Аналоговая модель транзистора

Союз СоввтскмкСоцмалмстмчесимкРеспубпин РСКО ИДЕТ ЕЛЬСТВ 1) Дополннтел 2)Заявлено 0 авт. свид 80 (2 ) 2904958/18-24 С 06 6 7/48 Государственный квинтет СССР ао лелам нзабретеннй и открытий. 01. 82 Ьтоллетень Мання описания 23. 01 53) УД 681. 333.(72) Автор изобретения АЛО : Г 1 "Р 1 нисенк 1 Р ЦмР,т "1сЕ1 институт 71) Заявите ганрогскии радиотехниче им. В.Д.Калмыкова(54) АНАЛОГОВАЯ МОДЕЛЬ ТРАНЗИСТОР 5 устройство не познеквазистатичеснэистора и режимсных воздействиОднако указанное воляет моделировать кий режим работы тр насыщения при импул ях.(23) Прноритет -Изобретение относится к аналоговому моделированию и предназначенодля моделирования электронных схемна биполярных транзисторах.Известно устройство, содержащеетранзистор, коллектор которого подключен к коллекторному выводу устройства, эммитер.- к эммитерному,конденсаторы, включенные соответственно между коллекторным и базовым10выводами и эмиттерным и базовым выводами, дифференциальный усилитель,входы которого подключены параллельнорезистору, включенному между базойтранзистора и базовым выводом устройства, общий провод - к эммитерному выводу, выход через конденсаторподключен к базовому выводу устройства 11,Наиболее близким техническим решением к изобретению является аналоговая модель транзистора, содержащая транзистор, коллектор которого подключен к коллекторному выводу модели, а база через резистор - к базовому выводу модели, первый дифференциальный усилитель, входы которого подключены параллельно резистору,включенному между эммитером транзистора и эммитерным выводом устройства, об" щий вывод подключен к базовому выводу модели, первый выход через конденсатор подключен к эммитерному выводу модели, второй выход через последовательно соединенные диод и резистор подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к базе трэн" эистора и к резистору, второй вывод которого подключен к первому выводу второго дифференциального усилителя, первый вход которого подключен к ба" эовому выводу устройства, а второйвыход - ко входу ВП 1-сетки, общий вывод и выход которой подключен к базовому выводу модели, конденсаторы, включенные соответственно между эммитерным и базовым выводами и коллекторным и базовым выводами модели 21,В этом устройстве транзистор используется в качестве модели транзистора по постоянному току, конденсаторы служат для моделирования накопления )О заряда в р-.п-переходах, первый дифФеренциальный усилитель и конденсатор моделируют накопление заряда в базе в активном рещиме, а второй дифференциальный усилитель и КСС- и сетка - в режиме насыщения, Для моде лирования динамических характеристик транзистора используется метод заряда, который справедлив только в квазистатическом режиме работы транзистора, 26 т,е. когда характерные времена управляющих воздействий много больше времени пролета носителей через базу транзистора. Поэтому это известное устройство имеет недостаточную точ З ность, так как не позволяет моделиро" вать неквазистатический режим работы транзистора.Цель изобретения - обеспечение возможности моделирования неквазистатического режима работы транзистора и повышение точности моделирования,Поставленная цель достигается тем, что в аналоговую модель транзистора, содержащую первый и второй накопительные конденсаторы, первые обкладки которых объединены и подключены к базовому выводу модели, коллекторный вывод которой соединен со второй обкладкой первого накопительного конденсатора и подключен к коллектору первого усилительного резистора, база которого, соединена с первым выводом первого нагрузочного резистора и подключена к первому входу дифференциального усилителя, второй нагрузочнцй резистор и КСГ-сетку, введены второй усилительный транзистор, сумматор и источник тока, выходкоторого соединен со второй обкладкой второго накопительного конденсаТора, подключен к эммитеру второго усилительного транзистора и являетсяэммитерным выводом модели, первый вывод второго нагрузочного резисторасоединен с первым входом сумматораи подключен к коллектору второгоусилительного транзистора, база которого соединена со вторыми выводами первого и второго нагрузочных резисторов и подключена к базовому вы.воду модели, ммитер первого усилительного транзистора соединен с первым выходом КСС-сетки и подключенко второму входу диФференциальногоусилителя, выход которого соединенс первыми входами РСГ-сетки и первымвходом источника тока, второй входкоторого подключен ко второму выходуКСГ 1-сетки и ко второму входу сумматора, выход которого соединен со вторым входом КСС-сетки,На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит усилительныйтранзистор 1, конденсаторы 2 и 3,ЙСГ 1-сетку 4, состоящую из резисторов5, резисторов б и конденсаторовсумматор В, дифференциальный усилитель 9, источник 10 тока, резисторы11 и 12, усилительный транзистор 13,эммтерный вывод 14, базовый вывод15, коллекторный вывод 16.Устройство работает следующим об-.разом.Принцип моделирования основан надопущении о возможности разделенияструктуры транзистора на область базы и р-п-переходы, Для моделированияпереноса носителей в базе транзистора используется КСГ 1-сетка 4. Примене"ние сетки позволяет учесть задержкусигнала в базе, что принципиальнонеобходимо при моделировании транзистора в неквазистатическом режиме,Для моделирования эммитерного и коллекторного переходов используютсяэммитерный переход транзистора 1 иколлекторный переход транзистора 13.Транзисторы 1 и 13 используются также в качестве датчиков экспоненциальных зависимостей, необходимых длязадания граничных условий на границах йСГ 1-сетки 4.Следует подчеркнуть, что предлагаемая аналоговая модель транзистора имеет замедленные в К раз по сравнению с моделируемым транзистором динамические характеристики.Иасштабный коэффициент по времени К может быть произвольным, например 10 . Это позволяет испольэовать модель для макетирования быстродействующих схем в замедленном в К раз масштабе по времени, что значительно снижает требования к монтажу маl90029применением в качестве него составного транзистора.Конденсаторы 2 и 3 моделируютбарьерные емкости р-п-переходов, Ихемкость в К раз больше соответствующих емкостей моделируемого транзистора,На постоянном токе характеристики модели очень точно совпадают с характеристиками моделируемого транзистора, поскольку для моделирования граничных условий и Р -.й-переходов используются вольт-амперные характеристики реальных транзисторов.При этом характеристики модели в 1динамическом режиме определяются параметрами КСС-сетки 4 и конденсаторов 2, 3 и подобны характеристикаммоделируемого транзистора в масштабе К,ОПо сравнению с известныйи предлагаемое устройство позволяет моделировать неквазистатический режим работы транзистора.Неквазистатические модели позволяют моделировать более широкий классэлектронных схем и повысить точностьмоделирования динамических характеристик в 3-5 раз и более.Применение аналоговой модели припроектировании интегральных схем позволяет получить существенный экономический эффект. Так, аналоговый компьютер, состоящий из 20 аналоговыхмоделей транзисторой такой же стоимости, как и предлагаемая модель,стоит примерно 4 тыс. руб. Затратына машинный анализ электронной схемы из 20 транзисторов при стоимостимашинного времени 50 руб за час сос 40тавляют 150 руб. Таким образом, стоимость аналогового компьютера полностью окупается после анализа на нем27 схем, в то время как стоимостьанализа на ЦВМ сохраняется постоян 4 эной, равной 150 руб, на схему.формула изобретенияАналоговая модель -ранзистора,содержащая первый и второй накопительныФ конденсаторы, первые обкладки которых обьединены и подключены к базовому выводу модели, коллекторный вывод которой соединен со второй обкладкой первого накопительного конденсатора и подключен к коллектору первого усилительного транзистора, база которого соединена с первым выводом первого нагрузочного резистора и подключена к первому входу дифференциального усилителя, второй нагрузоцный резистор и КС 6-сетку, отличающаяся тем, что,с целью повышения точности моделирования, в нее введены второй усилительный транзистор, .сумматор и истоц. ник тока, выход которого соединен со второй обкладкой второго накопительного конденсатора, подключен к эммитеру второго усилительного транзистора и является эммитерным выводом модели, первый вывод второго нагрузочного резистора соединен с первым входом сумматора и подключен к коллектору второго усилительного транзистора, база которого соединена со вторыми выводами первого и второго нагрузочных резисторов и подключена к базовому выводу модели, эммитер первого усилительного транзистора соединен с первым выходом КСС-сетки и подключен ко второму входу дифференциального усилителя, выход которого соединен с первыми входамиКСС-сетки и источника тока, второйвход которого подключен ко второмувыходу КСС-сетки и ко второму входусумматора, выход которого соединенсо вторым входом КСС-сетки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гаммел, Нерфи, Квазианалоговый метод анализа цепей. ТНИЭР, 1967, т. 55, й 10, с. 119- 120.2. Патент США Мф 3480864,кл, 324-158, опублик, 1969 прототип).900297 Составитель В. РыбиРедактор Н.Пушненкова Техред Т.Маточка Корректор Л.Ше каз 12184/ писно 11303 город, ул. Проектная,или ат Тираж 731 ИПИ Государственно по делам изобретен Москва, Ж, Рауш о комитета СССРй и открытий кая наб., д. 4/