PSPICE電子線路輔助相關(guān)設(shè)計

1、PSPICE電子線路輔助相關(guān)設(shè)計設(shè)設(shè) 計計 指指 標標 要要 求求確確 定定 電電 路路 方方 案案確確 定定 電電 路路 參參 數(shù)數(shù)選選 定定 分分 析析 方方 法法修修 改改 電電 路路 參參 數(shù)數(shù)修修 改改 電電 路路 方方 案案數(shù)數(shù) 學(xué)學(xué) 方方 法法C CA AC CA A實實 驗驗 方方 法法結(jié)結(jié) 果果性性 能能 滿滿 足足 要要 求求確確 定定 電電 路路輸輸出出結(jié)結(jié)果果輸輸入入電電路路的的拓拓撲撲信信息息和和元元件件特特性性解解方方程程求求數(shù)數(shù)值值解解確確定定器器件件模模型型并并處處理理建建立立電電路路方方程程時，時，IC規(guī)定的初始條件才起作用。規(guī)定的初始條件才起作用。V1V1V

2、2V2TRCTRCTRDTRDTFDTFDTFCTFCt tV(V)V(V)V1V1V2V2TRTRTDTDTFTFt tV(V)V(V)PERPERPWPWV(V)V(V)T1T1T2T2T3T3T4T4T5T5T6T6V1V1V2V2V3V3V4V4V5V5V6V6t t+ P18BC2 + P19C3 + P20A4 + .語句格式：.WCASE (analysis) (output variable) 例：.WCASE TRAN V(10) YMX.WCASE DC IC(Q6) YMAX VARY DEV.WASE AC VP(5，0) YMAX DEVICE RQ OUTPUT A

3、LL .WCASE 語句中的前三項(analysis) (output variable) 均與.MC語甸中的含意一樣,是任選項， 可沒有，也可選下列幾種：?.WASE 語句是對電路進行靈敏度和最壞情況分析。該語句是在參數(shù)變化時，對所選的分析多次運行,與.MC不同的是.WCASE每次運行只改變一個器件參數(shù)，而monte carlo統(tǒng)計分析是參數(shù)按指定的統(tǒng)計規(guī)律同時隨機的變化。由于.WCASE每次運行時可求出每個參數(shù)對輸出變量(波形)的靈敏度，在所有的靈敏度都得到后，在最后一次運行中使各個參數(shù)同時按容差范圍內(nèi)各自的最大變化量改變，這樣就進行了最壞情況分析了。如果器件參數(shù)有5個， .WCASE 開

4、始按參數(shù)的標稱值進行第一次分析，然后由各自容差分別改變一個參數(shù)共運行5次，最后進行最壞情況分析，所以.WCASE 共進行參數(shù)變量加二次等于7次分析。0R21kV11Vac0VdcR11kL110uH12L210uH12R51kV31Vac0Vdc-+-E1E0R41kR31kC11n0C21nL610uH12R61kL510uH12L410uH12L310uH12V41Vac0VdcR7500megC11n0C21nL610uH12R61kL510uH12L410uH12L310uH12V41Vac0VdcR8500megR91k1Vac0VdcC31n0R101kR111GV71Vac0Vd

5、c0V61Vac0Vdc0V81Vac0VdcL710uH12使用OFF項在直流計算時，可關(guān)斷所有對直流計算是截止的半導(dǎo)體器件。偏置點首先是假定被設(shè)定的器件都是在截止時得到的，收斂后再允許這些器件中有電流通過，以使它們的端電壓與實際相符，處于正常工作，然后繼續(xù)迭代至收斂。因此ONOFF項不影響偏置點的最終解，只影響對初始迭代的估計。所以，這種方法對非線性工作區(qū)是最有效。使用.NODESET語句 .NODESET 語句是節(jié)點電壓設(shè)置語句，用它可以對電路中某些節(jié)點設(shè)置初始電壓。在直流分析時將對予置節(jié)點接上設(shè)定的電壓源，進行迭代直至收斂，再將這些電壓源去掉繼續(xù)迭代直至收斂到最終解。因此該語句僅起幫助

6、收斂的作用并不影響直流偏置點的最終解。 放寬分析精確度收斂的最終判據(jù)是用相對誤差和絕對誤差來表示的，這些誤差直接反映了分析的精度。如果放寬了分析的精度也就放寬了收斂的條件。如果設(shè)置RELTOL0.02，ABSTOL10-10，VNTOL=10-4,且把ITL1設(shè)為300，這就比用它們的缺省值都大，即放寬了收斂條件，如果這時收斂了，就記下非線性元件控制節(jié)點的直流電壓值，并把這些節(jié)點的電壓用.NODESET語句設(shè)定記下的節(jié)點直流電壓值，然后恢復(fù)上述任選項的值，即提高分析精度，再運行一次，看是否收斂。使用UIC開關(guān) 在以上方法都不能使直流偏置點收斂時，使用開關(guān)UIC可作為最后的償試。該法獲得正確結(jié)果

7、的可能性約98。這種方法是在不用直流(DC)和交流(AC)分析時只進行瞬態(tài)分析，并用獲得的穩(wěn)態(tài)輸出值作為給節(jié)點進行電壓值設(shè)定，再按要求，重新進行所需的分析。 具體步驟如下：1、如果在輸入文件中有.OP和.AC語句，則去掉這些語句，只進行瞬態(tài)分析。去掉所有脈沖，指數(shù)或正弦輸入源。 2、設(shè)置合理的模擬時間。 3、使用.TRAN語句中的UIC開關(guān)，這將允許在沒有求解靜態(tài)工作點的情況下就進行瞬態(tài)計算。 4、對電路的輸入文件中的每一個非線性控制節(jié)點添加觀察項5、運行該分析。6、從輸出曲線圖中每一節(jié)點的輸出波形取值。將這些電壓值作為節(jié)點設(shè)置來決定每個非線性控制節(jié)點的初始電壓。7、重新加上所需要的獨立電源、

8、.OP和.AC語句。8、.TRAN語句中去掉UIC開關(guān),再開始分析。RsACdKID 為了模擬晶體管中的電荷存貯效應(yīng)采用電容模型來模擬。晶體管中的存貯電荷一部分是由PN結(jié)的空間電荷區(qū)存貯的，并用結(jié)勢壘電容來表示，另一部分是由于注入的少數(shù)載流子引起的，這部分電荷用注入的載流子電荷或擴散電容來表示。其中B-E結(jié)電容為： Cbe = B-E結(jié)電容= Ctbe + areaCjbeCtbe = 擴散電容 = tfGbetf = 有效度越時間 = TF(1+XTF(Ibe1/(Ibe1+areaITF)2eVbc/(1.44VTF)Gbe = B-E直流電導(dǎo) = (dIbe)/(dVb)Ibe = Ib

9、e1 + Ibe2Cjbe = CJE(1-Vbe/VJE)-MJE Vbe FCVJEB-C結(jié)電容為：結(jié)電容為：Cbc = B-C結(jié)電容結(jié)電容= Ctbc + areaXCJCCjbcCtbc =擴散電容擴散電容 = TRGbcGbc = B-C直流電導(dǎo)直流電導(dǎo) = (dIbc)/(dVbc) 考慮晶體管的準飽和效應(yīng)，在本征集電極和集電極串聯(lián)電阻之間加入了一個新的節(jié)點，并加上了受控電流源，二個受控電容分別用Qw和Qo，表示。如果模型參數(shù)RCO0，則準飽和效應(yīng)就考慮.Iepi = area(VO(Vt(K(Vbc)-K(Vbn)-ln(1+K(Vbc)/(1+K(Vbn)+Vbc-Vbn)/R

10、CO(|Vbc-Vbn|+VO)Qo = areaQCO( K(Vbc)-1-GAMMA/2 )Qw = areaQCO( K(Vbn)-1-GAMMA/2 )K(v) = (1+GAMMAe(v/Vt)1/2在模型參數(shù)中，直流特性由下列參數(shù)確定。VTO和BETA決定漏電流隨柵壓的變化，LAMBDA決定輸出電導(dǎo)，IS是兩個柵結(jié)的飽和電流。模型中還包括兩個歐姆電阻RD和RS。電荷貯存效應(yīng)由兩個柵結(jié)的非線性耗盡層電容模擬，該電容隨結(jié)電壓的-1/2冪變化并由零偏壓時CGS、CGD和結(jié)電勢PB所決定。 當VTO0，表明是耗盡型JFET，不論是N溝還是P溝，VTO0，表明器件是增強型JFET。直流模型I

11、g = 柵極電流 = area(Igs + Igd)Igs =柵源結(jié)的泄漏電流= In + IrKgIn = PN結(jié)傳輸電流 = IS(e Vgs/(NVt)-1)Ir = 復(fù)合電流 = ISR(e Vgs/(NRVt)-1)Kg = 產(chǎn)生因子 = (1-Vgs/PB)2+0.005)M/2Igd =柵漏結(jié)的泄漏電流= In + IrKg + IiIn = PN結(jié)傳輸電流 = IS(e Vgd/(NVt)-1)Ir =復(fù)合電流 = ISR(e Vgd/(NRVt)-1)Kg =產(chǎn)生因子 = (1-Vgd/PB)2+0.005)M/2Ii = 碰撞電流Ii = IdrainALPHAvdife-

12、VK/vdif 0 Vgs-VTO 0：Idrain = 0Vgs-VTO 0Idrain = BETA(1+LAMBDAVds)Vds(2(Vgs-VTO)-Vds) Vds Vgs-VTOIdrain = BETA(1+LAMBDAVds)(Vgs-VTO)2 0 Vgs-VTO VdsVds 0：僅需將上面公式中所有的源和漏對調(diào)一下即可。柵源PN結(jié)耗盡層電容Cgs = areaCGS(1-Vgs/PB)-M Vgs FCPB柵漏PN結(jié)耗盡層電容Cgd = areaCGD(1-Vgd/PB)-M Vgd FCPB電路元件靈敏度比較法針對電路特性求出組成該電路所有元件的靈敏度，而后去掉靈敏度

13、較低的元件，由剩下的元件組成的電路，就構(gòu)成原電路的簡化宏模型。電路元件短路、開路法這種方法是保證電路性能在不偏離給定范圍的前提下將原電路中元件短路或開路，達到簡化目的。該方法的具體做法如下：1、選定原電路中的某一元件，將其開路，計算出響應(yīng)；再將其短路，也計算出響應(yīng)。若其響應(yīng)超過容許的偏離，則說明這個元件不能首先開路或短路。若其響應(yīng)不超過容許范圍，則將其偏離記錄下來。2、對電路中每個元件都按上述方法進行計算。3、對所有元件開路和短路所造成的電路響應(yīng)的偏離進行比較，取其最小者，作為第一個被開路或短路的元件。4、將選出的第一個元件開路或短路后，再重復(fù)上述步驟，決定第二個，第三個能夠開路或短路的元件。直到再短路或開路元件時，響應(yīng)的容差就要超過規(guī)定值為止。用構(gòu)造法建立宏模型 用構(gòu)造法建立的宏模型，實際上是構(gòu)造一個另外的電路。該電路的端口特性與原電路的端口特性相同，但它要比原電路有較大程度的簡化。這種方法建立宏模型的步驟如下： 首先分析集成電路的內(nèi)部電路以明確各部分的功能，把功能塊分割成各子電路塊。而后以最簡單的方式通過R、l、C及受控源去模擬各功能塊子電路的功能，必要時也可采用盡可能少量的有源器件。最后以適當?shù)姆绞桨迅髯庸δ軌K連系起來組成整個集成電路的宏模型。直流特性宏模型該宏模型電路主要用來模擬失調(diào)電流、輸入偏置電流、失調(diào)電壓、差模和共模輸入電阻、電流增益、共模抑制比及輸