Система автоматизованого проектування. Побудова моделей операційних підсилювачів. Загальні вимоги

ДОДАТОК і ДОЫЯНОЙИЙ

Опис універсальної нелінійної моделі ОП

1. Еквівалентна схема універсальної нелінійної моделі ОП наведена нв рис.1. Вона складається із вхідного, проміжного та вихідного каскадів.

Вхідний каскад моделює вхідні характеристики ОП та коефіцієнт підсилення диференціального каскаду ОП, OnipRl і R2 є еквівалентом навантаження вхідного каскаду ОП. Струм через транзистори VT1, VT2 задає генератор стабільного струму (ГСС). Елементи R5 і СІ являються відповідно вихідним опором і ємністю цього ГСС. Опір R3 визначає коефіцієнт послаблення синфазного сигналу, а величина ємності Сі визначає другий полюс амплітудно-частотної характери­стики (АЧХ).

Елементи проміжного каскаду виконують такі функції'.

І> формують повний вихідний сигнал диференціального каскаду (джерело струму J2);

2. моделюють струм опорного ГСС (джерело струму J3);

КпМХЧі*

Рис. І

3. моделюють коефіцієнт підсилення проміжного каскаду ОП (дже­рело струму 14, J5 і J6, опори R6 і R7>;

4. формують частотну характеристику (ємність СЗ та опір R2 для ОП з внутрішньою корекцією або СЗ, R2 та ємність зовнішньої корекції Ск для ОП із зовнішньою корекцією);

5. задають напругу зміщення транзисторам вихідного каскаду (діод VD).

Транзистори VT3, VT4 моделюють вихідні характеристики ОП. Опір R8 обмежує максимальний вихідний струм ОУ.

2. Система рівнянь моделі об'єднує рівняння та системи рівнянь,' що описують елементи еквівалентної схеми ОП.

   1. У систему рівнянь моделі транзисторів VT3 та VT4 входять такі формули:

І

(1>

зд-Ітз.{ехр^~1)

Ікд»Ітк-[ехр(^-1

Із • Іэд + In ;

Ік “ Ікд - In ;

In “ Вп іэд - Л-Ікд ,

де ІЭД, Ікд — струми рекомбінації носіїв, інжектоваиих із емітера та колектора відповідно;

Ітз, Ітк — теплові струми смітерного та колекторного переходів відповідно;

Ifo, Uk — напрут на емітерному та колекторному переходах відповідно;

т^тз, т**тк — модифіковані температурні потенціали смітерного та колекторного переходів відповідно;

Із, Ік — емітерний та колекторний струми відповідно;

Іп — струм переносу;

Вп, Ві — нормальний та зворотний коефіцієнти передачі струму ^! в схемі із спільним емітером.

2. У систему рівнянь моделі транзисторів VT1 І VT2 входять такі формули:

Іэд - Ітз • (- ф ; <6> Іп “ Вл іэд ; (7) Із - Ізд + Іп ; (8) Ік - -Іп . (9) Система ЩВИЯВЬ ГСС має вигляд:IJ1 - al из ; IJ5 - aS-U3 ; IJ6 »a6-IJ3 ;

(Ю> (11) <12?

де UI, IJ3, IJ5, U6 — струми відповідного ГСС;

al, aS,а 6 — параметри, які задають коефіцієнти передачі струму.

2.4. Величина струму залежного джерела J2 пропорціональна вс- .личині напруги на опорі R1:

IJ2 - a2-URl ,

(13)

де а2 — параметр, який має розмірність провідності.

2.5. Рівняння, що описує джерело струму J4, має вигляд:

... приа4-и*3 £ 115 ; = U5 приа4-11кі> US, де а4 — параметр, що має розмірність провідності; UR2 — напруга на опорі R2. 2.6. Рівняння, що описує струм діода VD, має вигляд:	(14)
Ід-Ітд-[ ex.' 1)1 ,	(15)

де Іт — тепловий струм діода;

Ua — напруга на діоді;

туггд — модифікований температурний потенціал діода.

2. 7. Вельт-амперна характеристика (ВАХ) джерела струму J3 за­дається табличною функцією.

3. У набір параметрів моделі входять: ЛІ, R2, R3, R5, R6, R7, R8, СВХ, Cl , С2, СЗ, al, a2, a4, aS, аб, т<ртэІ, Ітэі, Bnl, пцртэ2, Ітэ2, Вп2, тртк2, ліухгэЗ, ІткЗ, ІтэЗ, ВпЗ, ВіЗ, /лу>тк4, ту>тэ4, Ітк4, Ітэ4, Вп4, Ві4, ту>тд, Ітд, а також координати точок ВАХ джерела струму J3.

4. Значення параметрів нелінійних моделей ОП мікросхем серій 140, 153, 743 наведені в табл. 1, 2, а координати точок ВАХ джерела струму 13 наведені в табл. 3.

Таблица 1

Позначення елемента	Позначення параметра моделі	Типомойінал ІМС, що моделюється
		І4ОУД6А	140УД6Б, 74ОУД4-!	140УД7
		Знач,	інкя параметра и	одел)
ЛІ	Я1,к0м	177,70	177,00	530,00
Я2	Л2, кОм	і 77,70	177,00	530,00
ЯЗ	ЯЗ, Ом	45,00	112,00	110,00
яз	Я5, МОм	1,00	1,00	2,50
Яб	Яб, кОм	100,00	100,00	80,00
Я7	Я7, кОм	100,00	100,00	80,00
Я8	Я8, Ом	50,00	50,00	30,00
СІ	СІ, иФ	0,45	0,45	0,20
С2	С2, пф	1,00	1,00	3,00
СЗ	СЗ, пф	30,00	30,00	30,00
Л	аі	14,70-10*1	13,80-10 і	1,70 10*
п.	а2, мСм	56,27-10-*	56,27 IO"	18,86-Ю-4
74	а4, мСм	34,84	28,00	32,90
J5	аЗ	0,67	0,67	0,75
/6	аб	0,67	0,67	0,75
	ІТЦРТЭІ, мВ	118,00	118,00	48,00
ГГ1	ІтзІ, мА	9,99 -1013	1,00- Ю11	1,50-10-"
	В пі	2000,00	1474,00	150,00
	піу>тз2, мВ	118,00	118,00	48,00
VT2	1тэ2, мА	7,78-10'”	7,55-10-”	1,00-10-"
	Вл2	2571,00	1953,00	225,00
	туигкЗ, мВ	31,00	31,00	26,00
	т^ртэЗ, мВ	99,00	99,00	48,00
	ІткЗ, мА	6,75-10-*	6,75-10-*	1,00 10“*
VT3	ІтзЗ, мА	6,75-10-*	6,75-10-*	1,00 10"
	ВлЗ	200,00	200,00	57б,00
	ВІЗ	20,00	20,00	0,60-10*

Закінченні! табл 1

Позначення елемента	Позначення параметра моделі	Типоиомінал ІМС, що моделюються
		140УД6А	140УД6Б, 740УД4-1	140>Д7
		Значення параметра моделі
VT4	тутк4, мВ «ртэ4, мВ Ітк4, мА 1тэ4, мА Вп4 Ві4	31,00 99,00 6,75 10 s 6.75-1 O’* 200,00 20,00	31,00 99,00 6,75-10* 6,75-10"* 200,00 20,00	20,00 48,00 1,00-Ю"4 1,00-10*“ 570,00 0,60-10*
VD	тртд, мВ Ітд, мА	132,00 1,30 *10"’	132,00 1,80-10'*	71,00 1,00-10'“

Позначення елемента	Позначення параметра моделі	Типомомінал ІМС, що моделюється
		І40УД14	153УД2, 74ОУД5-)	133УД6
		Знач*	‘ния параметра м	оделі
ЛІ	Я1 ,кОм	20,00	780,00	780,00
R2	Я2, кОм	20,00	780,00	780,00
ЯЗ	ЯЗ, Ом	190,00	200,00	108,00
Я5	Я5, МОм	20,00	10,00	10,00
Я6	Яб, кОм	800,00	150,00	150,00
Я7	Я7, кОм	800,00	150,00	150,00
Я8	Я8, Ом	300,00	50,00	50,00
СІ	СІ, пФ	3,00	0,25	0,25
С2	С2, пФ	3,00	7,00	7,00
СЗ	СЗ. пф	0,50	1,00	1,00
Л	«1	0,09	4,40-10’	5,70-10*
J2	а2, мкСм	50,00	1,28	1,28
J4	а4, мСм	126,90	8,57	8,57
J5	aS	0,90	69,77-10*’	81,80-10*’
/6	аб	0,90	69,77- Ю-»	81,80-10*’
	тіртэі, мВ	25,00	42,00	42,00
VT1	Ітэі, мА	1,09-Ю*11	1,25-10’°	1,00-10’*
	Вмі	5490,00	57,20	208,30
	Шуггэ2, мВ	25,00	42,00	42,00
ГТ2	1тэ2, мА	1,0010 і1	1,30 10’’	9,16-10'10
	Вп2	[5960,00	60,60	227,30
	/л/>ткЗ, мВ	34,00	26,00	26,00
	яіртзЗ, мВ	58,00	31,00	31,00
	ІткЗ, мА	8,00-10*10	5,61-10**	38,47-10**
VT3	ІтзЗ, мА	І.ОО-МГ”	4,68 1011	2,95 1 О*1*
	ВпЗ	80,00	240,00	240,00
	ВіЗ	1,00	0,02	1,84-10*т