХ. Его изменяют в интервале от 4,5 до 6 В с шагом 0,5 В, а напряжение на коллекторе (и, соответственно, стоке) - в пределах от 0 до 50 В.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

В результате получим выходные характеристики модели БСИТ APT30GT60 (рис. 32) и модели полевого транзистора BUZ384 (рис.33).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Графики показывают, что модели действительно отражают свойства реальных приборов и демонстрируют превосходство БСИТ над полевыми транзисторами, когда оба прибора работают в переключательном режиме. Так при токе 10 А напряжение насыщения для БСИТ APT30GT60 - примерно 2,4 В, а у полевого транзистора BUZ384 - 5,6 В. Значения отличаются примерно в 2,3 раза, соответственно, в открытом состоянии при токе 10 А транзистор APT30GT60 будет рассеивать в 2,3 раза меньшую мощность.

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БСИТ

Нередко биполярные статически индуцированные транзисторы используют для работы в переключательных режимах. Проверим (рис. 34), как он работает с индуктивной нагрузкой.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

На вход подадим трапецеидальный импульс с крутым фронтом и пологим спадом. Задание на моделирование приведено в табл. 16, а результаты показаны на рис. 35.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Полученные графики лишний раз подтверждают, что транзистор, работающий на индуктивную нагрузку, следует выбирать с запасом по напряжению.

СОЗДАНИЕ СВЧ МОДЕЛЕЙ КОМПОНЕНТОВ

PSpice-модели электронных компонентов можно условно разделить на статические и динамические, низкочастотные и высокочастотные, для малого и большого сигналов. Подобная классификация позволяет организовать иерархический ряд моделей, отличающихся вычислительными затратами и допускающими переход от одной модели к другой в процессе моделирования. Очевидно, что наиболее точная и универсальная в таком ряду-динамическая высокочастотная модель большого сигнала.

Динамические модели большого сигнала описываются нелинейными уравнениями и требуют повышенных затрат машинного времени при расчете. В PSpice такие модели используют в основном для расчета режимов по постоянному току и анализа переходных процессов.

Модели для малых сигналов существенно проще. Они описываются линейными уравнениями. Обычно их используют в расчетах при воздействии малых приращений сигнала, когда ВАХ прибора можно считать линейной в окрестности рабочей точки. В PSpice подобные модели применяют для расчетов в частотной области, а также расчета чувствительности и передаточных функций по постоянному току при малых сигналах.

Встроенные PSpice-модели пассивных и активных компонентов - динамические модели большого сигнала. Справедливы они для не очень высоких частот. Однако радиолюбителями уже давно освоен диапазон СВЧ, поэтому вполне логично научиться создавать модели дискретных компонентов, "работающих" на более высоких частотах - высокочастотные динамические модели большого сигнала.

Вычисления на частотах выше 100 МГц требуют учета разнообразных паразитных эффектов (индуктивность выводов, межвыводная емкость и т. д.). У дискретных резисторов небольшого сопротивления следует, прежде всего, учитывать индуктивность выводов. В первом приближении ее можно рассчитать по формуле Lв=2h[ In(4h/d)-0,75], где h и d - соответственно длина и диаметр вывода, в см, Lв - индуктивность вывода, в нГн. Часто при расчетах принимают, что погонная индуктивность выводов примерно равна 1 нГн/мм. На частотах выше 200 МГц индуктивное сопротивление выводов составляет более 10 Ом, что может оказаться существенным, если номинальное сопротивление резистора невелико. Для резисторов же большого сопротивления серьезное влияние на параметры оказывает межвыводная емкость Св. Полная высокочастотная модель дискретного резистора показана на рис. 36.

В пленочных резисторах гибридных микросхем и в диффузионных резисторах интегральных микросхем на высокой частоте следует учитывать паразитную емкость. Если диффузионный резистор изолирован р-n переходом, это - нелинейная емкость изолирующего перехода. В таком случае при повышенной температуре может потребоваться учитывать еще и обратный ток перехода. Наконец, в некоторых случаях следует учитывать еще и выпрямительные свойства перехода, если в какие-то моменты он может открываться.

Строго говоря, на высоких частотах резистор ведет себя как распределенная RC-линия. Однако использовать многосекционные модели длинных линий вряд ли целесообразно. Весьма хорошая - сосредоточенная П-образная модель (рис. 37, 38). Здесь С - полная емкость изоляции. Она разбита на два конденсатора половинной емкости. Диоды D1 и D2 - одинаковые. Площадь каждого из них равна половине площади изолирующего p-n перехода. П - вывод подложки.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

В высокочастотных моделях дискретных конденсаторов следует учитывать сопротивление потерь г и индуктивность выводов Le, а в некоторых случаях, когда конденсатор используют во времязадающих цепях, - еще и сопротивление утечки Ry (рис. 39) В интегральных микросхемах конденсаторы обычно реализованы обратно смещенными р-n переходами. При их моделировании следует пользоваться моделями диодов.

В высокочастотной модели дискретной катушки индуктивности необходимо принимать во внимание активное сопротивление обмотки г и межвитковую емкость Св (рис. 40).

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Встроенные модели транзисторов обычно справедливы до частот 30...100 МГц. На рис. 41 показана эквивалентная схема нелинейной высокочастотной модели биполярного транзистора. Здесь С1-C3, R1-R3 - эквивалентные емкость и сопротивление утечки между выводами транзистора. Эти элементы включают только в том случае, если транзистор выполнен в корпусе. LE0, LC0, LB0 - эквивалентная индуктивность выводов, соответственно, эмиттера, коллектора и базы. Их вычисляют по приведенной выше формуле для расчета индуктивности вывода дискретного резистора.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

На частотах несколько сотен мегагерц, по крайней мере, индуктивность LE0 всегда необходимо учитывать, поскольку при большом токе сопротивление эмиттера транзистора примерно такое же или даже меньше.

LE и LB, составляющие единицы нано-генри, - индуктивность внутренних проводников, соединяющих эмиттер и базу с внешними выводами. ССЕ и ССВ - внутренняя емкость между контактными площадками, соответственно, эмиттера и базы и контактом коллектора.

Подобные эквивалентные схемы, учитывающие высокочастотные эффекты, оформляют как макромодель и применяют вместо обычных моделей компонентов. Полагаю, что читателям, знакомым со статьей "Pspice-модели для программ моделирования" в "Радио" № 5-8 за , 2000 г., не составит труда написать тексты макромоделей подобных компонентов самостоятельно. В табл. 17, в качестве примера, приведена макромодель СВЧ транзистора NE68135 фирмы CEL, справедливая до частоты примерно 5 ГГц.

Исследование PSpice-моделей аналоговых радиоэлементов

Литература

  1. Полупроводниковые приборы: Диоды. Справочник. Под ред. Н. Н. Горюнова. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
  2. Полупроводниковые приборы: Транзисторы средней и большой мощности. Справочник. Под ред. А. В. Голомедова. - М.: Радио и связь, 1989.
  3. Игнатов А. Н. Полевые транзисторы и их применение. - М.: Радио и связь, 1984.
  4. Лобачев Л. Н. Полевые транзисторы. - М.: Радио и связь, 1984.

Автор: О.Петраков, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы QEX 2007 (архив за год)

журналы Юный техник 1982 (архив за год)

книга Бесконтактная позиционная коммутация в автоматизированном электроприводе. Основы теории и расчета. Ивенский Ю.Н., 1976

книга Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками. Виноградова Э.Л., 1978

статья Ориентирование по солнцу, луне, звездам

статья Сигнализатора поклевки из электронного будильника

справочник Зарубежные микросхемы и транзисторы. Серия 3

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]