5.3. Программа расчета параметров моделей аналоговых компонентов Model Editor

Программа Model Editor (ранее имевшая название Parts) рассчитывает по паспортным данным параметры моделей полупроводниковых приборов (диодов, биполярных, полевых и МОП-транзисторов, составных транзисторов Дарлингтона, статически индуцированных биполярных транзисторов), ферромагнитных сердечников, макромоделей операционных усилителей, компараторов напряжения, регуляторов и стабилизаторов напряжения, источников опорного напряжения. Краткое описание большинства этих моделей дано в разд. 4.2 и [7].

Математические модели компонентов записываются в библиотечные файлы с расширением имени *.LIB. При желании можно составить файлы отдельных моделей, имеющие расширение имени *.MOD. Помимо параметров математических моделей в файлы *.LIB программа Model Editor заносит также протокол ввода паспортных данных, так что при уточнении отдельных параметров нет необходимости вводить заново все паспортные данные. В файлах отлаженных библиотек протокол паспортных данных обычно удаляется, чтобы уменьшить объем файлов и сделать их удобочитаемыми.

Программа Model Editor вызывается щелчком мыши по одноименной пиктограмме (ее экран изображен на рис. 5.5). Она управляется с помощью команд ниспадающего меню. Кроме того, имеется набор пиктограмм для быстрого вызова наиболее употребительных подкоманд. Краткое описание команд программы Model Editor приведено в табл. 5.4.

Рис. 5.5. Экран программы Model Editor

Таблица 5.4. Команды программы Model Editor

Поясним принцип работы с Model Editor на примере создания модели диода. Сначала по команде File>New указывается имя файла библиотеки моделей диодов (создается новый файл с расширением имени *.LIB). Далее по команде Model>New вводится имя модели компонента (например D814) и в предлагаемом списке типов моделей выбирается его тип (например DIODE). Доступны следующие типы моделей (рис. 5.6):

• Bipolar Transistor (NPN, PNP) — биполярные n-p-n- и p-n-p-транзисторы;
  
• Magnetic Core — ферромагнитный сердечник;
  
• Diode — диод;
  
• Darlington Transistor — составной транзистор Дарлингтона;
  
• Ins Gate Bipolar Tran — статически индуцированный биполярный транзистор с каналом n-типа;
  
• Junction FET (N-, P-CHANNEL) — полевые транзисторы с каналами п- и р-типа;
  
• MOSFET (NMOS, PMOS) — МОП-транзисторы с каналами п- и р-типа;
  
• Operational Amplifier — операционный усилитель;
  
• Voltage Comparator — компаратор напряжения;
  
• Voltage Reference — стабилизатор напряжения;
  
• Voltage Regulator — регулятор напряжения.
  

Рис. 5.6. Выбор типа компонента и ввод его имени

К именам компонентов, имеющих встроенные модели, программа к введенному на панели Name имени добавляет префикс в соответствии с типом модели: к имени диода — букву D, биполярного транзистора — Q, полевого транзистора — J, МОП-транзистора — М, статически индуцированного биполярного транзистора -- Z, магнитного сердечника — К. Имена моделей остальных компонентов, представляющих собой макромодели, остаются неизменными. Например, если ввести имя модели диода 522А, то программа Model Editor присоединит к нему префикс D и в библиотеку будет занесена модель D522A. К именам макромоде-лей, к которым относятся транзисторы Дарлингтона, операционные усилители, компараторы, регуляторы и стабилизаторы напряжения, префикс не добавляется.

После ввода имени и типа модели в нижней части экрана программы выводится список параметров модели (рис. 5.18). В столбце Parameter Name указаны имена параметров, в столбце Value — их значения, в столбце Active галочками помечены параметры, значения которых оцениваются на текущей закладке, в столбце Fixed галочками помечены не изменяемые параметры. Первоначально всем параметрам модели присваиваются значения по умолчанию (указаны в графе Default).

Паспортные данные вводятся порциями, характеризующими различные режимы работы компонента. Каждому режиму соответствует отдельная закладка (см. рис. 5.5), на которой вводятся паспортные данные компонента и отображаются графики. Эти данные вводятся в двух режимах:

1) ввод координат отдельных точек характеристик, например, ВАХ диода, зависимости барьерной емкости р-n-перехода от напряжения смещения и т.п. (на рис. 5.7, а на закладке Forward Current вводятся данные ВАХ диода). При вводе данных можно пользоваться масштабными множителями, указанными в табл. 4..3. Эти данные рекомендуется вводить в порядке возрастания независимой переменной;

2) ввод значений отдельных параметров устройства (например, на рис. 5.7, б на закладке Reverse Recovery вводятся значения, характеризующие рассасывание носителей заряда).

По команде Tools>Extract Parameters рассчитываются параметры модели на основании введенных данных, на экране вычерчивается аппроксимирующая функция и значками отмечаются введенные точки, на основании которых она построена; значения же рассчитанных параметров модели отображаются в таблице (см. рис. 5.5, графа Value).

а)

б)

Рис. 5.7. Ввод координат графиков (а) и значений отдельных параметров (б)

По команде Plot>Trace Add возможно построить семейство характеристик при нескольких значениях температуры. По умолчанию предлагается построить графики характеристик при изменении температуры (рис. 5.8). Имя варьирумой переменной изменяется по команде Plot>Axis Settings на панели Trace Variable. Например, для диодов возможна вариация параметров М, CJO, VJ и FC.

Рис. 5.8. Построение температурных зависимостей

Построение модели завершается командой записи обновленных данных в библиотечный файл File>Save.

Далее приведем списки вводимых паспортных данных для компонентов, включенных в программу Model Editor, и перечень параметров их математических моделей. Звездочками * в приводимых ниже перечнях отмечены параметры, не оцениваемые в программе Model Editor; им по умолчанию присваиваются типичные значения.

Диоды. Паспортные данные диода, которые вводит пользователь (тип модели DIODE), и список параметров его математической модели, которые рассчитываются в программе, приведены в табл. 5.5.

Таблица 5.5. Диоды