SU1336057A1 - Модель @ - @ -перехода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области аналогового моделировани  и предназначено дл  моделировани  бипол рных полупроводниковых приборов как компонентов электронных схем. Цель изобретени  -.повышение точности моделировани . Модель содержит ключи, повторитель напр жени , усилительный транзистор, операционный усилитель, масштабирук цие резисторы, RS-триг- гер, компараторы, источник тока, включающий источник напр жени , сумматор . Данна  модель описывает поведение прибора относительно его внешних выводов и слзгжит дл  решени  задач, в которых исходными данными  вл ютс  такие параметры, как ток насыщени  р - п-перехода, m - фактор , барьерна  емкость, коэффициент передачи тока, посто нна  времени коэффициента передачи. I ил, 00. со а о ел

Description

1

Изобретение относитс  к области аналогового моделировани  и предназначено дл  моделировани  бипол рных полупроводниковых приборов как компонентов электронных схем.

На чертеже изображена схема моделировани  р - п-перехода.

Цель изобретени  - повьппение точности моделировани ,

Модель р - п-перехода включает первый ключ 1, повторитель 2 напр жени , усилительный транзистор 3, операционный усилитель 4, резистор 5, первый масштабный резистор 6, кото- рые составл ют экспоненциальный преобразователь 7, Кроме того, модель включает источник 8 напр жени , содержащий дифференциальные усилители 9 и 10 и резистор 11, сумматор 12, 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 напр жени , сумматор 12, ключ 15, резисторы 13 и 14 составл ют источник 21 тока.

Модель работает следующим образом Предположим, что к первому выводу модели приложено.напр жение V, Тогда на выходе экспоненциального преобра- зовател  по нитс  напр жение Uaou

Ua,,R,I,(exp )4-и,„,,

где Rj (О

сопротивление резистора 5 и 6, в зависимости от положени  ключа 1; Uc(«to напр жение смещени  нул  операционного .усилител ; I, - ток насыщени  транзистора 3 в диодном включении; m г-1 - его т-фактор. Поскольку источник 21 тока, управл емый током, имеет нулевое входное сопротивление, то напр жение на втором выводе модели также равно UBOI.

Ток выхода источника 21 тока управл емого током, равен току его входа Ig. , протекающему с выхода экспоненциального преобразовател  к второму выводу модели, поскольку

т - .

вЫ« R,j,R,j

llftJulHt. iu.

R

13,14

(2)

где Uj - напр жение на выходе сумматора 12;

R,

«

R - передаточное сопротивление источника 18 напр жени , управл емого током; UC-MO - напр жение смещени  нул  сумматора 12;

сопротивление резистора 13 или 14,

Поскольку выход 21 источника тока соединен с первым выводом модели, то ток, втекающий в ее первый вывод, оказываетс  равным току, вытекающему из ее второго вывода,

В предлагаемой модели, в отличие от традиционного моделировани  на аналоговых вычислительных машинах, безразлично какой из- выводов считать входом, какой - выходом, и безразлично какое внутреннее сопротивление имеет источник внешних сигналов, т,е данна  модель  вл етс  обратимой.

Перечисленные свойства модели и воспроизводимьш ею зависимости (1) и (2) аналогичны соответствующим свойствам р - п-переходе. Если к ее второму выводу подсоединить резистор R. (не показано), то получим модель диода, поскольку при этом ток I первого вывода модели равен

R UsibJLv

т Т R т R -S-S

--4 , а-Цх R (exp -.- -1),

Кг Ш T-f

что типично дл  диода,

Егпи стоит задача моделировани  транзистора, то каждый из р - п-пе- реходов следует заменить предложенной моделью, а область базы Т-образ-- ной цепочкой из резисторов. Аналогично можно моделировать более сложные полупроводниковые приборы.

Динамический диапазон (ДД) модели ограничен величинами е.по определ етс  как

ПП letii i/l-. ™ UCHO

(3)

ДД, jj,-4exp -,-- -1), (4) UtM(j DC. МО

Из этих выражений следует, что ДЦ можно расширить, если увеличить сопротивление a,i4 и Rj- , Однако это увеличение должно быть таким,

чтобы напр жени  не выходили за верхнюю границу ДД операционных усилителей модели. Следовательно, сопротивлени  RIJ и RI, а также Rf и Re

J I

должны иметь разные номиналы, например , R lOORj , R,j 100R,4, большее сопротивление следует подключать в случае, когда напр жение на выходе операционного усилител  4 (ОУ) мало, и подключать сопротивление, если выходное напр жение ОУ 4 превышает верхнюю границу его ДЦ. Описанный алгоритм реализуетс  RS-триггером 18 компарторами 16 и 17, ключами 15 и 1 и усилителем 4,

Опорные напр жени  и , подключаемые к входам компараторов 16 и 17, выбираютс : Uon равньм верхней границе ДЦ, в 10-100 раз меньше. Триггер 18 служит дл  запоминани  диапазона, в пределах которого модель работает в данный момент времени.

Динамический диапазон благодар  применению масштабировани  расшир еттеоретически в

Rf

Rj3 RM

раз, однако паразитные наводки, утечки по печатной плате и конечное сопротивление земл ных шин не позвол ют получить расширение ДЦ более, чем в 100 раз (на 40 дБ),

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Модель р - п-перехода, содержаща  операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включены последовательно соединенные первый масштабный резистор и первый ключ, неинвертирующий вход операционного усилител  соединен с шиной

   36057.

   нулевого потенциала модели, выход операционного усилител  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, второй ключ и второй масштабный резис- 10 тор, отличающа с  тем, что, с целью повьш1ени  точности моделировани , в нее введены повторитель напр жени , усилительный транзистор , источник напр жени  и сумма15 тор, ВЫХОД которого соединен с входом повторител  напр жени  и  вл етс  первым выводом модели, между выходом и первым входом сумматора включены последовательно соединенные вто20 рой масштабный резистор и второй ключ, выход операционного усилител  соединен с первым выводом источника напр жени , второй вывод которого  вл етс  вторым выводом модели, а вы25 ход подключен к второму входу сумматора , выход операционного усилител  соединен с первым входом второго компаратора , второй вход которого подключен к шине опорного сигнала мо30 дели, выход второго компаратора соеди нен с S-входом RS-триггера, выход KOTopioro подключен к управл ющим входам первого и второго ключей , выход повторител  напр жени 

   35

   подключен к эмиттеру усилительного транзистора, база и коллектор которого соединены с инвертирующим входом операционного усилител .