Как найти транзистор в микрокапе

1. Биполярный транзистор.

В
программе MicroCap
большую часть моделей транзисторов
можно выбирать перелистывая их марки
и глядя на выходные характеристики.
Чтобы это сделать, можно на панели
поиска компонет схемы (она помещается
слева от окна схемы; если ее нет, нужно
в главном меню нажать Options>Panel)
войти в Analog
Primitives,
далее в Active
Components,
где выбираем тип транзистора. В верхнем
окне панели появится значок компоненты,
он прицепится к курсору. Ткнув курсором
в место на схеме, получим транзистор,
для которого необходимо в открывшемся
окне параметров задать марку в имени
модели. Эту марку можно выбрать из
предложенного в подокне списка. Если
в списке ничего нет, можно задать имя
модели произвольно и тогда в окне
проявятся до этого еле видные параметры
компоненты, предусмотренные разработчиками
на этот крайний случай.

Выбрав
тип NPN,
ткнем курсором в первую марку транзистора
и нажмем Plot.
Двигаясь по списку, выберем, например,
отечественный транзистор КТ608B
с достаточно пригожим графиком.
Производителя определяем по имени
библиотеки размещения модели транзистора,
в данном случае это R-NPN.Lib.
На рис. 5.1 изображено все сразу, о чем
тут было сказано.

Рис.
5.1. Транзистор КТ608В. Панель поиска
компонент, значок NPN-транзистора,
окно его параметров и графики его
выходных характеристик.

Рис.
5.2. PNP-транзистор
КТ363А. То же, что на рис. 5.1.

Но
если ткнуть в GaAsFET-транзистор
на панели поиска компонент и попробовать
вставить его значок в файл схемы, то
обнаружится, что никаких моделей
транзисторов этого типа разработчики
программы Micro-Cap
не заготовили. Правда, в окне параметров
просматриваются еле видные следы
параметров какого-то тразистора. Если
набрать в поле имени модели (MODEL=)
любой символ, то параметры проявятся.
Вероятно это примерные параметры
транзисторов этого типа. Где искать
настоящий транзистор типа GaAsFET?
В Help>Sample
Ciruits>Active
Components
видим 6 заголовков, первый из которых
как раз нам подходит: Use
of
the
GaAsFet
component.
Щелкнув по нему, получаем файл GASFET.cir
из каталога DATA,
предназначенный для тестирования
арсенидо-галлиевых транзисторов.
Простая, но не предельно простая схема
из этого файла, очевидно, подойдет для
тестирования любого транзистора, но,
конечно, может потребоваться ее слегка
модифицировать, изменить параметры
содержащихся в ней компонент, набор
графиков и т. п. Кстати, на схеме написано
(рис. 5.3), что с ней нужно сделать, чтобы
осуществить тестирование транзистора,
а сделав указанное, мы узнаем, в чем
состоит само тестирование.

Рис.
5.3. Схема тестирования транзистора.

Откуда
же взялся здесь транзистор B1?
Выясняется (например, если попробовать
его перенести из этой схемы в любую
другую), что его модель содержится прямо
в этой схеме, в разделе Text
на языке Spice:
.MODEL
G1
GASFET
(BETA=1e-3
VTO=-1
LAMBDA=0.001
CGS=6F
CGD=1F
VBI=1.5);
там же имеется и модель источника ЭДС
V2:
.MODEL
HA
SIN
(A=0.1
F=100Meg).
Имена G1
и HA на схеме не показаны, но они
обнаруживаются в окнах параметров этих
приборов. Отсюда следует, что и в этой
схеме транзистор, вероятно, не настоящий,
его параметры как-то придуманы.
Достижением можно считать то, что мы
теперь умеем ввести в Micro-Cap-схему
транзистор, параметры которого на языке
Spice
нам известны.

Покопавшись
в User’s
Guide
можно найти файл IVBJT.cir
с более простой схемой и, естественно,
с меньшим числом возможностей для
тестирования транзисторов.

Рис.
5.4. Схема тестирования биполярного
транзистора.

Вопросы
и задачи.

1. Проделайте
   все описанные в этом разделе операции
   с транзисторами КТ399А и КТ208К, исправьте
   их малопригожие графики выходных
   характеристик и вставьте в отчет в
   программе Word.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Формат схем МС:

Атрибут PART: <имя>

Атрибут VALUE:

[L=<значение>] [W=<значение>][АD=<значение>]

[АS=<значение>]

+ [РD=<значение>] [РS=<значение>] [NRD=<значение>] [NRS=<значение>]

+ [NRG=<значение>] [NRВ=<значение>] [OFF] [IC=< Vds>[, Vgs[, Vbs]]]

Атрибут MODEL: [имя модели]

Параметр IC задает начальное напряжение сток-исток Vds, затвор-сток Vgs и затвор-подложка Vbs при расчете переходных процессов, если на панели Transient Analysis Limits выключена опция Operating Point. Включение ключевого слова OFF исключает транзистор из схемы при проведении первой итерации расчета режима по постоянному току. Параметры L и W могут быть заданы при описании модели МОП-транзистора по директиве .MODEL; кроме того, параметры L, W, AD и AS по умолчанию принимают значения, присваиваемые в диалоговом окне Global Settings

Таблица 7. Физико-топологические параметры МОП-транзистора

Модели МОП-транзисторов задаются в виде:

.MODEL <имя модели> NMOS[(параметры модели)]

.MODEL <имя модели>PMOS[(параметры модели)]

В программе МС7 МОП-транзисторы описываются тремя разными системами уравнений, выбор которых определяется параметром LEVEL, принимающим значения 1, 2 и 3. Модель первого уровня (LEVEL=1) используется в тех случаях, когда не предъявляются высокие требования к точности моделирования вольт-амперных характеристик транзистора, в частности, при моделировании МОП-транзисторов с коротким или узким каналом. Модели второго (LEVEL=2) и третьего (LEVEL=3) уровней учитывают более тонкие физические эффекты. Параметры трех математических моделей приведены в табл. 8.

Таблица 8. Параметры модели МОП-транзистора

Рис. 9. Модель полевого транзистора с изолированным затвором (МОП-транзистора).

Программа Micro-Cap 8 позволяет начать моделирование электронных устройств новичку даже без глубокого ее изучения. Интерфейс программы является стандартным для программ ОС Windows. Поэтому назначение стандартных пиктограмм (открытие документа, копирование и т.п.) аналогичны соответствующим пунктам меню File . Как обычно, все команды можно вызвать через меню, часть наиболее употребимых выведены на панели в виде ярлычков (пиктограмм). Кроме того, многие команды можно вызывать горячими клавишами.

Наиболее часто используемые элементы верхней панели.

При запуске программы открывается основное окно Main, в котором сразу можно приступить к построению схемы для моделирования. Предположим, мы хотим исследовать работу транзисторного каскада. Для этого надо нарисовать в окне его схему. Пусть это будет усилительный каскад на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером. На верхней панели  нажимаем на ярлычок с обозначением биполярного транзистора. Появляется его условное графическое обозначение. Помещаем его в нужное место и нажимаем левую клавишу мыши. Появляется окно задания параметров транзистора. В правой его части – список стандартных моделей, имеющихся в Micro-Cap 8. Но если нужного транзистора в списке нет, либо вы не знаете, какой именно транзистор хотите использовать, то можно выбрать обобщенную модель $GENERIC_N. В дальнейшем ее можно будет заменить на любую другую. Добавляемым компонентам автоматически присваиваются позиционные обозначения (в порядке добавления). Наш транзистор получил условное графическое обозначение Q1.
Затем на верхней панели нажимаем ярлычок резистора и начинаем добавлять эти компоненты в схему. Если нажать левую клавишу мыши, и, удерживая ее, нажимать правую, то компонент будет вращаться. После отпускания левой клавиши вызывается окно задания параметров. Для резистора достаточно задать его сопротивление (100=100 Ом, 2.3K=2,3кОм). Стоит обратить внимание, что целая часть отделяется от дробной точкой, а не запятой. Остальные необязательные параметры будут рассмотрены позже в соответствующем разделе книги. Если какого-то компонента нет на панели, то его нужно вызывать через пункт меню COMPONENT.
При построении схемы желательно включить отображение текстовых надписей, позиционных обозначений компонентов и номеров узлов (см. рис). Возможно включение координатной сетки и точек подсоединения компонентов.

Включение/выключение отображения на экране элементов графической схемы моделирования

Компоненты схемы соединяются между собой проводниками. Проводники могут быть ортогональными или произвольными (диагональными). Если проводник проходит через вывод компонента (красную точку), то он считается присоединенным к компоненту

Примеры соединения проводников и компонентов схемы

Пересекающиеся проводники могут соединяться в точке пересечения (появится красная точка соединения), а могут не соединяться. Если провести один проводник, а потом его пересечь другим — электрического соединения не будет. Для организации соединения нужно довести проводник до точки пересечения с другим, щелкнуть левой клавишей мыши, и только потом продолжить проводник дальше.
Если проводник все-таки проходит через точку вывода компонента, а соединяться с ним не должен, то необходимо использовать специальный элемент — Jumper (перемычку) (рис. 2.3). Вызывается этот компонент, как и все, которые не вынесены на панель, через пункт меню COMPONENT (Component>Analog Primitives>Connectors).
При присоединении одного компонента к другому следует обращать внимание, что точки выводов компонентов должны совпадать. Иначе между ними не будет электрического соединения.
Проверить правильность соединения можно по номерам узлов. На всем протяжении проводника и на всех точках выводов компонентов номер узла должен стоять только в одном месте.
Следует обратить внимание, что схема для моделирования обязательно должна содержать точку присоединения к «земле» (общему проводу), относительно которого будут рассчитываться и отображаться потенциалы узлов.
При редактировании схемы иногда возникает необходимость перемещения отдельных компонентов или участков схемы. Для этого на верхней панели выбирается инструмент «редактирование компонента» (стрелочка). При редактировании нажатие левой клавишей мыши – выбор компонента, двойное нажатие – редактирование его параметров. Выбранный компонент можно перемещать, удерживая нажатой левую клавишу мыши, или вращать, нажимая правую клавишу при нажатой левой. Кроме того, при нажатой левой клавише мыши можно выделить блок с компонентами и соединениями, а потом переместить его в другое место (так же, как и отдельно выделенный компонент).
Интересные возможности предоставляет опция «растягивающиеся соединения». Если включить эту опцию, то при перемещении компонента за ним будут тянуться проводники с сохранением электрического соединения

Результаты перемещения компонента с включенной и выключенной опцией «растягивающиеся соединения»

…

По тем параметрам, что приводятся в отечественных справочниках, сделать Spice-модель практически невозможно.

…

Сравните параметры, которые приводятся для транзисторов в ТУ на наши элементы

и в DataSheet на импортные.

Чем уж так они отличаются, что для наших элементов

невозможно выполнить расчет параметров модели?

Первым делом надо познакомиться с моделями биполярного

транзистора Эберса-Молла и Гуммеля-Пуна.

Все параметры модели можно разделить на статические и динамические.

Статические параметры модели однозначно соответствуют

вполне определенным значениям из ТУ на элемент, это

значения Uб-э нас, Uк-э нас, Iк нас, Iб нас, Rб, Rк, статический коэффициент

передачи прямой и инверсный. Все эти параметры и их семейства

всегда приводятся в ТУ.

К динамическим параметрам ТУ относится время рассасывания

неосновных носителей и модуль передачи на высокой частоте и им

также соответстуют вполне определенные параметры модели.

Соотношения между статическими параметрами модели и

параметрами элемента достаточно однозначны. Их можно получить самостоятельно

из решения системы уравнений для сотояния модели в режиме насыщения.

Аналогичным образом можно получить выражения для расчета

динамических параметров. Правда на все это надо время.

Полезно посмотреть PSpice User’s Guide для OrCad,

книги В.Д.Разевига Design Lab8.0 и OrCad9.2