150
умолчанию полагается d = 0;
DIFD(u,v[,d]) – cравнение значений двух логических u и v во всех дискретных точках при расчете переходных процессов. DIFA присваивается значение 1, если во всех точках значения функций отличаются друг от друга, в противном случае присваивается 0. В течение первых d секунд после начала расчета переходных процессов сравнение не проводится. Параметр d необязательный, по умолчанию полагается d = 0.
151
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 — НЕКОТОРЫЕ ШАБЛОНЫ ЦЕЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ, ВСТРОЕННЫЕ В ПРОГРАММУ MICROCAP
High_X – нахождение абсциссы наибольшего значения графика функ-
ции;
High_Y – нахождение ординаты наибольшего значения графика функ-
ции;
Low_X – нахождение абсциссы наименьшего значения графика функ-
ции;
Low_Y – нахождение ординаты наименьшего значения графика функ-
ции;
Peak_X – нахождение абсциссы графика функции, которое соответствует N-ому локальному максимуму функции;
Peak_Y – нахождение ординаты графика функции, которое соответствует N-ому локальному максимуму функции;
Period – нахождение N-ого периода выражения Y. Период вычисляется как разность абсцисс последовательности точек, проходящих через среднее значение Y;
Valley_X – нахождение абсциссы графика функции, которое соответствует N-ому локальному минимуму функции;
Valley_Y – нахождение ординаты графика функции, которое соответствует N-ому локальному минимуму функции;
X_ Range – нахождение диапазона (размаха) по оси абсцисс значений аргумента при изменении значений функции от Y_Low до Y_High;
Y_Range – нахождение диапазона (размаха) по оси ординат значений функции на промежутке от X_Low до X_High.
152
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 – ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
КАФЕДРА КОНСТРУИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА РАДИОАППАРАТУРЫ (КИПР)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10
«ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗИОННОЙ ЕМКОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА»
по дисциплине «Общая электротехника и электроника — 2»
Выполнил студент группы 230-1
__________ А.В.Умников 26 апреля 2012 г.
Проверил доцент каф. КИПР
__________ Д.В.Озёркин « »________ 2012 г.
Томск, 2012
153
Цели работы
1.Исследование зависимости диффузионной емкости полупроводниковых диодов от внешнего напряжения.
2.Приобретение навыков моделирования электронных схем во временной области.
3.Составление символических выражений для определения дифференциальных характеристик в MicroCAP.
Лабораторное задание №1.
Условие. Требуется исследовать зависимость диффузионной емкости полупроводникового диода КД105Б от изменяющегося во времени прямого напряжения. Переменный сигнал представляет собой положительное пилообразное напряжение амплитудой 1В и постоянной составляющей 0В. Длительность переднего и заднего фронтов равны по 0.5 с; период повторения импульсов – 1 с.
Выполнение. Для использования математической модели полупроводникового диода КД105Б был подключен файл my_diode.lib.
Полупроводниковый диод КД105Б включен в прямом направлении последовательно с токоограничивающим резистором R и источником импульсного напряжения E (рисунок 1).
Рисунок 1 – Схема включения полупроводникового диода для измерения диффузионной емкости
Задание характеристик импульсного сигнала проведено в интерактивном режиме. Согласно исходным данным параметры импульсного источника равны: V1 = 0; V2 = 1; TD = 0; TR = 0.5; TF = 0.5; PW = 0; PER = 1. Форма входного сигнала – пилообразное напряжение – соответствует введенным данным (рисунок 2).
Рисунок 2 – Входной сигнал
154
Перед выполнением анализа во временной области были заданы следующие параметры моделирования:
—временной диапазон – 1 с;
—временной шаг – 0.01 с.
Выражение для диффузионной емкости диода C dQ запишем как dU
DEL(Q(VD))/DEL(V(2)), где Q(VD) – заряд на диоде VD; V(2) – потенциал контрольной точки 2 или напряжение на диоде; DEL – встроенная дифференциальная функция MicroCAP.
Таблица параметров для построения графиков выглядит следующим образом:
P |
X Expression |
Y Expression |
1 |
V(1) |
DEL(Q(VD))/DEL(V(2)) |
2 |
TIME |
DEL(Q(VD))/DEL(V(2)) |
3 |
TIME |
I(VD) |
4 |
TIME |
V(2) |
4 |
TIME |
V(1) |
Результаты исследования диффузионной емкости полупроводникового диода представлены на рисунке 3.
а) – зависимость диффузионной емкости от входного напряжения; б) – временная зависимость диффузионной емкости; в) – временная зависимость тока через диод; г) – временные зависимости входного напряжения (1) и напряжения на диоде (2)
Рисунок 3 – Результаты исследования диффузионной емкости
155
На первом графике можно наблюдать петлю гистерезиса, которая характеризует сначала накопление неравновесного заряда в p— и n-областях, а затем процесс рекомбинации, зависящий от времени жизни неравновесных носителей заряда.
На втором графике представлена временная зависимость изменения диффузионной емкости диода. В режиме электронного курсора измеренное максимальное значение диффузионной емкости СДИФ составило около 14 нФ.
На третьем и четвертом графиках представлены, соответственно, временные зависимости тока и напряжения на диоде (вместе со входным сигналом). При этом максимальное значение тока составляет 42 мА; максимальное значение напряжения на диоде 0.58 В.
Для случая, когда длительность импульса входного сигнала намного превышает время диффузии носителей заряда сквозь базу, диффузионная емкость определяется как:
C ДИФ |
q |
I , |
|
kT |
|||
где q – заряд электрона; k – постоянная Больцмана; T – температура в градусах Цельсия; I – значение прямого тока через диод; — время жизни носителей заряда в базе диода.
Определим время жизни носителей заряда, учитывая, что в данном случае максимальные значения диффузионной емкости и тока равны СДИФ = 14 нФ и I = 42 мА, соответственно:
С |
ДИФ |
kT 14 10 9 1.38 10 |
23 27 |
7.8 10 |
10 c 0.78нс . |
|||
qI |
1.6 10 19 |
42 10 3 |
||||||
Выводы по лабораторному заданию №1. Анализируя совместно все четыре полученные зависимости можно сделать следующий вывод. В области малых прямых напряжениях (менее 0.5 В), когда диод «закрыт», изменение прямого напряжения не приводит к образованию диффузионной емкости. В этой области напряжений процессы рекомбинации доминируют над процессами накопления неравновесного заряда в p— и n-областях структуры. Начиная со значения прямого напряжения 0.5 В, когда диод начинает «приоткрываться», процессы рекомбинации уже не состоянии нейтрализовать накопленный заряд, поэтому начинает проявлять себя диффузионная емкость диода.
Лабораторное задание №2
……………………
Ответы на контрольные вопросы
1.Чем определяется постоянная времени диода? Она определяется временем пролета неосновных носителей заряда через базу диода.
2.…………………………………………………………..
156
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 – СООТВЕТСТВИЕ УСЛОВНЫХ ГРАФИЧЕСКИХ ОБОЗНАЧЕНИЙ НЕКОТОРЫХ ЭРЭ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ
Таблица |
||||
Обозначения, принятые в |
Обозначения, принятые в Mi- |
|||
ЕСКД |
croCAP |
|||
Название ЭРЭ |
Символ по- |
Условное |
Символ по- |
Условное |
зиционного |
графическое |
зиционного |
графическое |
|
обозначения |
обозначение |
обозначения |
обозначение |
|
Общий провод- |
— |
— |
||
ник |
||||
Резистор посто- |
R |
R |
||
янный |
||||
Резистор пере- |
R |
R |
||
менный |
||||
Конденсатор по- |
C |
C |
||
стоянный |
||||
Конденсатор по- |
||||
стоянный поля- |
C |
C |
||
ризованный |
||||
Катушка индук- |
L |
L |
||
тивности |
||||
Диод выпрями- |
VD |
D |
||
тельный |
||||
Стабилитрон |
VD |
D |
||
Биполярный |
VT |
Q |
||
транзистор n—p—n |
||||
Биполярный |
VT |
Q |
||
транзистор p—n—p |
||||
Полевой транзи- |
||||
стор с p—n пере- |
VT |
J |
||
ходом и n— |
||||
каналом |
||||
157
Продолжение таблицы
Обозначения, принятые в |
Обозначения, принятые в |
|||
ЕСКД |
MicroCAP |
|||
Название ЭРЭ |
Символ по- |
Условное |
Символ по- |
Условное |
зиционного |
графическое |
зиционного |
графическое |
|
обозначения |
обозначение |
обозначения |
обозначение |
|
Полевой транзи- |
||||
стор с p—n пере- |
VT |
J |
||
ходом и p— |
||||
каналом |
||||
МДП-транзистор |
||||
с встроенным n— |
VT |
M |
||
каналом |
||||
МДП-транзистор |
||||
с встроенным p— |
VT |
M |
||
каналом |
||||
МДП-транзистор |
||||
с индуцирован- |
VT |
M |
||
ным n-каналом |
||||
МДП-транзистор |
||||
с индуцирован- |
VT |
M |
||
ным p-каналом |
||||
Линия задержки |
Т |
Т |
||
Элемент питания |
GB |
V |
||
158
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 – НЕКОТОРЫЕ СООБЩЕНИЯ ОБ ОШИБКАХ, ВЫДАВАЕМЫЕ ПРОГРАММОЙ MICROCAP 7
В этом Приложении приведены некоторые сообщения об ошибках, возникающие при моделировании в программе MicroCAP 7, а также их краткое толкование. Список сообщений об ошибках упорядочен по алфавиту.
1.Can’t find label in V(…). Не найдена метка в символическом выражении V(…).
Ошибка возникает из-за несоответствия позиционного обозначения ЭРЭ на схеме и позиционного обозначения в символическом выражении, когда оно записывается в таблице диалоговых окон DC Analysis Limits, AC Analysis Limits или Transient Analysis Limits.
Ошибка может также возникнуть, если в символическом выражении содержится указание на несуществующую на схеме контрольную точку.
2.Expecting ‘…’ Parameter: … Text: … Ожидается ‘…’ в параметре
…в тексте….
Сообщение возникает, когда в математической модели ЭРЭ формата SPICE содержится недопустимый символ или синтаксическая ошибка. При этом вместо символов «многоточие» будут присутствовать ожидаемый символ, название параметра и начальный фрагмент описания математической модели. Следует перейти к файлу библиотеки математических моделей и исправить указанную ошибку.
3.Failed to converge in specified number of iterations in time=0. Пре-
кращение сходимости за указанное число итераций в нулевой момент времени.
Ошибка, возникающая при работе вычислительных алгоритмов программы MicroCAP. Возможных причин может быть несколько: неправильно изображенная схема, неверно заданные номиналы, неверно заданные параметры моделирования в диалоговых окнах DC Analysis Limits, AC Analysis Limits или Transient Analysis Limits.
4.Floating point ‘overflow’. Переполнение разрядов в ячейках оперативной памяти при работе с числами с плавающей запятой.
Ошибка возникает в случае, когда в схеме встречаются (намеренно или случайно) бесконечно малые или бесконечно большие числовые значения. Часто причина ошибки заключается в неправильном использовании стандартных суффиксов MicroCAP для обозначения кратных и дольных единиц.
5.Illegal character in label ‘…’. Непредусмотренная буква в метке ‘…’.
Ошибка возникает, если в позиционных обозначениях ЭРЭ на схеме используются буквы русского алфавита.
6.Illegal temperature. Непредусмотренная температура.
Ошибка возникает при указании бесконечно малой (менее -273 С) или бесконечно большой температуры окружающей среды.
159
7. Illegal time range. Непредусмотренный временной диапазон.
Ошибка возникает при неправильном указании временного диапазона в диалоговом окне Transient Analysis Limits.
8.Inductor/voltage source loop found. Найдено короткое замыкание источника напряжения или катушки индуктивности.
Ошибка возникает, когда на схеме какой-либо проводник шунтирует источник напряжения или катушку индуктивности.
9.Matrix singular. Единичная матрица.
Ошибка возникает, когда при расчете по постоянному току в вычислительном алгоритме Ньютона-Рафсона появляется единичная матрица. Такой результат следствие неправильно заданных номиналов ЭРЭ или неправильно изображенной электрической схемы.
10. Missing model statement ‘…’. Отсутствующее наименование математической модели.
Ошибка возникает либо при ошибочном написании имени математической модели, либо при отсутствии таковой в библиотеки математических моделей.
11. Need at least two values for ‘SIN’. Нужно по крайней мере два зна-
чения для задания синусоидального сигнала.
Обычно ошибка возникает при отсутствии параметров синусоидального источника напряжения или тока при попытке провести моделирования во временной области. Подобное сообщение может появляться при отсутствии параметров у других источников сигнала (импульсных, экспоненциальных, кусочно-линейных и т.д.).
12. No Model Name Given. Математической модели ЭРЭ не дано наименование.
Ошибка, характерная при размещении на поле чертежа многопараметрических ЭРЭ, описание которых содержится в математических моделях.
13. Node … has no DC path to ground. Узел не имеет соединения по постоянному току с общим проводником.
Ошибка возникает при неправильном соединении проводниками ЭРЭ. Возможны следующие случаи: разрыв проводника в электрической цепи, наличие на схеме несоединенных выводов ЭРЭ, параллельнопоследовательное соединение подряд нескольких емкостей (приводит к появлению электрического узла без гальванической связи с остальной схемой).
14. Source not found. Источник не найден.
Ошибка возникает при указании в диалоговых окнах DC Analysis Limits, AC Analysis Limits или Transient Analysis Limits на несуществующий источник напряжения или тока.
15. The AC signal magnitudes of all sources in this circuit are zero. Ам-
плитуды переменного сигнала всех источников в этой схеме равны нулю.
Обычно ошибка возникает, если не указана амплитуда переменного сигнала в источнике напряжения или тока при попытке провести моделирование в частотной области.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
|
Author | Topic: Problem importing models into Micro-Cap (Read 5137 times) |
0 Members and 1 Guest are viewing this topic. |
|
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
SOO |
|
1 |
|
26.02.2016, 20:58. Показов 6417. Ответов 3
Доброго времени суток. Ситуация такая: решил я помучить MicroCap v10 с целью изучения схемотехники, нашел схему колебательного контура попроще(та которая — Классика жанра) http://rodyokot.ru/stort/analog/bugs/03/ собственно отрисовал ее в MicroCap, т.к. у меня значения C1=5u и L1=15u, то после рассчетов у меня получилась частота колебательного контура f=18386Гц => T=1/18386=54us, поэтому когда я захотел увидеть, что за колебания у меня получились я в Transient analaysus выставил значение 100u для времени просмотра, после чего получил то, что на картинке http://файлообменник.рф/vomt8alb3iqn.html.
__________________ |
Programming Эксперт 94731 / 64177 / 26122 Регистрация: 12.04.2006 Сообщений: 116,782 |
26.02.2016, 20:58 |
3 |
0 / 0 / 0 Регистрация: 07.02.2106 Сообщений: 3,113 |
|
26.02.2016, 21:34 |
2 |
Не выкладывайте картинки на порнообменники. По схеме.
0 |
SOO |
|
26.02.2016, 23:08 |
3 |
Попробывал сделать как вы написали, в случае с импульсным источником питания колебания идут, НО частота колебаний не совпадает с рассчитанными мягко говоря(T=1us получается при рассчитанной 56us) в случае если убираю C3 и делитель напряжения получается пила, НО амплитуда колебаний измеряется в фемто вольтах, что тоже не есть гуд. |
0 / 0 / 0 Регистрация: 07.02.2106 Сообщений: 3,113 |
|
26.02.2016, 23:12 |
4 |
При С1=С2=15p и L=15u получается период 110ns. Симуляция была на транзисторе BC846B. (PSPICE)
0 |
Вообще мне кажется преподаватели редко пишут книги именно для радиолюбителей.
ПАПА, интересно, а что хотелось бы видеть в книге «Мicro-Cap для радиолюбителей»?
Поправьте, если не прав. Радиолюбители в литературе хотят в первую очередь набор готовых рецептов. Сответственно, большая часть радиолюбительских книг — это описание схем и принципов их работы (часто очень упрощенное), а также методик сборки и настройки, предполагающих, что человек не обладающий большими знаниями в области электроники воспользуется этими методиками и получит более-менее работоспособный вариант схемы. А Micro-Cap — это не инструмент для настройки, а инструмент для исследования схемы, результаты использования которого часто дают больше вопросов, чем ответов. Чтобы этим инструментом пользоваться, его сначала нужно изучить. И это сразу выбрасывает книги по симуляторам из ниши радиолюбительской литературы.
Для себя проблему написания книги «Micro-Cap для радиолюбителей» вижу в противоречии: Micro-Cap как инструмент исследования сложнее, чем большая часть радиолюбительских схем. И грамотное пользование этим инструментом требует серьезных объяснений методики использования этой программы. Вот и получается, что либо объясняешь, как работает схема, либо как все это правильно моделировать. Либо это будут обрывочные сведения, пригодные для только выбранной задачи, а при попытках промоделировать что-то другое могут понадобиться другие сведения. А если описывать все и подробно — многотомник получится, который никто не рискнет издавать и вряд ли кто возьмется читать.
У меня периодически возникают мысли собрать в одной книжке описание основных узлов электронных схем с примерами моделирования. Но по прикидкам объем получается громадный. Например, краткое описание моделирования 11 схем в книге о Micro-Cap9 занимает 30 страниц (без описания принципа работы схем). С описанием работы и иллюстрациями получится явно не менее 4 страниц на схему. Рассмотреть целесообразно не менее 300 схем (чтобы хоть в общих чертах рассмотреть основные направления электроники). Плюс хотя бы краткое описание Micro-Cap (явно меньше 100 страниц не получится). Итого — 1300 страниц минимум. Это уже двухтомник получается.
А по-хорошему, это должно быть что-то типа «Искусства схемотехники» (Хорвиц, Хилл (с)), но только с примерами моделирования, которые удвоят объем. Итого — 4 тома.
Написать это вполне реально (года два работы). Вопрос только, будет ли это покупаться. Я, лично, очень сомневаюсь. Вряд ли это кому-то, кроме студентов, надо, а они не очень-то раскошелятся на дорогое объемное издание. Плюс пиратство.
В общем, написать книгу для радиолюбителей можно. Остается узнать, что там хотят видеть радиолюбители, поскольку я это не очень представляю.