50042 (Модели аналоговых пассивных компонентов программного пакета MicroCAP-7)

Содержание

Введение

1. Резистор (Resistor)

2. Конденсатор (Capacitor)

3. Индуктивность (Inductor)

4. Взаимная индуктивность и магнитный сердечник (К)

5. Трансформатор (Transformer)

6. Линия передачи (Transmission line)

7. Диод (Diode) и стабилитрон (Zener)

Заключение

Список литературы

Введение

Все компоненты (аналоговые и цифровые), из которых составляется электрическая принципиальная схема, имеют математические модели двух типов:

• 1. Встроенные математические модели стандартных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, независимые и зависимые источники сигналов, вентили и др., которые не могут быть изменены пользователями; можно только изменять значения их параметров;

• 2. Макромодели произвольных компонентов, составляемые пользователями по своему усмотрению из стандартных компонентов.

В свою очередь встроенные модели подразделяются на две категории:

• простые модели, характеризуемые малым количеством параметров, которые можно указать непосредственно на схеме в виде атрибутов (например, модель резистора описывается одним – тремя параметрами, причем часть из них можно сделать на схеме невидимыми, чтобы не загромождать чертеж);

• сложные модели, характеризуемые большим количеством параметров, которые заносятся в библиотеки моделей (например, модель биполярного транзистора характеризуется 52 параметрами).

В программе МС7 используется двоякое описание моделируемого устройства: в виде чертежа его принципиальной электрической или функциональной схемы или в виде текстового описания в формате SPICE. Кроме того, при составлении принципиальной схемы часть параметров моделей компонентов задаются в виде их атрибутов и указываются непосредственно на схеме — такие модели будем называть моделями в формате схем. Остальные модели задаются в текстовом окне с помощью директив .MODEL и .SUBCKT по правилам SPICE — их так и будем называть моделями в формате SPICE. В программе МС7 модели всех полупроводниковых приборов, операционных усилителей, магнитных сердечников, линий передачи и компонентов цифровых устройств имеют формат SPICE.

В меню компонентов в раздел пассивные компоненты (Passive components) включены резисторы, конденсаторы, индуктивности, линии передачи, высокочастотные трансформаторы, взаимные индуктивности, диоды и стабилитроны.

Обратим внимание, что значения сопротивлений, емкостей и индуктивностей могут быть числом или выражением, зависящим от времени, узловых потенциалов, разности узловых потенциалов или токов ветвей, температуры и других параметров (причем непосредственная зависимость параметров от времени в программе PSpice не предусмотрена, здесь Micro-Cap явно лидирует).

1. Резистор (Resistor)

Формат схем МIСROCAP-7:

Атрибут PART: ;позиционное обозначение

Атрибут VALUE: [ТС=[,]] ;величина сопротивления

Атрибут MODEL: [имя модели]

Атрибут FREQ: [] — например 10*f*v(10), при этом значение атрибута FREQ заменяет значение атрибута VALUE при расчете режима по постоянному току и проведении АС-анализа (здесь f — частота), при расчете переходных процессов сопротивление резистора равно значению атрибута VALUE;

SLIDER_MIN — минимальное относительное значение сопротивления, изменяемого в режиме Dynamic DC с помощью движкового регулятора;

SLIDER_MAX — максимальное относительное значение сопротивления, изменяемого в режиме Dynamic DC с помощью движкового регулятора;

Сопротивление резистора, определяемое параметром , может быть числом или выражением, включающим в себя изменяющиеся во времени переменные, например 100+V(10)*2. Эти выражения можно использовать только при анализе переходных процессов. В режиме АС эти выражения вычисляются для значений переменных в режиме по постоянному току.

Рис. 1. Окно задания параметров резистора

Параметры, описывающие модель резистора в MICROCAP-7, приведены в табл. 1.

Таблица 1. Параметры модели резистора

Если в описании резистора опущено, то его сопротивление равно параметру в Омах. Если указано и в директиве .MODEL отсутствует параметр ТСЕ, то температурный фактор равен

TF = 1 + ТС1(Т – TNOM)+TC2(T – TNOM)²;

если параметр ТСЕ указан, то температурный фактор равен

TF =1,01^TCE(T-TNOM) .

Здесь Т — текущее значение температуры (указывается по директиве .TEMP); TNOM = 27 °С — номинальная температура (указывается в окне Global Settings).

Параметр может быть как положительным, так и отрицательным, но не равным нулю. Сопротивление резистора определяется выражением:

*R*ТF*МF,

где МF=1±/100.

Спектральная плотность теплового тока резистора рассчитывается по формуле Найквиста:

S_i(f)=4kT/*NM.

Для резисторов с отрицательным сопротивлением в этой формуле берется абсолютное значение сопротивления.

1. Конденсатор (Capacitor)

Формат схем МIСROCAP:

Атрибут PART:

Атрибут VALUE: [IC=]

Атрибут MODEL: [имя модели]

Атрибут FREQ: [] — например 10*SQRT(f), при этом значение атрибута FREQ заменяет значение атрибута VALUE при проведении АС-анализа (здесь f — частота), при расчете переходных процессов емкость конденсатора равна значению атрибута VALUE.

Емкость конденсатора, определяемая параметром , может быть числом или выражением, включающее в себя изменяющиеся во времени переменные, например 100+V(10)*0.002*TIME. Эти выражения можно использовать только при анализе переходных процессов. В режиме АС это выражение вычисляется для значений переменных в режиме по постоянному току.

Рис. 2. Окно задания параметров конденсатора

Параметры модели конденсатора приведены в табл. 2.

Таблица 2. Параметры модели конденсатора

Если в описании конденсатора опущено, то его емкость равна параметру в фарадах, в противном случае она определяется выражением

<значение>С(1 +VCV+VC2V²)[1 +TC1(T-TNOM)+TC2(T-TNOM)²].

Здесь V — напряжение на конденсаторе при расчете переходных процессов. При расчете частотных характеристик (режим АС) емкость считается постоянной величиной, определяемой в рабочей точке по постоянному току.

1. Индуктивность (Inductor)

Ф ормат схем МIСROCAP-7:

Атрибут PART: <имя>

Атрибут VALUE: [IС=]

Атрибут MODEL: [имя модели]

Атрибут FREQ: [] — например 10u*(F/100), при этом значение атрибута FREQ заменяет значение атрибута VALUE при проведении АС-анализа (здесь F — частота), при расчете переходных процессов индуктивность равна значению атрибута VALUE.

Индуктивность, определяемая параметром , может быть числом или выражением, включающее в себя изменяющиеся во времени переменные, например 100+I(L2)*2. Эти выражения можно использовать только при анализе переходных процессов. В режиме АС эти выражения вычисляется для значений переменных в режиме по постоянному току.

Параметры модели индуктивности приведены в табл. 3.

Таблица 3 Параметры модели индуктивности

Рис. 3. Окно задания параметров катушки индуктивности

Если в описании опущено , то индуктивность равна параметру в Генри, в противном случае она определяется выражением