Контрольные вопросы к лекции
Каким образом осуществляют моделирование переходных процессов?
Чем отличается явная и неявная формы представления модели для расчёта переходных процессов?
Как осуществляют моделирование АЧХ?
В чём состоит особенность схемотехнического моделирования нелинейных и высокодобротных линейных радиочастотных схем?
В чём состоит суть расчёта по постоянному току для нелинейной схемы?
В чём состоит особенность расчёта АЧХ и ФЧХ для нелинейных схем?
В чём состоит суть расчёта нелинейных схем в режиме малого сигнала?
В чём состоит суть расчёта нелинейных схем в режиме большого сигнала?
Что является целью статистического анализа схем?
Какие существуют основные методы статистического анализа?
В чём состоит суть метода расчёта на наихудший случай?
В чём состоит суть метода Монте-Карло?
Что является целью анализа чувствительности схем?
Какие существуют и в чём заключаются основные методы анализа чувствительности?
Лекция №8
Примеры моделей дискретных элементов РЭА. Модель пленочного резистора. Модель диффузного резистора. Модель пленочного конденсатора. Модель диффузного конденсатора. Модели биполярного транзистора. Модель МДП-транзистора. Модель полупроводникового диода. Макромодели в программах схемотехнического проектирования. Макромодели аналоговых схем.
8.1. Моделирование компонентов
8.1.1. Примеры моделей дискретных элементов рэа
Для построения модели необходимо знать основные физические зависимости, наиболее сильно влияющие на работу самого компонента и других компонентов, с ним связанных. Особенностью моделей элементов РЭА является зависимость их основных характеристик от конструкции и технологии изготовления. Так, если компонент дискретный, то электрическая модель должна учитывать влияние корпуса и выводов, в частности, их собственную индуктивность и емкость. Если компонент является частью интегральной схемы, то необходимо учитывать технологию изготовления этой интегральной схемы.
Модель пленочного резистора
Вид пленочного резистора и его модель в виде эквивалентной электрической схемы показана на рис. 8.1.
а) б)
Рис. 8.1. Вид пленочного резистора – а) и его электрическая модель (эквивалентная схема) – б)
Сопротивление
резистора:
,
где
– поверхностное
сопротивление резистивного слоя,
-длина
и ширина этого слоя.
Паразитные емкости:
и
,
где
– толщина
подложки, ε – диэлектрическая
проницаемость подложки.
Данная модель
является полной и справедлива в широком
диапазоне рабочих частот. Локальная
модель (макромодель), например, для цепей
постоянного тока будет содержать только
один резистор
.
Модель диффузного резистора
Диффузионный резистор представляет собой резистивный полупроводниковый слой, созданный в кристалле в результате локальной диффузии. От остального объема кристалла резистор изолируется p-n переходом.
Рис. 8.2. Конструкция и эквивалентная электрическая схема диффузного резистора: а) полная электрическая модель, б) локальная модель
При построении модели необходимо учитывать, что обратно смещенный p-n переход обладает током утечки и распределенной емкостью вдоль его длины.
Полная модель (рис. 8.2 а) представляет собой распределенную цепь, описываемую уравнениями в частных производных.
Если пренебречь током утечки, то локальная модель будет представлена в виде (рис. 8.2 б).