Дж. Кеоун - OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

.MODEL <���имя модели> <���тип>

Например, запись

.MODEL D1 D

используется, чтобы определить модель диода. Запись D показывает, что применяется модель прибора из библиотеки PSpice. Библиотека содержит модели следующих типов приборов:

САР (конденсатор);

IND (катушка индуктивности);

RES (резистор);

D (диод);

NPN (биполярный транзистор типа npn );

PNP (биполярный транзистор типа pnp );

NFJ ( n -канальный полевой транзистор);

PFJ ( р -канальный полевой транзистор);

NMOS ( n -канальный MOSFET);

PMOS ( р -канальный MOSFET);

GASFET ( n -канальный GaAs MOSFET);

ISWITCH (ключ, управляемый током);

VSWITCH (ключ, управляемый напряжением);

CORE (нелинейный трансформатор с магнитным сердечником).

Более полная форма для команды, описывающей модель:

.MODEL <���имя модели> <���тип> [(<���имя параметра> = <���значение>)]*

Например, запись

.MODEL D1 D (IS = 1E-12 N=1.2 VJ=0.9 BV=10)

показывает, что один из 14 параметров диода имеет значение, отличающееся от заданного по умолчанию. Звездочка после скобок означает, что заключенные в них пункты могут повторяться. В приложении D приведен список всех библиотечных приборов, различных параметров их моделей и значения параметров, заданные по умолчанию.

9.1. Однополупериодный выпрямитель, показанный на рис. 9.1, имеет следующие параметры: IS= 1Е-9 A, VJ= 0,8 В, IBV= 1Е-6А и EG= 0,72 эВ. Выполните анализ, аналогичный описанному в тексте, и сравните результаты с полученными ранее. Какие различия в результатах можно увидеть?

9.2. Диодная схема, содержащая последовательно включенные источники постоянного и переменного напряжений, показана на рис. 9.29.

Рис. 9.29

Используйте при анализе встроенную модель диода. Задайте значения V= 0,8 В и R =1 кОм. Переменное напряжение задано синусоидальной функцией с амплитудой 0,2 В и частотой f =1 кГц.

а) Проведите анализ и получите в Probe графики напряжений v(2,1) и v(3). Проводит ли диод в течение всего периода? Проверьте и объясните результаты.

б) Проведите анализ при V= 0,6 В. Объясните результаты.

в) Проведите анализ при V =0,4 В. Объясните результаты.

9.3. На рис. 9.4 приведена ВАХ для встроенной модели диода. Получите характеристику для диода, параметры которого приведены в задаче 9.1. Опишите все различия в двух кривых.

9.4. Двухполупериодный выпрямитель с емкостным фильтром, использующим конденсатор с емкостью С= 25 мкФ, рассмотрен в тексте. Используйте аналогичный анализ, чтобы определить размах пульсаций и среднее значение выходного напряжения при С = 10 мкФ.

9.5. Схема, показанная на рис. 9.30, подобна схеме на рис. 9.12, за исключением того, что диод включен в обратном направлении. Проведите анализ при максимальном напряжении v i =12 В, частоте f =60 Гц и V R =8 В и получите входное и выходное напряжения. Попробуйте предсказать форму выходного напряжения и сравните предсказанные результаты с полученными в Probe.

Рис. 9.30

9.6. В схеме, приведенной на рис. 9.31, используются те же параметры, что и в задаче 9.5. Выходное напряжение снимается с последовательного соединения R и V R . Предскажите форму выходного напряжения, затем выполните анализ на PSpice и сравните результаты.

Рис. 9.31

9.7. Для схемы на рис. 9.32, содержащей встроенную модель биполярного транзистора, найдите напряжения и токи покоя. Установите h FE= 80 (BF=80 в команде .MODEL). Обратите внимание, что схема подобна схеме на рис. 3.1. Сравните результаты, полученные здесь, с приведенными в главе 3. Обратите внимание, что имеются существенные различия в результатах. Напряжение VA (рис. 3.2) составляет 0,7 В, что отражает типичное для реальных транзисторов значение напряжения V BE в активной области. При использовании встроенной модели выходной файл должен показать V BE= 0,806 В. Эти различия вызывают изменения в токе базы и других величинах, полученных в обоих случаях. Эта задача показывает одну из причин, по которым собственные модели (подобные рассмотренным в главе 3) часто предпочитают встроенным моделям.

Рис. 9.32

9.8. В схеме, показанной на рис. 9.33, получите стоковые характеристики полевого транзистора. Задайте изменение напряжения сток-исток V DS от 0 до 18 В с шагом в 0,2 В. Используйте встроенную модель для плоскостного полевого транзистора (JFET) с обозначением NJF (полевой транзистор с n -канальным переходом).

а) Используйте напряжение затвор-исток V GS =0 В. Найдите максимальный ток стока и напряжение отсечки.

б) Установите значение V GS=- 1 В и снова проведите анализ.

Рис. 9.33

9.9. На рис. 3.7 показана схема усилителя с общим эмиттером на биполярном транзисторе, использующая модель в h -параметрах. Если h -параметры не используются и для анализа выбирается встроенная модель, то на схеме должен быть показан источник питания V cc и цепи базового смещения. Полная схема может быть, например, такой, как на рис. 9.34. Используйте встроенную модель для биполярных транзисторов (BJT), установив h FF =50 (BF=50) и создав входной файл для определения коэффициента усиления по напряжению для низких частот. Анализ проведите на частоте 5 кГц. Сравните результаты с полученными при использовании модели в h -параметрах. Какой из методов предпочтителен для задач этого типа? Почему?

Рис. 9.34.

Эта глава знакомит читателя с использованием библиотечной модели биполярного транзистора (BJT), которая сравнивается с использованными ранее моделями в h -параметрах или с другими упрощенными моделями. В PSpice встроена универсальная модель для BJT, в которой используются параметры, приведенные в разделе «Q — биполярный транзистор» приложения D. Полезно рассмотреть как входную, так и выходную характеристики этой модели. Это позволит нам при необходимости использовать эту модель в различных схемах.