Использование моделей с h -параметрами

Использование моделей с h-параметрами

В главе 3 h-параметры для транзистора использовались, чтобы показать, как академическая модель для биполярного транзистора (BJT) обрабатывается в PSpice. В модели были использованы два зависимых источника Е и F. Когда эта схема получена в Capture, ее едва можно узнать, так как Е и F показаны как два четырехполюсника с входными полюсами слева и выходными справа. На рис. 3.7 усилитель ОЭ показан при входном сигнале в 1 мВ. Хотя на схеме был показан входной источник переменного напряжения, было указано, что мы могли бы обмануть PSpice, получив полезную информацию при анализе на постоянном токе (для точки покоя) и интерпретировав затем результаты для переменного тока. Это экономит время и усилия, если схема не содержит реактивных элементов. 

Мы можем теперь создать схему в Capture, дав этому проекту имя hparmod и использовав в нем источник постоянного напряжения V_s=1 мВ и резисторы R_s=1 кОм, R_i=1,1 кОм, R₀=40 кОм и R_L=10 кОм. Поскольку выходной ток F определяет ток базы I_b, входные полюса подключены последовательно с резисторами R_s и R_i и выходными полюсами источника Е, входные полюса компонента Е должны быть подключены параллельно резистору R₀, как и показано на схеме (рис. 15.20). При этом нет необходимости использовать V₀, как на рис. 3.7, поскольку эту роль выполняют выходные полюса источника Е. Установим следующие значения коэффициентов усиления: F=50 (для h_fe) и Е=2,5Е-4 (для h_re). Пронумеруйте узлы и подготовьте конфигурацию моделирования, используя имя hparmods и запросив анализ для получения параметров смещения. Должны быть установлены опции анализа .OP и «Calculate small-signal DC gain (.TF).» Используйте для входного источника имя V_s и для выходной переменной величину V(4).

Рис. 15.20. Модель в h-параметрах для биполярного транзистора BJT

Выполните моделирование и проверьте отсутствие ошибок. Если их нет, закройте выходной файл и используйте Word, чтобы распечатать сокращенную версию этого файла, как показано на рис. 15.21. Сравните ваши результаты с показанными на рис. 3.8. Полученные значения должны быть теми же, но нумерация узлов должна отличаться. Обратите внимание, что путем включения «проверки» с помощью команды .TF мы получили V(4)/V_Vs=-2,000Е+02 и входное сопротивление относительно V_Vs равным 2,0000Е+03 и выходное сопротивление относительно V(4) равным 8.400Е+03. Мы снова убеждаемся, что при использовании PSpice, как в главе 3, для анализа потребовалось значительно меньше времени, чем для анализа в Capture, при котором схема моделировалась более громоздким способом.

**** 10/02/99 20:25:15 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) **************

** circuit file for profile: hparmods

*Libraries:

* Local Libraries :

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file:

.lib nom.lib

*Analysis directives:

.OP

.TF V([4]) V_Vs

.PROBE

*Netlist File:

.INC "hparmod-SCHEMATIС1.net"

*Alias File:

**** INCLUDING hparmod-SCHEMATIC1.net ****

* source HPARMOD

F_F  4 0 VF_F 50

VF_F 3 5 0V

E_E  5 0 4 0 2.5E-4

R_RL 4 0 10k

R_Ro 4 0 40k

R_Ri 2 3 1.1k

R_Rs 1 2 1k

V_Vs 1 0 1mV

**** RESUMING hparmod-SCHEMATIC1-hpamods.sim.cir

**** .INC "hparmod-SCHEMATIC1.als"

INCLUDING hparmod-SCHEMATIC1.als ****

.ALIASES

F_F  F(3=4 4=0 )

VF_F F(1=3 2=5 )

E_E  E(3=5 4=0 1=4 2=0 )

R_RL RL(1=4 2=0 )

R_Ro Ro(1=4 2=0 )

R_Ri Ri(1=2 2=3 )

R_Rs Rs(1=1 2=2 )

V_Vs Vs(+=l -=0 )

_    _(1=1)

_    _(2=2)

_    _(3=3)

_    _(4=4)

_    _(5=5)

.ENDALIASES

**** RESUMING hparmod-SCHEMATIC1-hparmods.sim.cir ****

.END

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С

NODE  VOLTAGE  NODE VOLTAGE   NODE  VOLTAGE   NODE  VOLTAGE

( 1)  .0010    ( 2) 500.0Е-06 ( 3) -50.00E-06 ( 4) -.2000

( 5) -50.00E-06

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME  CURRENT

VF_F  5.000E-07

V_Vs -5.000E-07

TOTAL POWER DISSIPATION 5.00E-10 WATTS

**** VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES

NAME      E_E

V-SOURCE -5.000E-05

I-SOURCE  5.000E-07

**** CURRENT-CONTROLLED CURRENT SOURCES

NAME     F_F

I-SOURCE 2.500E-05

**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS

V(4)/V_Vs = -2.000E+02

INPUT RESISTANCE AT V_Vs = 2.000E+03

OUTPUT RESISTANCE AT V(4) = 8.400E+03

Рис. 15.21. Выходной файл для модели в h-параметрах

Упражнение по созданию графической схемы было, однако, поучительно, и анализ заслуживает внимания, по крайней мере, с этой точки зрения. Обратите внимание на строку файла псевдонимов для зависимого источника E_E:

E_E 5 0 4 0 2.5Е- 4

Первые два полюса (5, 0) — выходные полюсы, показывают расположение зависимого источника в схеме, в то время как входные полюсы (4, 0) указывают на управляющее напряжение (от которого зависит E) снимаемое с R₀. Зависимый источник F_F описан как

F_F 4 0 VF_F 50

Первые два полюса (4, 0) являются выходными полюсами, показывающими, где вводится в схему ток F. Входные полюсы включены в контур последовательно с компонентами, через которые проходит независимый ток (управляющий источником F). В команде F_F эта управляющая цепь показана именем источника напряжения в контуре. Контур, через который проходит ток I_b, включает также и напряжение Е, что ясно видно из схемы.

В перечне элементов (netlist) имеется команда ввода

VF_F 3 5 0V

Эта строка была сформирована программой, чтобы ввести в листинг источник И), который был необходим в схеме на рис. 3.7 вместе с листингом F, который использовался в PSpice.

Не забудьте, что наши результаты можно при желании представить в действующих значениях для переменных составляющих, и обратите внимание на следующее: ток через источник напряжения VF_F равен 5.000Е-07 А. Это ток базы. С помощью других известных значений это легко проверить:

Источники напряжения, управляемые напряжением, обозначенные на рис. 15.21 как V-SOURCE, задают напряжение на узле 3, равное -50 мкВ, а компонент I-SOURCE создает ток в выходном контуре F. Поскольку коэффициент усиления источника F равен 50, ток F=50I_b=25 мА. После деления между двумя сопротивлениями ток через RL равен (0,8·25)мкА=20 мкА. На рисунке этот ток направлен вверх, что нужно показать также и на вашей схеме. Напряжение на узле 4 равно (-20 мкА)(10 кОм)=0,2 В, что подтверждает значение, приведенное в выходном файле. Это отрицательное выходное напряжение, инвертированное относительно напряжения V_s.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.