Дж. Кеоун - OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей
.LIB ".zener.lib"
Она ссылается на новую локальную библиотеку, используемую в этом проекте. Листинг для диода:
D_D 0 2 D1N750 D_D D(1=0 2=2)
Идентифицируйте первый и второй полюсы. Первый полюс диода — анод (узел 0), второй полюс — катод (узел 2). Вспомним, что на графике по оси X отложено напряжение на узле 2 относительно земли V(D:2). Ток на оси Y графика выведен как положительный и представляет собой ток при обратном смещении.
Теперь можно получить решение для более сложной схемы, чем приведенная схема с зенеровским диодом при Bv=3,6 В. Например, для моделирования симметричного ограничителя на базе лавинных диодов (рис. 9.14), вы можете вернуться к проекту zener, добавить необходимые и удалить все лишние компоненты и затем провести анализ, аналогичный рассмотренному выше.
Другой способ изменения напряжения пробоя зенеровских диодов
В предыдущем примере использовался диод D1N750 с измененным напряжением пробоя. Программа Capture предлагает другие средства изменения параметров компонентов с помощью библиотеки breakout. Чтобы иллюстрировать это свойство, начните новый проект с именем zenerd. Схема будет содержать источник постоянного напряжения V1=12 В, R=880 Ом и новый компонент из библиотеки breakout.olb, который вы должны сделать доступным, добавив эту библиотеку в ваш проект. Выберите компонент DbreakZ, который является моделью зенеровского диода, поместите его в соответствующее место схемы и выберите Edit, PSpice Model. Появится окно OrCAD Model Editor, и на левой панели Model Name вы увидите имя модели Dbreak. Введите под ним новое имя модели: Dz3_5. В правой панели окна вы увидите
.model Dbreak D Is=1e-14 Cjo=.1pf Rs=.1
Замените эту строку следующей записью:
.model Dz3_5 D (Is=800.5E-18 Rs=.25 Ikf=0 N=1 Xti=3 Eg=1.11 Сjo=175p
+M=.5 516 Vj=.75 Fc=.5 Isr=1.859n Nr=2 Bv=3.5 Ibv=20.245m
+Nbv=1.6989)
Новая модель breakout показана на рис. 17.11 вместе со схемой. В окне Model Editor выберите File, Save. Обратите внимание, что имя диода на рисунке также заменено на Dz3_5. Подготовьте моделирование на PSpice с именем Zenerd1, затем предусмотрите линейную вариацию по V1 от -1 до 12 В с шагом в 0,05 В.
Рис. 17.11. Модель для зенеровского диода с параметрами, изменяемыми по прерыванию в процессе моделирования (breakout model)
Выполните моделирование и задайте по оси X переменную V(D1:2). Получите график I(R1). Сравните его с графиком на рис. 17.12, на котором напряжение зенеровского пробоя равно 3,5 В. В выходном файле на рис. 17.13 показаны параметры модели диода, идентифицированного как Dz3_5.
Рис. 17.12. Характеристика зенеровского диода при Bv = 3,5 В
**** 10/13/99 09:27:17 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) ***************
** circuit file for profile: Zenerd1
*Libraries:
* Local Libraries :
.LIB ".zenerd- lib"
* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file:
.lib nom.lib
* Analysis directives:
.DC LIN V_V1 -1V 12V 0.05V
.PROBE
*Netlist File:
.INC "zenerd-SCHEMATIC1.net"
*Alias File:
**** INCLUDING zenerd-SCHEMATIC1.net ****
* source ZENERD
D_D1 0 2 Dz3_5
R_R1 1 2 880
V_V1 l 0 12V
**** RESUMING zenerd-schematic1-zenerd1.sim.cir ****
.INC "zenerd-SCHEMATIC1.als"
**** INCLUDING zenerd-SCHEMATIC1.als ****
.ALIASES
D_D1 D1(1=0 2=2 )
R_R1 R1(1=1 2=2 )
V_V1 V1(+=1 -=0 )
.ENDALIASES
**** RESUMING zenerd-schematic1-zenerd1.sim.cir ****
.END
WARNING -- Library file E:SPICEzenerd.lib has changed since index file zenerd.ind was created.
WARNING — The timestamp changed from Wed Oct 13 09:24.441999 to Wed Oct 13 09:27:04 1999.
Making new index file zenerd.ind for library file zenerd.lib Index has 2 entries from 1 file(s).
** circuit file for profile: Zenerd1
**** Diode MODEL PARAMETERS
Dz3_5
IS 800.500000Е-18
ISR 1.859000E-09
BV 3.5
IBV .020245
NBV 1.6989
RS .25
СJO 175.000000E-12
VJ .75
M .5516
Рис. 17.13. Выходной файл для зенеровского диода при Bv = 3,5 В
Анализ шума
В типичной схеме переменного тока шум вызывается хаотическим движением молекул в резисторах, диодах и транзисторах. Это свойство заложено в модели резисторов и полупроводниковых компонентов, используемых в PSpice. В качестве примера создадим в Capture новый проект с именем selfbs. Введите схему, показанную на рис. 17.14. Используйте компонент типа VAC для источника величиной 10 мВ и компонент Q2N3904 для транзистора. При выборе транзистора измените его коэффициент усиления, задав hFE=100, для чего, выбрав из главного меню Edit, PSpice Model, измените значение Bf на 100.
Рис. 17.14. Транзисторный усилитель, для которого проводится анализ шума
Подготовьте моделирование на PSpice с именем selfbs1. Установите для анализа шума (ас sweep/noise) логарифмическую вариацию от 10 Гц до 100 МГц (в PSpice записывается 100MegHz) с шагом 20 точек на декаду. Проверьте поле Noise Analysis Enabled. Псевдоним выходного узла Vout должен быть введен как «V(Vout)», а входным узлом для схемы будет выход источника переменного напряжения Vs. Используйте интервал 100 и щелкните OK.
Проведите моделирование на PSpice и получите график V(ONOISE), затем добавьте ось Y и получите график V(INOISE). Сравните ваши результаты с показанными на рис. 17.15. Обратите внимание, что в полезном диапазоне работы схемы, вблизи от нашей типовой частоты 5 кГц, шум на выходе равен 171,6 нВ, в то время как шум на входе составляет 1,136 нВ. Последнее значение не является шумом самого источника Vs, но представляет собой усиленный бесшумной схемой шум от эквивалентного источника, включенного на входе. Шум эквивалентного источника учитывает суммарный эффект от шума всех компонентов схемы и частотную характеристику усилителя.
Рис. 17.15. Результаты анализа шума для транзисторного усилителя
Чтобы увидеть влияние последнего фактора, желательно снять и саму частотную характеристику. Для этого можно получить графики входного и выходного напряжений. Они могут быть получены аналогично. Получите эти графики в выбранном диапазоне частот, использовав на сой раз V(Vout) и (V Vs:+). Как показано на рис. 17.16, при типичной рабочей частоте в 5 кГц величина выходного напряжения равна 1,51 В при величине входного напряжения в 10 мВ. Можно также видеть, что выходное напряжение падает при низких и высоких частотах.
Рис. 17.16. Частотная характеристика усилителя ОЭ
На рис. 17.17 показаны только перечень компонентов, псевдонимы и параметры смещения. Остальная часть выходного файла показана на рис. 17.18. Анализ шума сведен в таблицы только для f=10 Гц и f=1 МГц. Это определяется установкой интервала «100» в анализе шума. Если бы вместо этого было установлено значение «10», то таблица анализа шума включала бы частоты, равные 10,316 Гц, 1,316 кГц и так далее, создав 36 страниц в выходном файле. Если значение интервала установить равным 20, таблица анализа шума будет включать следующие частоты: 10, 100 Гц, 1, 10 кГц и далее соответственно.
**** 09/04/99 20:29:50 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) **************
** circuit file for profile: Selfbs1
*Libraries:
* Local Libraries : .LIB
".selfbs.lib"
* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini files
.lib nom.lib
*Analysis directives:
.AC DEC 20 10Hz 100MegHz
.NOISE V([VOUT]) V_VS 100
* PROBE
*Netlist File:
.INC "selfbs-SCHEMATIC1.net"
* Alias File:
**** INCLUDING selfbs-SCHEMATIC1.net ****
* source SELFBS
R_Rin VOUT 0 9.4k
R_RE 6 0 220
R_RC 4 5 9.4k
R_R2 3 0 3.3k
R_R1 4 3 40k
R_Rs 1 2 50
V_Vs 1 0 DC 0V AC 10mV
Q_Q1 5 3 6 Q2N3904
C_C2 6 0 15uF
C_C3 5 VOUT 15uF
C_Cb 2 3 15uF
V_VCC 4 0 12V
**** RESUMING selfbs-SCHEMATIC1-Selfbs1.sim.cir ****
.INC "selfbs-SCHEMATIC1.als"
**** INCLUDING selfbs-SCHEMATIC1.als ****
.ALIASES
R_Rin Rin(1=VOUT 2=0 )
R_RE RE(1=6 2=0 )
R_RC RC(1=4 2=5 )
R_R2 R2(1=3 2=0 )
R_R1 R1(1=4 2=3 )
R_Rs Rs(1=1 2=2 )
V_Vs Vs(+=1 -=0 )
Q_Q1 Q1(c=5 b=3 e=6 )
С_C2 C2(1=6 2=0 )
C_C3 C3(1=5 2=VOUT )
С_Cb Cb(1=2 2=3 )
V_VCC VCC(+=4 -=0 )
.ENDALIASES
**** RESUMING selfbs-SCHEMATIC1-Selfbs1.sim.cir ****
.END
**** BJT MODEL PARAMETERS
Q2N3904
NPN
IS 6.734000E-15
BF 100
**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
