Модели аналоговых компонентов. Общие сведения о моделях компонентов.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Все компоненты (аналоговые и цифровые), из которых составляется электрическая принципиальная схема, имеют математические модели двух типов:

- встроенные математические модели стандартных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, независимые и зависимые источники сигналов, вентили и др., которые не могут быть изменены пользователем; можно только изменять значения их параметров;

- макромодели произвольных компонентов, составляемые пользователями по своему усмотрению из стандартных компонентов.

В свою очередь встроенные модели подразделяются на две категории:

- простые модели, характеризующиеся малым количеством параметров, которые можно указать непосредственно на схеме в виде атрибутов (например, модель резистора описывается одним – тремя параметрами, причем часть из них можно сделать на схеме невидимыми, чтобы не загромождать чертеж);

- сложные модели, характеризуемые большим количеством параметров, которые заносятся в библиотеки моделей (например, модель биполярного транзистора характеризуется 52 параметрами).

В программе MC7 используется двоякое описание моделируемого устройства: в виде чертежа его принципиальной или функциональной схемы или в виде текстового описания в формате PSice. Кроме того, при составлении принципиальной схемы часть параметров моделей компонентов задаются в виде их атрибутов и указываются непосредственно на схеме – такие модели будем называть моделями в формате схем. Остальные модели задаются в текстовом окне с помощью директив.MODEL и.SUBCKT по правилам SPICE – их так и будем называть моделями в формате SPICE. В программе МС6 модели всех п/п приборов, ОУ, магнитных сердечников, линий передачи и компонентов цифровых устройств имеют формат SPICE. Их подробное описание приведено в монографии [13] и не давно вышедшей книге [9].

Пассивные компоненты (Passive components)

В меню компонентов в разделе пассивные компоненты (Passive components) включены резисторы, конденсаторы, индуктивности, линии передачи, высокочастотные трансформаторы, взаимные индуктивности, диоды с p-n переходом и стабилитроны.

Обратите внимание, что значения сопротивлений, емкостей и индуктивностей могут быть числом или выражением, зависящим от времени, узловых потенциалов, разности узловых потенциалов или токов ветвей, температуры и других параметров (причем непосредственная зависимость от времени в программе PSice не предусмотрена, здесь МС6 явно лидирует).

Резистор(Resistor)

Формат Spice:

Rxxx <+узел><-узел>[имя модели]<значение>[ TC =< TC 1>[,< TC 2>]]

Здесь xxx – произвольная алфавитно-цифровая последовательность общей длиной не более 7 символов, которая пишется слитно с символом R и вместе с ним образует имя компонента. Например:

R1 15 0 2K

R2 1 2 2.4E4TC=,001,1e-5

R3 3 0 2.1k*(1+0.05*TIME)

R4 4 0 RTEMP 5K

.MODEL RTEMP RES (R=3 DEV=5%TC1=0.01)

формат схем:

Атрибут PART:<имя>

Атрибут VALUE:<значение>[TC<TC!>[,<TC2>]]

Атрибут MODEL:[имя модели]

Атрибут FREQ:[<выражение>] – например 10*f*v*(10), при этом значение атрибута FREQ заменяет значение атрибута VALUE при расчете режима по постоянному току и проведении AC-анализа (здесь f-частота), при расчете переходных процессов сопротивление резистора равно значению атрибута VALUE.

Сопротивление резистора, определяемое параметром <значение>, может быть числом или выражением, включающим в себя изменяющиеся во времени переменные, например 100+V(10)*2/\. Эти выражения можно использовать только при анализе переходных процессов. В режиме AC эти выражения вычисляются для значений переменных в режиме по постоянному току. В формате SPICE  применение таких выражений недопустимо.

Параметры, описывающие модель резистора, приведены в табл.4.1.

                                                            Таблица 4.1.Параметры модели резистора

Если в описании резистора <имя модели> опущено, то его сопротивление равно параметру <сопротивление> в Омах. Если <имя модели>указано и в директиве.MODEL отсутствует параметр TCE, то температурный фактор равен

TF=1+TC1(T-TNOM)+TC2(T-TNOM)²;

Если параметр ТСЕ указан, то температурный фактор равен

TF=1.01^TCE(T_TNOM)

Здесь T-текущее значение температуры (указывается по директиве.TEMP); TNOM = 27 ⁰C – номинальная температура (указывается в окне Global Settings).

Параметр <значение> может быть как положительным, так и отрицательным, но не равным нулю. Сопротивление резистора определяется выражением <значение>*R*TF*MF=1 <разброс в процентах, DEV или LOT>/100.

Спектральная плотность теплового тока резистора рассчитывается по формуле Найквиста

<сопротивление>*NM.

Для резисторов с отрицательным сопротивлением в этой формуле берется абсолютное значение сопротивления.

Конденсатор (Capacitor)

Формат Spice:

Cxxx<+узел><-узел>[имя модели]<значение>[IC=<начальное напряжение>]

Например:

C1 15 0 56PF

C2 3 9 0.5PF IC=1.5V

C3 4 6 CMOD 10U

.MODEL CMOD CAP(C=2.5 TC1=0.01 VC1=0.2)

Формат схем:

Атрибут PART:<имя>

Атрибут VALUE:<значение>[IC=<начальное значение напряжения>]

Атрибут MODEL:[имя модели]

Атрибут FREQ:[<выражение>] - например 10*SQRT(f), при этом значение атрибута FREQ заменяет значение атрибута VALUE при проведении AC – анализа (здесь f - частота), при расчете переходных процессов емкость конденсатора равна значению атрибута VALUE.

Емкость конденсатора, определяемая параметром <значение>, может быть числом или выражением, включающее в себя изменяющиеся во времени переменные, например 100+V(10)*0.002*TIME. Эти выражения можно использовать только при анализе переходных процессов. В режиме AC эти выражения вычисляются для значений переменных в режиме по постоянному току. В формате SPICE применение таких выражений недопустимо.

Параметры модели конденсатора приведены в табл.4.2.

                                                      Таблица 4.2. Параметры модели конденсатора

Если в описании конденсатора <имя модели> опущено, то его емкость равна параметру <значение> в фарадах, в противном случае она определяется выражением

<значение>*C(1+VC V +VC2*V²)[1+TC1(T-TNOM)+TC2(T-TNOM)²].

Здесь V – напряжение на конденсаторе при расчете переходных процессов. При расчете частотных характеристик (режим AC) емкость считается постоянной величиной, определяемой в рабочей точке по постоянному току.

После ключевого слова IC указывается значение напряжения на конденсаторе при расчете режима по постоянному току, которое при расчете переходных процессов служит начальным значением этого напряжения.

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология