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在介绍SPICE基础知识时介绍了最复杂和重要的电路描述语句#xff0c;其中就包括元器件描述语句。许多元器件#xff08;如二极管、晶体管等#xff09;的描述语句中都有模型关键字#xff0c;而电阻、电容、电源等…转载出处 http://dwenzhao.blog.sohu.com/105020153.html
在介绍SPICE基础知识时介绍了最复杂和重要的电路描述语句其中就包括元器件描述语句。许多元器件如二极管、晶体管等的描述语句中都有模型关键字而电阻、电容、电源等的描述语句中也有模型名可选项这些都要求后面配以.MODEL起始的模型描述语句对这些特殊器件的参数做详细描述。
电阻、电容、电源等的模型描述语句语句比较简单也比较容易理解在SPICE基础中已介绍就不再重复了二极管、双极型晶体管的模型虽也做了些介绍但不够详细是本文介绍的重点以便可以自己制作器件模型场效应管、数字器件的模型过于复杂太专业一般用户自己难以制作模型只做简单介绍。
元器件的模型非常重要是影响分析精度的重要因素之一。但模型中涉及太多图表特别是很多数学公式都是在WORD下编辑后再转为JEPG图像文件的很繁琐和耗时所以只能介绍重点。
一、二极管模型
1.1 理想二极管的I-V特性 1.2 实际硅二极管的I-V特性曲线折线 1.3 DC大信号模型 1.4 电荷存储特性 1.5 大信号模型的电荷存储参数Qd 1.6 温度模型 1.7 二极管模型参数表 二、双极型晶体管BJT模型
2.1 Ebers-Moll静态模型电流注入模式和传输模式两种 2.1.1 电流注入模式 2.1.2 传输模式 2.1.3 在不同的工作区域极电流Ic Ie的工作范围不同电流方程也各不相同 2.1.4 Early效应基区宽度调制效应 2.1.5 带Rc、Re、Rb的传输静态模型 正向参数和反向参数是相对的基极接法不变而发射极和集电极互换所对应的两种状态分别称为正向状态和反向状态与此对应的参数就分别定义为正向参数和反向参数。
2.2 Ebers-Moll大信号模型 2.3 Gummel-Pool静态模型 2.4 Gummel-Pool大信号模型拓扑结构与Ebers-Moll大信号模型相同非线性存储元件电压控制电容的方程也相同 2.5 BJT晶体管模型总参数表 三、 金属氧化物半导体晶体管MOSFET模型
3.1 一级静态模型Shichman-Hodges模型 3.2 二级静态模型大信号模型Meyer模型 3.2.1 电荷存储效应 3.2.2 PN结电容 3.3 三级静态模型 3.2 MOSFET模型参数表
一级模型理论上复杂有效参数少用于精度不高场合迅速粗略估计电路
二级模型可使用复杂程度不同的模型计算较多常常不能收敛
三级模型精度与二级模型相同计算时间和重复次数少某些参数计算比较复杂
四级模型BSIM适用于短沟道3um的分析Berkley在1987年提出 四、结型场效应晶体管JFET模型基于Shichman-Hodges模型
4.1 N沟道JFET静态模型 4.2 JFET大信号模型 4.3 JFET模型参数表 五、 GaAs MESFET模型分两级模型肖特基结作栅极 GaAs MESFET模型参数表 六、 数字器件模型
6.1 标准门的模型语句 .MODEL (model)name UGATE [模型参数]
标准门的延迟参数 6.2 三态门的模型语句 .MODEL (model)name UTGATE [模型参数]
三态门的延迟参数 6.3 边沿触发器的模型语句 .MODEL (model)name UEFF [模型参数]
边沿触发器参数
JKFF nff preb,clrb,clkb,j*,k*,g*,gb* JK触发器后沿触发
DFF nff preb,clrb,clk,d*,g*,gb* D触发器前沿触发
边沿触发器时间参数 6.4 钟控触发器的模型语句 .MODEL (model)name UGFF [模型参数]
钟控触发器参数
SRFF nff preb,clrb,gate,s*,r*,q*,qb* SR触发器时钟高电平触发
DLTCH nff preb,clrb,gate,d*,g*,gb* D触发器时钟高电平触发
钟控触发器时间参数 6.5 可编程逻辑阵列器件的语句
U name pld type (#inputs,#outputs) input_node* output_node#
(timing model)name (io_model)name [FILE(file name) text value]
[DATAradix flag$ program data$][MNTYMXDLY(delay select)value]
[IOLEVEL(interface model level)value] 其中pld type列表 (file name) text value JEDEC格式文件的名称含有阵列特定的编程数据 JEDEC文件指定时DATA语句数据可忽略 radix flag 是下列字母之一B 二进制 O 八进制 X 十六进制 program data 程序数据是一个数据序列初始都为0 PLD时间模型参数 七、 数字I/O接口子电路数字电路与模拟电路连接的界面节点SPICE自动插入此子电路 子电路名AtoDn和DtoAn在I/O模型中定义实现逻辑状态与电压、阻抗之间的转换。
7.1 N模型数字输入N模型将逻辑状态1 0 X Z转换成相对应的电压、阻抗。 数字模拟器的N模型语句 N name (interface)node (low level)node (high level)node (model)name DGTLNET(digital net)name (digital IO model)name [IS(initial state)] 数字文件的N模型语句 N name (interface)node (low level)node (high level)node (model)name [SIGNAME(digital signal)name [IS(initial state)] 模型语句 .MODEL (model)name DINPUT [(模型参数)]
模型参数表 7.2 O模型将模拟电压转换为逻辑状态1 0 X Z形成逻辑器件的输入级。 节点状态由接口节点和参考节点之间的电压值决定将该电压值与当前电压序列进行比较如果落在当前电压序列中则新状态与原状态相同如果不在当前电压序列中则从S0NAME开始检查第一个含有该电压值的电压序列可确定为新状态。如果没有电压序列包含这个电压值则新状态为状态未知。 数字模拟器的O模型语句 O name (interface)node node (model)name DGTLNET(digital net)name (digital IO model)name 数字文件的O模型语句 O name (interface)node node (model)name [SIGNAME(digital signal)name 模型语句 .MODEL (model)name DOUTPUT [(模型参数)]
模型参数表 八、 数学宏模型作为电路功能块或实验仪器插入电路系统中代替或模拟电路系统的部分功能有24种
8.1 电压加法器 8.2 电压乘法器 8.3 电压除法器 8.4 电压平方基本运算方程
8.5 理想变压器 8.6 电压求平方根方程
8.7 三角波/正弦波转换器三角波峰-峰值为2V其中CPI/2 8.8 电压相移 8.9 电压积分器 8.10 电压微分器 8.11 电压绝对值略
8.12 电压峰值探测器略
8.13 频率乘法器
8.14 频率除法器
8.15 频率加法器/减法器
8.16 相位探测器 8.17 传输线模拟信号延迟略8.18 施密特触发器 为避免不收敛不使用DC扫描将模型中加入PWL源产生缓变上升/下降斜波与瞬态分析效果相同8.19 电压取样-保持电路略8.20 脉冲宽度调制器略8.21 电压幅度调制器略8.22 电压对数放大器略8.23 N次根提取电路
8.24 拉氏变换略
九、系统方程宏模型可作为功能块代替某些未知的电路或不需要分析的电路插入电路中使电路系统的分析变得简单明了。
9.1 积分器子电路作为求解微分方程组的基本运算部件可在10MHz下工作
子电路描述文件* Integrator Subcircuit. Subckt int 1 2Gi 0 2 1 0 1uCi 2 0 1ufRo 2 0 1000MEG.ENDS INT9.2 电感型微分电路受控源G的控制电压为Vin输出电流i
9.3 电容型微分电路 9.4 网络函数的SPICE模型高阶网络函数可分解为几个较简单的一阶、二阶函数用级联和耦合结构来实现 十、非线性器件的模型10.1 电容型传感器检测元件是非线性电容 10.2 光敏电阻时变电阻 10.3 变容二极管压控电容 10.4 负值电感略10.5 负值电容略10.6 运算放大器略10.6.1 简单理想运算放大器电压控制电压源10.6.2 简单非理想运放宏模型10.6.3 精确运算放大器宏模型
