Модель @ - @ -перехода

 

Изобретение относится к области аналогового моделирования и предназначено для моделирования биполярных полупроводниковых приборов как компонентов электронных схем. Цель изобретения -.повышение точности моделирования . Модель содержит ключи, повторитель напряжения, усилительный транзистор, операционный усилитель, масштабирукяцие резисторы, RS-триггер, компараторы, источник тока, включающий источник напряжения, сумматор . Данная модель описывает поведение прибора относительно его внешних выводов и слзгжит для решения задач, в которых исходными данными являются такие параметры, как ток насыщения р - п-перехода, m - фактор , барьерная емкость, коэффициент передачи тока, постоянная времени коэффициента передачи. I ил, 00. со а о ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (511 4 G 06 G 7/62

1 1 I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4019110/24-24 (22) 22.01. 86 (46) 07,09,87, Бюл. У 33 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В, Д. Калмыкова (72) В. В. Денисенко (53) 681,3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1170472, кл. G 06 G 7/62, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1120370, кл. G 06 G 7/62, 1983. (54) МОДЕЛЬ P — N-ПЕРЕХОДА (57) Изобретение относится к области аналогового моделирования и предназначено для моделирования биполярных полупроводниковых приборов как компонентов электронных схем. Цель изобретения — повышение точности моделирования, Модель содержит ключи, повторитель напряжения, усилительный транзистор, операционный усилитель, масштабирующие резисторы, RS-триггер, компараторы, источник тока, включающий источник напряжения, сумматор. Данная модель описывает поведение прибора относительно его внешних выводов и служит для решения задач, в которых исходными данными являются такие параметры, как ток насыщения р — n-перехода, m - фактор, барьерная емкость, коэффициент передачи тока, постоянная времени коэффициента передачи, 1 ил, 1336057

П,„„=R, Т, (ехр — - -1) U,„„

>>6 5 m, 35 где К - — сопротивление резистора

5 и 6, в зависимости от положения ключа 1;

U, — напряжение смещения нуля операционного .усилителя;

I — ток насыщения транзистоS ра 3 в диодном включении;

m =1 — его m-фактор, Поскольку источник 21 тока, управляемый током, имеет нулевое входное

45 сопротивление, то напряжение на втором выводе модели также равно U q, Ток выхода источника 21 тока Ig<<, управляемого током, равен току его входа Т „, протекающему с выхода

50 экспоненциального преобразователя к второму выводу модели, поскольку

R, I „+U +V-V

«о ух,щ

R О)74

RIII + э ц

RID, È (2) где U< напряжение на выходе сумматора 12;

Изобретение относится к области аналогового моделирования и предназначено для моделирования биполярных полупроводниковых приборов как ком5 понентов электронных схем.

На чертеже изображена схема моделирования р — n-перехода.

Цель изобретения — повышение точности моделирования. 10

Модель р — и-перехода включает первый ключ 1, повторитель 2 напряжения, усилительный транзистор 3, операционный усилитель 4, резистор 5, первый масштабный резистор 6, которые составляют экспоненциальный преобразователь 7, Кроме того, модель включает источник 8 напряжения, содержащий дифференциальные усилители

9 и 10 и резистор 11, сумматор 12 ° 20 резистор 13, второй масштабный резистор 14, второй ключ 15, первый и второй компараторы 16 и 17, RS-триггер

18, шины 19 и 20 опорного сигнала, источник 8 напряжения, сумматор 12, 25 ключ 15, резисторы 13 и 14 составляют источник 21 тока.

Модель работает следующим образом.

Предположим, что к первому выводу модели приложено .напряжение V. Тогда на выходе экспоненциального преобразователя появится напряжение UeI,III

Н .I V

=R, - - (ехр — — -1), R т т что типично для диода.

Если стоит задача моделирования транзистора, то каждый иэ р — n-переходов следует заменить предложенной моделью, а область базы Т-образной цепочкой из резисторов, Аналогично можно моделировать более сложные полупроводниковые приборы, Динамический диапазон (ДД) модели ограничен величинами U О и определяется как

« щ 1 в,я

UaиО (3) ДД = - - - — -(ехр — — -1) (4)

U Rb IS V

U < Ц |о m r

Из этих выражений следует., что

ДД можно расширить, если увеличить сопротивление R«< и R<, Однако

I I это увеличение должно быть таким, чтобы напряжения не выходили за верхнюю границу ДД операционных усилителей модели. Следовательно, сопротивления Кв и R«, а также Rg u Re

К - передаточное сопротивление источника 18 напряжения, управляемого током;

U„» — напряжение смещения нуля сумматора 12;

R, „ - сопротивление резистора 13 или 14.

Поскольку выход 21 источника тока соединен с первым выводом модели, то TQK втекающий в ее первый вывод, оказывается равным току, вытекающему из ее второго вывода, В предлагаемой модели, в отличие от традиционного моделирования на аналоговых вычислительных машинах, безразлично какой из. выводов считать входом, какой — выходом, и безразлично какое внутреннее сопротивление имеет источник внешних сигналов, т,е, данная модель является обратимой.

Перечисленные свойства модели и воспроизводимые ею зависимости (1) и (2) аналогичны соответствующим свойствам р — n-переходе, Если к ее второму выводу подсоединить резистор

R (не показано), то получим модель диода, поскольку при этом ток I первого вывода модели равен

057 з 1336 должны иметь разные номиналы, например> Кх= 100К6 Re=lOOR, большее сопротивление следует подключать в случае, когда напряжение на выходе операционного усилителя 4 (ОУ) мало, 5 и подключать сопротивление, если выходное напряжение ОУ 4 превышает верхнюю границу его ДЦ, Описанный алгоритм реализуется RS-триггером 18, 1ð компарторами 16 и 17, ключами 15 и 1 и усилителем 4.

Опорные напряжения Ц„„ и Ц„, подключаемые к входам компараторов

16 и 17, выбираются: 11ощ равным 15 верхней границе ДЦ, 11рр в 10-100 раз меньше, Триггер 18 служит для запоминания диапазона, в пределах которого модель работает в данный момент времени, 20

Динамический диапазон благодаря применению масштабирования расширяете< R ся теоретически в -- = ->- раз, одаб R < нако параэитные наводки, утечки по 25 печатной плате и конечное сопротивление земляных шин не позволяют получить расширение ДД более, чем в

100 раэ (на 40 дБ) . формула изобретения

Модель р — n-перехода, содержащая операционный усилитель, между выхо,дом и инвертирующим входом которого включены последовательно соединенные первыи масштабный резистор и первый

35 ключ, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала модели, выход операционного усилителя подключен к входу первого компаратора, второй вход которого соединен с шиной опорного сигнала модели, выход первого компаратора подключен к R-входу

RS-триггера, второй компаратор, вто" рой ключ и второй масштабный резистор, о т л и ч. а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в нее введены повторитель напряжения, усилительный транзистор, источник напряжения и сумматор, выход которого соединен с входом повторителя напряжения и является первым выводом модели, между выходом и первым входом сумматора включены последовательно соединенные второй масштабный резистор и второй ключ, выход операционного усилителя соединен с.первым выводом источника напряжения, второй вывод которого является вторым выводом модели, а выход подключен к второму входу сумматора, выход операционного усилителя соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого подключен к шине опорного сигнала модели, выход второго компаратора соединен с S-входом RS-триггера, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей, выход повторителя напряжения подключен к.эмиттеру усилительного транзистора, база и коллектор которого соединены с инвертирующим входом операционного усилителя.

336057

Составитель И. Дубинина

Редактор С. Патрушева Техред В. Кадар Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4049/47 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4