TPS76818在電路分析設(shè)計(jì)過(guò)程中,計(jì)算機(jī)仿真是一種非常有效的輔助手段。在眾多電路仿真軟件中,SPICE①是應(yīng)用最為廣泛的一種仿真程序。SPICE中二極管的模型是以物理工作原理構(gòu)造的,其大信號(hào)模型如圖3.6.1b所示。

二極管的SPICE模型，(a)二極管符號(hào) (b)大信號(hào)SPICE模型 (c)小信號(hào)SPICE模型

其中rs表示P區(qū)和N區(qū)體電阻,一般為幾歐到幾十歐。Cd為勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容的總和,且為非線性元件。電流源描述二極管的y~f特性,它們的

關(guān)系為

jD=rs(eD/nyr~1)         (3.6.1)

cd=JseJD/u+Cd/(1~up)m    (3.⒍2)

可見(jiàn)模型由8個(gè)參數(shù)確定,實(shí)際模型參數(shù)還包括反向擊穿電壓和電流等其他參數(shù),它們的含義和默認(rèn)值如表3.6.1所示。

二極管的SPICE模型主要參數(shù),tD 系simulation Programs wit11 1ntegratcd Circlit Emphasis之字頭,最早山關(guān)國(guó)加川大學(xué)伯克利分校于1970年開(kāi)發(fā).詳附錄A.

SPCE仿真仍題模型參數(shù),1N4148的參數(shù)反向飽和電流,發(fā)射系數(shù)體電阻建電勢(shì)

二極管的小信號(hào)SPIC E模型如圖c所示,此時(shí),rd就是3.4.2節(jié)中小信號(hào)模型中的動(dòng)態(tài)電阻,Cd則為靜態(tài)工作點(diǎn)o(7D、rD)下的電容,且為線性電容。

例SPE3.6.1 電路如圖3.4.9a所示,圖中R=10 kΩ,二極管選用1N4148,

且fs=10 nA,u=2o,對(duì)于vdD=10Ⅴ和vdD=1Ⅴ兩種情況下,求rD和df的值,并與使用理想模型、恒壓降模型和折線模型的手算結(jié)果進(jìn)行比較。

解:設(shè)置直流工作點(diǎn)分析,得到如下結(jié)果:

當(dāng)yDD=10v時(shí),JD=0.941 mA,yD=0.589Ⅴ;

當(dāng)yDD=1Ⅴ時(shí),rD=55,8 uA,%=0.442Ⅴ。

所得結(jié)果與例3,4.3中折線模型的計(jì)算結(jié)果最接近。

例SPE3,6.2 一限幅電路如圖3.4.10a所示,R=1 kΩ,yREF=3V,二極管及參數(shù)仍與例SPE3.6.1相同。(1)試?yán)L出電路的電壓傳輸特性vo=r(ef);

當(dāng)vdd=6sind(Ⅴ)時(shí),試?yán)L出vo的波形,并與使用理想模型(圖3,4.10d)和恒壓降模型(圖3.4.10e)分析的結(jié)果進(jìn)行比較。

解:設(shè)置直流掃描分析和瞬態(tài)分析(設(shè)輸入信號(hào)頻率為F=1 kHz),得到如圖3.6.2的結(jié)果。

仿真結(jié)果與例3.4.4恒壓降模型的分析結(jié)果很接近。

例SPE3.6,3 對(duì)于例3,5,2所設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電路,用直流偏移為12.8Ⅴ,振幅為0,8V,頻率為100 Hz的正弦信號(hào)源來(lái)模擬汽車(chē)電源yI,穩(wěn)壓管使用1N4739。試?yán)L出負(fù)載上電壓yL的波形,觀察電路的穩(wěn)壓特性。

解:由負(fù)載上的電壓和功率,得到負(fù)載電阻RL=(7L)2/PL=(9V)2/0,5W=162Ω。仿真電路的負(fù)載用RL替代。設(shè)置瞬態(tài)分析得到如圖3.6,3的結(jié)果。

由圖看出,yl波動(dòng)時(shí),yL波動(dòng)很小,基本上保持恒定。由圖b局部放大可知,當(dāng)yI在12~13.6V之間波動(dòng)1.6V時(shí),yL在8.9985~9.1121V之間波動(dòng)0.1136Ⅴ時(shí),穩(wěn)壓效果明顯。

二極管及其基本窀路,模型參數(shù)1N4148的參數(shù),零偏壓結(jié)電容,電容梯度因子渡越時(shí)間(壽命)絕對(duì)溫度,反向擊穿電壓,反向擊穿電流計(jì)數(shù)使能CEr 該信號(hào)和CEP做與運(yùn)算后實(shí)現(xiàn)對(duì)本芯片的計(jì)數(shù)控制,當(dāng)CEr・cEP=o,即兩個(gè)計(jì)數(shù)使能端中有0時(shí),不管有無(wú)CP脈沖作用,計(jì)數(shù)器都將停止計(jì)數(shù),保持原有狀態(tài);當(dāng)CR=PE=CEP=CET=1時(shí)處于計(jì)數(shù)狀態(tài),其狀態(tài)轉(zhuǎn)換與表6.5.5相同。與CEP不同的是,CEr還直接控制著進(jìn)位輸出信號(hào)rC,CEP和CFr的典型接法和作用將在例6.5.1中說(shuō)明。

計(jì)數(shù)輸出QⅣ(O3~q0) 計(jì)數(shù)器中4個(gè)觸發(fā)器的Q端狀態(tài)輸出。

進(jìn)位信號(hào)rC 只有當(dāng)CEr=1且0302Q1O0=1111時(shí),rC才為1,表明下一個(gè)CP上升沿到來(lái)時(shí)將會(huì)有進(jìn)位發(fā)生。

綜合上述功能可以得到74LⅤC161的典型時(shí)序圖,如圖6,5,15所示。圖中,當(dāng)清零信號(hào)CR=0時(shí),各觸發(fā)器置0,當(dāng)CR=1時(shí),若PE=0,在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖上升沿到來(lái)后,各觸發(fā)器的輸出狀態(tài)與預(yù)置的輸人數(shù)據(jù)相同。