Страница 5: ДСТУ 2638-94. Система автоматизованого проектування. Побудова моделей операційних підсилювачів. Загальні вимоги (62708)

В приложении 3 приведено описание линейной модели ОУ, по­строенной формальным методом, а в приложении 4 — методика определения ее параметров.

Для введения в программу АСхП моделей ОУ, программа должна иметь следующий минимальный набор базовых элементов:

1. электрическое сопротивление. Двухполюсник, ток которого ли­нейно зависит от приложенного к нему напряжения;

2. постоянный источник тока. Двухполюсник, ток которого равен значению величины заданного параметра;

3. постоянный источник напряжения. Двухполюсник, напряжение на котором равно значению величины заданного параметра;

4. линейнозависимый источник тока. Двухполюсник, ток кото­рого линейно зависит от напряжения на другом двухполюснике модели;

5. линейнозависимый источник напряжения. Двухполюсник, на­пряжение на котором линейно зависит от напряжения на другом двухполюснике модели;

6. нелинейный табличный источник тока. Двухполюсник, ток которого определяется по заданной таблице в зависимости от напря­жения на другом двухполюснике модели;

7. постоянная емкость. Двухполюсник, ток которого определяется как произведение величины заданного параметра на скорость изме­нения приложенного к нему напряжения;

8. биполярный транзистор. Нелинейная модель биполярного тран­зистора;

9. полевой транзистор с управляющим р-n переходом. Нелинейная модель полевого транзистора с управляющим р-n переходом.

Модель с рассчитанными параметрами для конкретного ти- пономинала должна быть испытана путем моделирования на про­грамме АСхП схем измерения электрических параметров ОУ. Для каждого параметра определяется относительная погрешность рассчи­танной величины по отношению к исходной (измеренной или при­веденной в НД), которую использовали для расчета параметров мо­дели. Если погрешность не превышает 5%, то расчет параметров модели выполнен правильно.С.ВДСТУММ—М

Вычислительная эффективность состоят из двух составляющих: затрат памяти ЭВМ и затрат машинного времени.

2. 2. Для оценки затрат памяти различными моделями выполняют моделирование тестовой схемы, состоящей только из ОУ одного типа, моделируемых одной моделью. Затраты памяти будут обратнопропор­циональными максимальному количеству ОУ в этой схеме, которое ₍ анализируется программой.

   3. Оценку точности и затрат машинного времени проводят на наборе тестовых схем, в который включают схемы типовых узлов РЭА, используемых конкретным пользователем.

3. Методики определения параметров ОУ

   1. Методика определения параметров — это система правил, с помощью которых по электрическим параметрам и характеристикам ОУ получают параметры модели.

Методики определения параметров разделяются на два вида:

1. методики для ручного расчета параметров модели;

2. методики для автоматизированного расчета Параметров мо­дели.

1. необходимо определять способ (способы) получения исходных электрических параметров ОУ;

2. необходимо задавать последовательность и правила (формулы) расчета параметров модели ОУ;

3. необходимо задавать правила пересмотра параметров модели при изменении отдельных электрических параметров ОУ, обеспечи­вающих неизменность остальных параметров;

4. при расчете параметров допускается использование численных методов расчета (трансцендентных выражений, систем уравнений и т.п.), если этот расчет обеспечен разработанным программным обес­печением;

5. допускается уточнение отдельных параметров модели с помощью многовариантного анализа на программе АСхП.

1. необходимо определять способ (способы) получения исходных электрических параметров ОУ;необходимо определять алгоритмы составления и решения урав­нений относительно параметров моделей;

2. допускается уточнение отдельных параметров моделей с по­мощью оптимизационных процедур программы АСхП;

если алгоритмы расчета всех параметров модели требуют ди­алогового взаимодействия с пользователем, то необходимо приводить алгоритмы пересчета параметров модели при изменении отдельных электрических параметров ОУ, обеспечивающих неизменность осталь­ным параметров.ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное

Описание универсальной нелинейной модели ОУ

1. Эквивалентная схема универсальной нелинейной модели ОУ приведена на рис. 1. Она состоит из входного, промежуточного и выходного каскадов.

Входной каскад моделирует входные характеристики ОУ и коэф­фициент усиления дифференциального каскада ОУ. Сопротивления R1 и R2 являются эквивалентом нагрузки входного каскада ОУ. Ток через транзисторы VT1, VT2 задает генератор стабильного тока (ГСТ> Л. Элементы R5 и С2 являются соответственно выходным сопротив­лением и емкостью этого ГСТ. Сопротивление R3 определяет коэф­фициент ослабления синфазного сигнала, а величина емкости С1 определяет втооой полюс амплитудно-частотной характеристики (АЧХ>.

Элементы промежуточного каскада выполняют следующие функ­ции:

1. формируют полный выходной сигнал дифференциального кас­када (источник тока J2);

2. Рис. 1моделируют ток опорного ГСТ (источник тока J3);

3. моделируют коэффициент усиления промежуточного каскада ОУ (источники тока І4, J5 и J6, сопротивления R6 и R7);

4. формируют частотную характеристику (емкость СЗ и сопро­тивление R2 для ОУ с внутренней коррекцией или СЗ, R2 и емкость внешней коррекции Ск для ОУ с внешней коррекцией);

5. задают напряжение смещения транзисторам выходного каскада (диод VD).

Транзисторы VT3, VT4 моделируют выходные характеристики ОУ. Сопротивление R8 ограничивает максимальный выходной ток ОУ.

2. Система уравнений модели объединяет уравнения и системы уравнений, описывающие элементы эквивалентной схемы ОУ.

   1. В систему уравнений модели транзисторов VT3 н VT4 входят следующие формулы;

Ікд - ІТК • [ ехр(^. - ф ; (2)

ІЭ • 1эд + In ; (3)

1к « 1кд - In ; (4)

In ■ Вл‘Ьд - ВЫкд , (5>

ГДС ІЭД, ІКД — ТОКИ рекомбинации носителей, инжектированных ИЗ' эмиттера и коллектора соответственно;

Ітэ, 1тк — тепловые токи эмиттерного и коллекторного переходов соответственно;

U3_tUk — напряжения на эмиттерном и коллекторном переходе соответствен но;

ліуггэ, тртк — модифицированные температурные потенциалы эмиттерного и коллекторного переходов соответ­ственно;

1э, 1к — эмиттерный и коллекторный токи соответственно;

1т — ток переноса;

Bn, Bi — нормальный и инверсный коэффициенты передачи тока в схеме с общим эмиттером.

Іп “ Дл іэд ; (7)

Іэ - Іэд + In ; (1)Ік “ -In . (9)

23 Система уравнений ГСТ имеет _ввд;

Ш * al • IJ3 ; <10)

IJ5 " a5*IJ3 ; (Ц)

IJ6 “ аб-ЫЗ , (12)

где ІІ1, ИЗ, Ij5, Tj6 — токи соответствующего гсТ;

al, aS, a6 — параметры, задающие коэффициенты передачи тока. іКо.ичина- ГОКа" аа-в-иснмогог пропорциональна

величине напряжения на сопротивлении

IJ2 - а2-ІДкі , (13)

где а2 — параметр, имеющий размернос_ть проводимости.

[Ш при а4. _Uri > из , <14)

где а4 — параметр, имеющий размерное^ проводимости;

Uta — напряжение на сопротивлении rj.

1д = 1тд-[ exp 1)] ' (15)

где 1тд — тепловой ток диода;

і/д — напряжение иа диоде;

лп^тд — модифицированный температ_{урныйпотенЦ}иал диода.

2. 5. Вольт-амперная характеристика ₍ваХ) источника тока J3 задана табличной функцией.

3. В набор параметров модели входят д) ЯЗ, Я5, Я6, Я7, R8, СВХ, Cl , С2, СЗ, al, a2, a4, <$5, тўтэі, Ітэі, Впі, ту>тэ2, Ітэ2, Вп2, ту>тк2, тртэЗ, Іт_кз_{( Ітз3>т(ртк4}

шу>тэ4, Ітк4, Ітэ4, Яп4, Яі4, ліу>тд, Ітд, _{а также} координаты Towej ВАХ источника тока J3.

Значения параметров нелинейных М5_делей оу микросхем серий 140, 153, 743 приведены в табл 1, 2, _а координаты точек ВАХ источника тока 13 приведены в табл. 3.Таблица 1