第七章Pspice與器件模型

1、第七章 Pspice與器件模型 第七章 Pspice與器件模型 7.1 Pspice實(shí)例分析實(shí)例分析 7.2 器件模型應(yīng)用器件模型應(yīng)用 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題第七章 Pspice與器件模型 7.1 Pspice實(shí)例分析實(shí)例分析 7.1.1 Spice簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 Spice(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校以Pederson教授為首的計(jì)算機(jī)輔助集成電路設(shè)計(jì)小組開發(fā)的，經(jīng)過(guò)不斷的完善和改進(jìn), 從20世紀(jì)70年代末開始, Spice向全世界推廣?，F(xiàn)在, Spice已成為大學(xué)、 研究機(jī)構(gòu)和公司普遍采用的電路分析

2、程序, 甚至把它當(dāng)作了一種標(biāo)準(zhǔn)。 第七章 Pspice與器件模型 Spice在計(jì)算中采用了精確半導(dǎo)體器件模型、 稀疏矩陣等技術(shù), 在數(shù)學(xué)和物理上的概念非常清晰并具有很高的精確度, 良好的通用性, 并能模擬不同類型的電路。 但目前Spice還存在以下一些不足:(1) Spice用網(wǎng)表的文本方式輸入電路的描述。要構(gòu)造一個(gè)網(wǎng)表, 設(shè)計(jì)者首先要數(shù)出電路的所有節(jié)點(diǎn), 然后建立文件去描述電路的連接和元件值。 為此, 用戶首先要學(xué)會(huì)使用計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和文件編輯器, 還要掌握各種專用命令。所以開始階段用戶會(huì)感到不便。 第七章 Pspice與器件模型 (2) 模擬電路要求的精度高, 所以Spice 中所建模型

3、要精確， 模型參數(shù)的賦值也必須非常準(zhǔn)確，結(jié)果造成Spice中某些元件有幾十個(gè)參數(shù)。這里所說(shuō)的模型參數(shù)不同于器件出廠時(shí)的手冊(cè)參數(shù), Spice所給的是反映器件內(nèi)部物理特性的一些參數(shù)。 在使用時(shí), 要用戶自行提供這些參數(shù)是很困難的, 通常情況下只好用Spice程序的缺省值代替, 這往往會(huì)導(dǎo)致分析結(jié)果不準(zhǔn)確。 (3) Spice程序的運(yùn)行有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不收斂的情況, 這就要求用戶對(duì)被分析的電路工作原理極為熟悉, 并仔細(xì)地編制網(wǎng)表, 恰當(dāng)?shù)剡x擇時(shí)間步長(zhǎng), 以避開可能出現(xiàn)的不收斂的情況。 第七章 Pspice與器件模型 7.1.2 Pspice簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介Pspice采用與Spice基本相同的計(jì)算方法, 其輸入

4、輸出的文件格式也與Spice 2的格式一致, 應(yīng)該說(shuō)是Spice軟件的改進(jìn)版本。 與以前的版本相比,它增加了庫(kù)模型, 還新增加了行為模型和蒙特卡羅(容差)分析。 Pspice運(yùn)行于Windows 下, 其優(yōu)良的圖形界面不但改變了人工編制網(wǎng)表的文本輸入方式, 也大大降低了電路圖輸入的工作量。 Pspice和Spice一樣, 都具有直流分析、 交流分析、 大信號(hào)瞬態(tài)分析等功能。 Pspice軟件主要由以下幾個(gè)部分組成： 第七章 Pspice與器件模型 (1) 電路圖輸入模塊Schematics； (2) 電路分析模塊Pspice； (3) 圖示化分析結(jié)果查看模塊Probe； (4) 器件模型參數(shù)提

5、取模塊Parts。 Pspice適用于分析模擬電路和數(shù)字電路, 但主要用于模擬電路的分析和波形分析。 可分析電路的規(guī)模與所使用微機(jī)的性能有關(guān), 一般可分析具有幾百個(gè)元器件的電路。 第七章 Pspice與器件模型 輸入電路圖時(shí)必須要有器件庫(kù)，一般來(lái)說(shuō)Pspice軟件本身帶有幾十種元器件庫(kù)， 也可以通過(guò)各種途徑(網(wǎng)上)獲取一些新的器件庫(kù)。要注意的是庫(kù)有兩種： 一種是符號(hào)庫(kù)，存放的是器件的形狀，封裝形式等信息，其后綴名是SLB和PLB；還有一種是物理庫(kù)，包含器件的物理信息，其后綴名是LIB。只有當(dāng)同時(shí)具有這兩種庫(kù)時(shí)才可以進(jìn)行模擬。如： opamp為運(yùn)算放大器的庫(kù)， 在.lib目錄里有opamp.sl

6、b和opamp.lib這兩種庫(kù)文件。 所以選用opamp庫(kù)內(nèi)運(yùn)放元件構(gòu)成的電路是可以模擬的。而在lib目錄下只有XC4000p.plb這一個(gè)庫(kù)文件，這個(gè)庫(kù)由于沒(méi)有包含器件物理信息的物理庫(kù)， 是不能用來(lái)做模擬的（一般被用來(lái)繪制PCB板原理圖）。 第七章 Pspice與器件模型 另外，不同工藝線的Spice模型參數(shù)會(huì)有一些差異， 所以在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)前應(yīng)先選好要去流片的工藝線，從廠家索取Spice模型文件， 并根據(jù)這個(gè)文件建自己的庫(kù)。建庫(kù)要用到Parts程序，具體操作在后面說(shuō)明。由于無(wú)法知道Pspice自帶的庫(kù)采用的工藝，也不能改變它的參數(shù)，如MOS晶體管的溝道寬度、長(zhǎng)度，雙極型晶體管的發(fā)射區(qū)面積等

7、。所以要進(jìn)行具體的集成電路設(shè)計(jì)用系統(tǒng)自帶的庫(kù)是不夠的。 第七章 Pspice與器件模型 7.1.3 Pspice的使用的使用用Pspice進(jìn)行電路模擬，首先應(yīng)繪制待模擬電路的電原理圖。較高版本的電路圖輸入軟件支持層次設(shè)計(jì)和多頁(yè)面的設(shè)計(jì)， 可以把元器件用線、總線和端口連接起來(lái)。也可以在電路圖上放置文字說(shuō)明、改變器件的屬性、 用標(biāo)簽來(lái)區(qū)分連線及總線等。畫電路圖前先要把需要的庫(kù)調(diào)出，在Options菜單下選中Editor Configuration子菜單時(shí)會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，利用這個(gè)對(duì)話框配置好元器件庫(kù)的路徑。配置好庫(kù)路徑后， Pspice會(huì)把在設(shè)置路徑下的所有庫(kù)都調(diào)進(jìn)來(lái)。如果要另外添加或刪除庫(kù)， 可

8、以在對(duì)話框里單擊Library Settings ，在彈出的對(duì)話框里選擇。 第七章 Pspice與器件模型 具體的輸入方法，因版本不同會(huì)有少許差異。例如對(duì)Pspice 8.0而言， 可在Draw菜單下執(zhí)行Get New Part(取元器件)、 Wire （畫連線）等。 這些常用命令都被放在工具欄上，使用起來(lái)很方便。使用Edit菜單下的Attributes 命令或雙擊元器件， 可以修改該元器件的參數(shù)。例如，電容器的模型參數(shù)意義如下： 模型參數(shù) 單位 缺省值 參數(shù)的意義C F 1 電容因子VC1 V 0 線性電壓系數(shù)VC2 V 0 平方電壓系數(shù) TC1 0 線性溫度系數(shù) TC2 0 平方溫度系數(shù)

9、第七章 Pspice與器件模型 在Pspice中可以采用不同的比例后綴來(lái)表示數(shù)據(jù)， 如下列數(shù)據(jù)在Pspice中完全等效： 1.05E6 1.05MEG 1.05E3K 0.00105G數(shù)據(jù)的單位應(yīng)位于比例后綴之后, 如:1E-3V，10MV等。 在完成電路圖的輸入后,還要把激勵(lì)源加到電路上， 才能模擬電路。 所有的激勵(lì)源都在SOURCE.SLB和SOURCSTM.SLB庫(kù)里。 較新版本的Pspice中有一個(gè)激勵(lì)信號(hào)編輯器叫 Stimulus Editor。 在電路圖的適當(dāng)位置放置SOURCSTM庫(kù)里的VSTIM（電壓激勵(lì)源），ISTIM（電流激勵(lì)源）或DIGSTIM(數(shù)字激勵(lì)源)， 再雙擊要編

10、輯的激勵(lì)源，就會(huì)彈出Stimulus Editor窗口。在這個(gè)激勵(lì)編輯器窗口中可以編輯瞬態(tài)分析的激勵(lì)波形。 第七章 Pspice與器件模型 如果沒(méi)有 Stimulus Editor可以直接調(diào)用SOURCE庫(kù)里的激勵(lì)器件，如VSIN、 VPULSE等， 通過(guò)編輯這些器件的屬性， 也可以改變激勵(lì)的參數(shù)。 完成上面的工作并在Analysis 菜單下經(jīng)Electrical Rule Check（電氣規(guī)則檢查）無(wú)誤后， 即可用Create Netlist生成網(wǎng)表, 準(zhǔn)備開始電路分析。 生成網(wǎng)表和電路分析，這兩步也可以不做。在設(shè)置好要分析的項(xiàng)目，如直流分析、交流分析、瞬態(tài)分析等后，直接進(jìn)行模擬，計(jì)算機(jī)就會(huì)

11、在內(nèi)部進(jìn)行批處理自動(dòng)完成相應(yīng)的操作。 在電路分析過(guò)程中， 如發(fā)生錯(cuò)誤, 可在Analysis菜單下選擇Examine Output查看存在的錯(cuò)誤, 然后再對(duì)電路圖進(jìn)行修正。 第七章 Pspice與器件模型 1. 交流分析與噪聲分析交流分析與噪聲分析交流分析主要分析電路在交流小信號(hào)情況下的頻率特性。 在Sweep Parameters欄中輸入要分析的起始頻率和終止頻率, 以及在這個(gè)頻段內(nèi)要分析的頻率數(shù)。在AC Sweep Type欄中選擇頻率增加為線性、倍頻程或十倍頻。在Noise Analysis欄中的Output Voltage為輸出電壓, 它可以是某一節(jié)點(diǎn)的輸出電壓, 如V(5), 也可以

12、是跨在兩節(jié)點(diǎn)間的輸出電壓, 如V(4,5)。 I/VSource為某獨(dú)立電流源或電壓源的名稱, 將會(huì)對(duì)該電源處的等效輸入噪聲進(jìn)行計(jì)算。 該處所指的電源本身并不是一個(gè)噪聲發(fā)生器, 僅表示計(jì)算等效輸入噪聲的位置。 選擇Noise Enable 使噪聲分析“使能”(有效), 選擇Enable使以上所有分析“使能”。 第七章 Pspice與器件模型 2. 直流分析直流分析直流分析主要分析電路的直流特性。在Swept Var.Type欄中選擇電壓源、溫度、電流源、模型參數(shù)或Global參數(shù), 輸入器件名稱、模型類型、模型名和參數(shù)名。在Sweep Type欄中選擇作為激勵(lì)源的電源值增加方式為線性、 倍頻程

13、、 十倍頻或數(shù)值列表, 輸入起始值、終止值和增量步長(zhǎng)值。如果選擇了數(shù)值列表方式, 在Value欄中列出數(shù)值?？蛇x擇Nested Sweep進(jìn)行嵌套掃描。 選擇Enable使直流分析生效。 第七章 Pspice與器件模型 3. 蒙特卡羅分析和最壞情況分析蒙特卡羅分析和最壞情況分析蒙特卡羅分析是對(duì)電路所選擇的分析(直流、 交流、 瞬態(tài))進(jìn)行了多次運(yùn)行后,進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析。 第一次運(yùn)行是用所有元器件的標(biāo)稱值進(jìn)行運(yùn)算的。 而以后的運(yùn)行, 則是根據(jù)每個(gè)模型語(yǔ)句內(nèi)對(duì)各個(gè)元器件模型參數(shù)的容差規(guī)定, 隨機(jī)選取在其容差限度內(nèi)偏離其標(biāo)稱值的不定值進(jìn)行的運(yùn)算。 將各次運(yùn)行結(jié)果同第一次運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行比較, 得出由于元器件

14、的容差而引起輸出結(jié)果偏離的統(tǒng)計(jì)情況。 第七章 Pspice與器件模型 在MC Runs欄中輸入運(yùn)行次數(shù), 其取值范圍為21000。 選擇分析類型和要輸出的變量名。在MC Options欄中, List顯示出每次運(yùn)行中的有關(guān)模型及其模型參數(shù)。Output(輸出說(shuō)明)中的輸出說(shuō)明為下列幾種形式之一:(1)None: 不產(chǎn)生輸出; (2)All: 產(chǎn)生所有輸出; (3)First: 只產(chǎn)生第一輪中的n次運(yùn)行的輸出; (4)Every: 產(chǎn)生每輪中的n次運(yùn)行的輸出; (5)Runs: 僅產(chǎn)生所列出的運(yùn)行次數(shù)的輸出; (6)在*Value中輸入。 設(shè)置好后， 單擊OK 按鈕使該設(shè)置生效。 第七章 Psp

15、ice與器件模型 4. 瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析主要分析電路在接通電源后的一個(gè)短暫時(shí)間內(nèi)的行為。 在Transient Analysis欄中填入打印步長(zhǎng)、終止時(shí)間等。 Detailed Bias Pt被選擇時(shí), 可以打印出偏置工作點(diǎn)的細(xì)節(jié); Skip initial transient solution 被選擇時(shí), 則在瞬態(tài)分析之前不必計(jì)算偏置工作點(diǎn)。 傅利葉分析用來(lái)計(jì)算瞬態(tài)分析結(jié)果的直流分量和基頻每n次諧波頻率的傅利葉分量。要進(jìn)行傅利葉分析, 先在傅利葉分析欄中輸入基頻值、諧波數(shù)和輸出變量, 輸出變量可以是某節(jié)點(diǎn)的電壓, 也可以是兩節(jié)點(diǎn)之間的電壓, 還可以是通過(guò)某獨(dú)立電壓源的電流。選擇Ena

16、ble Fourier使傅利葉分析“使能”。單擊OK按鈕使瞬態(tài)分析生效。 第七章 Pspice與器件模型 以上是為進(jìn)行各種分析而進(jìn)行的Setup設(shè)置。 設(shè)置完后, 選擇Simulate即可進(jìn)行電路模擬, 輸出數(shù)據(jù)放在.DAT文件中。如設(shè)置了Auto Rrn Probe, 則運(yùn)行完P(guān)spice后將會(huì)自動(dòng)運(yùn)行Probe(測(cè)試結(jié)果顯示窗口)。 在Markers菜單下，選擇Make Voltage /Level(標(biāo)志電位)、 Make Voltage Differential(標(biāo)志電壓差)、 Make Current into Pin（標(biāo)志流入節(jié)點(diǎn)電流）等菜單項(xiàng)后，鼠標(biāo)會(huì)變成像探針一樣的圖標(biāo)。把探針圖

17、標(biāo)放在電路圖的節(jié)點(diǎn)上，就可以在Probe窗口中看到對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的電壓、 電流波形。 第七章 Pspice與器件模型 下面是Probe的使用方法:Probe菜單中有：File、 Edit、 Trace、 Plot、 View、 Tools、 Windows、 Help等命令。在File菜單下選 Open 命令可以打開以前模擬過(guò)的波形。從Trace菜單下選擇Add命令可以增加要觀察圖形曲線的測(cè)試點(diǎn), 這些曲線可以是電路中各處的電流或電壓值, 也可以是含有這些電流和電壓值的表達(dá)式。同Markers菜單里的功能類似，但是Markers較為直觀，而這里的功能則較為強(qiáng)大。 第七章 Pspice與器件模型 Pl

18、ot菜單含有改變圖形范圍、增添Y軸坐標(biāo)以及是否使用對(duì)數(shù)坐標(biāo)軸等命令。View菜單含有放大、縮小、還原、重繪、區(qū)域放大等命令。Tools菜單含有顯示光標(biāo), 尋找最大、最小值, 尋找峰點(diǎn)、 谷點(diǎn)，將圖形復(fù)制到剪貼板等命令。 以上介紹的是電路模擬的基本過(guò)程。如果用戶在系統(tǒng)提供的元器件庫(kù)中找不到合適的元器件, 就需要自己添加元器件或自己建庫(kù)。注意，這里建立的庫(kù)是符號(hào)庫(kù)，后綴名是SLB,不能進(jìn)行Pspice模擬。在主菜單File下選擇Library Edit命令就可以編輯原有庫(kù)或創(chuàng)建一個(gè)新庫(kù)。 選擇Edit Library 命令后， 將彈出一個(gè)新窗口， 新窗口的菜單中有：File、Edit、Graphi

19、cs、Part、 Packaging、 View、 Options、 Windows和Help命令。 第七章 Pspice與器件模型 進(jìn)入Library Edit后, 可以看見窗口內(nèi)有一虛線工作框。 工作框左上角有一小方框表示原點(diǎn)，原點(diǎn)與繪制電路圖時(shí)元器件的放置位置有關(guān)。先用Graphics中的Bbox命令改變工作框大小, 然后再用Graphics菜單下的各種命令在工作框內(nèi)繪制元器件符號(hào), 用Edit菜單下的各種命令進(jìn)行修改。 繪制完畢后可以用File菜單下的Save命令將它作為一個(gè)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ), 也可以用Part菜單下的Save to Library 命令將單個(gè)器件增添到某一庫(kù)中。 第七章 Ps

20、pice與器件模型 Pspice的另一個(gè)重要組成程序是Parts程序。Parts程序的作用是將來(lái)自廠家的器件參數(shù)通過(guò)運(yùn)算轉(zhuǎn)換成電路分析中所要用到的模型參數(shù), 并可存入到元器件庫(kù)中。 進(jìn)入Parts程序窗口后， 選擇File菜單下Open/Create Library命令可以打開并編輯一個(gè)現(xiàn)有的庫(kù)或者新建一個(gè)庫(kù)。在Part菜單下用New 命令可新建一個(gè)模型，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框， 在這個(gè)對(duì)話框中填寫待建新模型的名字以及模型的類型。 類型如下： 第七章 Pspice與器件模型 (1) BJT(NPN) N型雙極型晶體管(2) BJT(PNP) P型雙極型晶體管(3) Core 磁芯(4) Diod

21、e 二極管(5) IGBT(NChannel) 絕緣柵雙極型晶體管(6) JFET(NChannel) N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 (7) JFET(PChannel) P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 (8) Opamp 運(yùn)算放大器 (9) Power MOSFET(NMOS) N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管 (10) Power MOSFET(PMOS) P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管 第七章 Pspice與器件模型 (11) Volt.Comparator 電壓比較器(12) Volt.Reference 電壓參考源(13) Volt.Regulator 穩(wěn)壓源 在選擇完新模型的名稱和類型后，會(huì)彈出一個(gè)新窗口。該窗口的左側(cè)描述器

22、件的行為特性，如雙極型晶體管的EB、CB結(jié)電容, 增益帶寬, 值, 閾值電壓等。雙擊窗口中列出的項(xiàng)目，就可以在對(duì)話框中描述這些器件特性，然后選中Extract菜單下的Parameters就可以把給出的特性描述轉(zhuǎn)化成器件的參數(shù)。右邊的窗口直接填寫器件的參數(shù)，在這里雙擊列出來(lái)的參數(shù)項(xiàng)，可以將模型參數(shù)填到對(duì)話框里。在Parts 菜單下通過(guò)用Import 命令導(dǎo)入文件的方式也可以產(chǎn)生新的模型。 第七章 Pspice與器件模型 7.1.4 Pspice模擬實(shí)例模擬實(shí)例 下面以一個(gè)TTL“與非門”的六管單元電路為例, 介紹Pspice的模擬過(guò)程及其結(jié)果。 首先進(jìn)入Schematics, 按圖7-1給出的T

23、TL“與非門”六管單元電路圖, 在Draw菜單下選擇Get Newpart放置元器件, 選擇Wire繪制連線, 。電路圖繪制完畢并正確形成網(wǎng)表后, 即可進(jìn)行各種分析。 第七章 Pspice與器件模型 圖7-1 TTL“與非門”六管單元電路 V2Q1_2R1Q1_1R24 kR5R4Q2R30.5 kR6Q6Q3Q4Q500V15 V00BFS17/MC1 k0.1 k3 k0.25 k第七章 Pspice與器件模型 1. 直流分析直流分析分析電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和直流傳輸特性。以信號(hào)源V2作為激勵(lì)源, 填寫直流分析對(duì)話框：DC Sweep選擇Swept Var； Type為Voltage Sour

24、ce； Sweep Type選擇Linear。在Name欄填入V2; 分析范圍從05 V, 步長(zhǎng)為0.1 V。 最后選中Enabled, 使本直流分析“使能”。 觀察電路輸出點(diǎn)(Q-5管的集電極)波形, 可得如圖7-2所示模擬結(jié)果曲線。 直流傳輸特性的高低電平轉(zhuǎn)折點(diǎn)約在1.3 V附近。 第七章 Pspice與器件模型 圖7-2 直流傳輸特性曲線V(V2)V(Q4e)V-V22.0 V4.0 V6.0 V5.0 V0 V0 V第七章 Pspice與器件模型 2. 交流分析交流分析交流分析是對(duì)電路交流小信號(hào)特性的分析, 所有獨(dú)立電源都可以作為交流信號(hào)源。因?yàn)槭切⌒盘?hào)分析, 分析程序在電路的直流偏置

25、點(diǎn)附近把器件作線性化處理。 因此各獨(dú)立電源的交流輸入信號(hào)只能是小信號(hào)。對(duì)于只有一個(gè)信號(hào)源的低頻情況, 輸出結(jié)果實(shí)際上是從信號(hào)源到輸出點(diǎn)的直流傳輸特性在偏置點(diǎn)的斜率, 也就是交流小信號(hào)的放大倍數(shù)。 要進(jìn)行交流分析, 需在電路圖中對(duì)各獨(dú)立電源的屬性進(jìn)行直流和交流參數(shù)的賦值, 缺省值為0。 第七章 Pspice與器件模型 填寫交流分析對(duì)話框AC Sweep: 比如頻率分析范圍從100 Hz10 GHz, 共分析100個(gè)點(diǎn); AC Sweep Type 選擇十倍頻程變化; 電路圖中信號(hào)源V2的屬性設(shè)置不同, 特別是直流偏置的不同, 對(duì)電路的交流小信號(hào)特性影響很大。例如分別將正弦波信號(hào)源的直流分量取DC

26、為0.4 V、1.4 V、2.4 V, 交流分量保持AC為0.02 V, 觀察“與非門”輸出點(diǎn)情況, 可以發(fā)現(xiàn)電路的交流小信號(hào)特性是完全不同的。圖7-3(a)、(b)、 (c)分別給出了相應(yīng)的結(jié)果。從圖中可以發(fā)現(xiàn), 當(dāng)頻率提高到一定程度后, 電路的頻率特性會(huì)發(fā)生變化, 說(shuō)明電路的工作狀態(tài)失真或性能變差。圖7-3(b)中曲線最后隨著頻率升高而下降, 說(shuō)明電路的交流小信號(hào)放大倍數(shù)下降; 圖7-3(a)和(c)中的曲線最后隨著頻率升高反而上升, 說(shuō)明在很高的頻率下, 輸入信號(hào)通過(guò)晶體管的結(jié)電容傳輸?shù)搅溯敵觥?第七章 Pspice與器件模型 圖7-3 TTL電路的交流小信號(hào)分析曲線 30 mV20 m

27、V10 mV0 mV100 Hz10 kHz1.0 MHz 100 MHz30 mV20 mV10 mV0 mV100 Hz10 kHz1.0 MHz 100 MHzV(Q4e)V(Q4e)FrequencyFrequency(a)、(c)(b)第七章 Pspice與器件模型 3. 瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析主要分析電路在一段時(shí)間內(nèi)每一瞬間的工作狀態(tài), 一般采用大輸入信號(hào)作為激勵(lì)。在對(duì)電路圖中正弦波激勵(lì)源V2的屬性進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時(shí), 可將正弦波的幅值Vampl設(shè)置為3 V, 頻率設(shè)置為1 MHz。在瞬態(tài)分析對(duì)話框中填入分析時(shí)間范圍從0 s4 s, 步長(zhǎng)0.1 s, 不使用初始條件。 從分析結(jié)果中可

28、以看到電路輸出點(diǎn)波形與輸入信號(hào)反相并略有延遲，見圖7 - 4。 第七章 Pspice與器件模型 圖7-4 TTL電路的瞬態(tài)分析曲線5.0 V0 V5.0 V0 s1.0 s2.0 s3.0 s4.0 sV(Q4e)V(V2)Time第七章 Pspice與器件模型 7.2 器件模型應(yīng)用器件模型應(yīng)用 7.2.1 Pspice中的器件模型中的器件模型 1. D半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 圖7-5 結(jié)型二極管模型(a) 二極管模型; (b) 小信號(hào)二極管模型; (c) 噪聲模型 RSIdVdCd(a)RSCd(b)RdRSCd(c)RdInrsInrd第七章 Pspice與器件模型 二極管模型參數(shù)見表7

29、-1。模型參數(shù)用Model 語(yǔ)句調(diào)用， 一般形式為： Dname N+ N- Modelname Model Modelname D其中， D為二極管的關(guān)鍵字；Dname為二極管的名稱；N+、 N-為二極管的正、 負(fù)節(jié)點(diǎn)號(hào)；Modelname為二極管模型名。 例如： D1 2 10 MOD1Model MOD1 D（IS=1.0E-15 RS=16 Cj0=2P BV 第七章 Pspice與器件模型 表表7-1 二極管的模型參數(shù)二極管的模型參數(shù) 第七章 Pspice與器件模型 說(shuō)明：對(duì)于一般的二極管在進(jìn)行模型參數(shù)說(shuō)明時(shí)只需指定IS參數(shù)，若是需要管壓降為 0.7 V，則要給定IS=2e-15。對(duì)

30、于穩(wěn)壓二極管，在進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時(shí)，可給定RS、BV和IBV三個(gè)參數(shù)， 這時(shí)，RS是穩(wěn)壓管的寄生電阻，BV是穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，IBV是穩(wěn)壓管的工作電流。 例如： Model din750 D(IS=880.5e-18 R=2.5 B=4.7 V IBV=20.245 mA) 第七章 Pspice與器件模型 2 Q雙極型晶體管雙極型晶體管 雙極型晶體管模型都是以EbersMoll模型作為基礎(chǔ)的， 可按不同的復(fù)雜程度分為：EM1、 EM2、 EM3和GP模型。 EM1是原始的EbersMoll模型，僅僅是一個(gè)非線性直流模型。 EM1形式上非常簡(jiǎn)單(如圖7-6所示)，但仍然十分精確。 它不僅對(duì)分析直流有

31、用，而且對(duì)一個(gè)“理想的” 雙極型晶體管也一樣有用。 EM2是二級(jí)模型，如圖7-7所示。對(duì)于大多數(shù)用途，特別是數(shù)字電路來(lái)說(shuō)，EM2在精確度、建立模型的簡(jiǎn)易性、分析速度以及分析結(jié)果方面皆有良好的綜合性能,是最常用的模型。 第七章 Pspice與器件模型 EM3是三級(jí)模型，其效應(yīng)與GP(GummelPoon)模型基本等價(jià)。 GP模型（如圖7 - 8所示）更精確、更完整，不過(guò)也更加數(shù)學(xué)化， 不大直觀， 而且要求的輸入?yún)?shù)多，不便于使用。 EM1、 EM2 和GP模型在Pspice中都得到了應(yīng)用。 第七章 Pspice與器件模型 圖7-6 EM1模型（非線性混合模型） cbeIcIbVbcVbeIeec

32、ccctIIIRecIFccI第七章 Pspice與器件模型 圖 7-7 EM2模型 brbbCdcCjcCdeCjeCjsrcreeebFccIRecIccIct第七章 Pspice與器件模型 圖7-8 GP模型 cbRbVbeQbeQbcVceRcReCcsIee第七章 Pspice與器件模型 晶體管模型參數(shù)用Model 語(yǔ)句調(diào)用， 一般形式為： Qname NB NC NE Modelname Model Modelname NPN其中，Q為雙極型晶體管的關(guān)鍵字；Qname為雙極型晶體管的名稱；NC、NB、NE為其c、b、e極節(jié)點(diǎn)號(hào)；Modelname為雙極型晶體管模型名。 例如： Q1

33、 2 10 0 MOD3 Model MOD3 PNP（Bf=100 Cj0=2P Cjd=3P）第七章 Pspice與器件模型 Pspice5.0以下版本用網(wǎng)表文件輸入時(shí)，就是這樣寫法。 新的版本采用圖形法輸入，方便了用戶，但道理一樣，如對(duì)上述全然不知也會(huì)心中不安，現(xiàn)在再用上節(jié)的：“Model Parameter：元件模型的參數(shù)，如三極管的Bf，選擇此項(xiàng)時(shí)還需設(shè)置下面的值(以NPN BJT為例)： Model Type ： 元件模型類型（如NPN）。 Model Name： 元件模型名稱（如Q1）。 第七章 Pspice與器件模型 說(shuō)明：若需要雙極型晶體管的Vbe電壓為0.7 V，則可以設(shè)置

34、Vje=0.7 V。 例如： .model Q2n2222a NPN(IS=1.13E-16 Xti=3 Eg=1.11 Vaf=74.03 Bf=255.9 Nc=1.307 ) 第七章 Pspice與器件模型 3. 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的模型參數(shù)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的模型參數(shù) 表表7-3 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的模型參數(shù)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的模型參數(shù)第七章 Pspice與器件模型 說(shuō)明： 在簡(jiǎn)單設(shè)置結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管參數(shù)時(shí)，可設(shè)置兩個(gè)參數(shù)， 它們是： Vto=Vp 夾斷電壓 Beta=Idss/Vp例如： Model Jff NJF(Vto=-6 V，Beta=0.222e-3) 第七章 Pspice與器件模型 4. MOS場(chǎng)效

35、應(yīng)管的模型參數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的模型參數(shù) 圖7-9 MOS場(chǎng)效應(yīng)管的模型 RDQbddCgdCgdVgdgRGGVdsVgsCgsCgsRSQgsSIbsIdIVbdRbBbSRCQbsSSDG(a)(b)D第七章 Pspice與器件模型 說(shuō)明：MOS管的簡(jiǎn)單參數(shù)設(shè)置； 耗盡型管的參數(shù)設(shè)置同結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，增強(qiáng)型管的參數(shù)設(shè)置時(shí)只需設(shè)定開啟電壓Vto。 例如： Model Mfd NMOS(to=2V) 第七章 Pspice與器件模型 7.2.2 基于基于Pspice的的C代碼建模代碼建模 新型半導(dǎo)體器件層出不窮，而在Pspice軟件只提供了基本的半導(dǎo)體器件類型，因此在實(shí)際應(yīng)用中需要在Pspice中構(gòu)建這

36、些新型器件的器件模型。在Pspice中構(gòu)建新器件模型的方法有兩種： 一種是利用Pspice中的子電路語(yǔ)句(.Subckt)建立宏單元模型，另一種是用C代碼建模。利用子電路語(yǔ)句（.Subckt）來(lái)建立宏單元模型比較快速簡(jiǎn)便，但它有兩個(gè)致命的缺點(diǎn)： (1) 宏單元模型是用Pspice的電路描述語(yǔ)言描述的，每次模擬時(shí)都需要先編譯，因而影響模擬速度，特別是對(duì)于經(jīng)常被調(diào)用的半導(dǎo)體器件， 用宏單元建模不理想。 第七章 Pspice與器件模型 (2) 一些新型器件的物理方程用宏單元建模方法不能夠精確實(shí)現(xiàn)。更好的解決方法是C代碼建模。C代碼建模法是指通過(guò)修改、重新編譯Pspice內(nèi)建器件的C語(yǔ)言源代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)新

37、型器件模型，因而無(wú)論新型器件的器件方程是什么樣的形式，它都能實(shí)現(xiàn)，而且所實(shí)現(xiàn)的新器件模型相當(dāng)于Pspice的內(nèi)部器件類型， 在電路模擬時(shí)不需要編譯，模擬速度快。為了方便C代碼建模的工作，Pspice提供了器件方程開發(fā)包(Device Equations Option)。然而，C代碼建模方法需要開發(fā)者對(duì)Pspice的軟件結(jié)構(gòu)、工作機(jī)制以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有一定的了解，這使得許多從事器件建模的工作者望而卻步。本節(jié)從器件建模的角度剖析了Pspice的程序結(jié)構(gòu)、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合筆者開發(fā)碳化硅肖特基二極管模型的經(jīng)驗(yàn)， 介紹了在Pspice中的C代碼建模方法。 第七章 Pspice與器件模型 1. C代碼建?；?/p>

38、礎(chǔ)代碼建?；A(chǔ) (1) 程序結(jié)構(gòu)。Spice類的電路模擬軟件采用的內(nèi)核都是一致的，算法和Spice2完全相同，因而我們可以在Spice2源代碼的基礎(chǔ)上了解Pspice的程序結(jié)構(gòu)。Spice2采用的是模塊結(jié)構(gòu)， 由一個(gè)根程序和7個(gè)程序模塊組成。程序結(jié)構(gòu)框圖如圖7-10所示。 圖7-10 Spice2程序結(jié)構(gòu)框圖 Spice2 ROOTREADIN編譯電路描述源文件ERRCGK錯(cuò)誤檢查SETUP建立電路方程DCTRAN DCOP ACAN具體的電路方程求解任務(wù)OVTPVT輸出第七章 Pspice與器件模型 Spice分析電路的過(guò)程是：首先得到電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后根據(jù)基爾霍夫定律列出節(jié)點(diǎn)電壓方程以及支

39、路電流方程，得到電路方程組（形如YX=b）， 最后求解出該方程組。 對(duì)應(yīng)于這個(gè)過(guò)程，READIN模塊的功能是得到電路結(jié)構(gòu)的信息，SETUP模塊的功能是根據(jù)這些信息建立電路方程組的系數(shù)（導(dǎo)納）矩陣Y和激勵(lì)向量b。 第七章 Pspice與器件模型 在迭代求解過(guò)程中，由于電路中的非線性元件在不同的電壓值時(shí)其模型參數(shù)值會(huì)發(fā)生變化，所以每次迭代都要改變系數(shù)矩陣Y和激勵(lì)向量b中的值, 程序提供一個(gè)LOAD子模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能?？紤]到處理半導(dǎo)體器件的復(fù)雜性， 在Pspice中分別用d_Load( )、q_Load( )、j_Load( )、m_Load( )、b_Load( )等子程序來(lái)單獨(dú)處理二極管等半導(dǎo)

40、體器件的導(dǎo)納項(xiàng)和激勵(lì)值的計(jì)算和裝載。這些子程序的源代碼附在器件方程開發(fā)包中，我們可以通過(guò)對(duì)這些源代碼的修改來(lái)實(shí)現(xiàn)新型半導(dǎo)體器件的器件方程。 第七章 Pspice與器件模型 (2) 器件及其模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于每種半導(dǎo)體器件， Pspice定義有兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：器件結(jié)構(gòu)體（Device Structure）和器件模型結(jié)構(gòu)體(Model Structure)，分別相當(dāng)于Spice2中的器件卡和器件模型卡。比如， 對(duì)于二極管，Pspice中有器件結(jié)構(gòu)體類型struct d_、模型結(jié)構(gòu)體類型struct D_，這兩種結(jié)構(gòu)體類型在器件方程開發(fā)包中的D.H里定義。 struct d_中包含器件的電路節(jié)點(diǎn)，器

41、件在系數(shù)矩陣Y中的入口，器件面積因子和初值等。 struct D_包含的是二極管模型參數(shù)，比如，Level、IS、ISR、 NR等。 第七章 Pspice與器件模型 READIN模塊在編譯的過(guò)程中，每遇到一個(gè)二極管器件就生成一個(gè)struct d_的實(shí)例，每遇到一個(gè)二極管.MODEL語(yǔ)句就生成一個(gè)struct D_的實(shí)例。例如：D1 4 5 DNOM /* 編譯此句時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)struct d_的實(shí)例并給 各結(jié)構(gòu)域賦值 */D2 4 6 DNOM 1.5 /* 編譯此句時(shí)， 產(chǎn)生另一個(gè)struct d_的實(shí)例并給各結(jié)構(gòu)域賦值 */MODEL DNOM D (IS=1E-9) /* 編譯此句時(shí)，

42、產(chǎn)生一個(gè)struct D_的實(shí)例并給各結(jié)構(gòu)域賦值 */ 第七章 Pspice與器件模型 (3) 器件方程開發(fā)包。 Pspice中的器件方程開發(fā)包（Device Equations Option）提供了修改半導(dǎo)體器件方程所需的源代碼。 在Pspice的早期版本中， 為了實(shí)現(xiàn)新的器件模型必須生成一個(gè)新的Pspice.EXE文件；而從8.0版本開始， 可以將開發(fā)包中包括的三類源代碼重新編譯成一個(gè)叫做DEVEQ.DLL的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)文件。 開發(fā)包中包括的三類源代碼分別是： 關(guān)于半導(dǎo)體器件定義和實(shí)現(xiàn)的源程序，如： 二極管： D.H， DIODE.CPPMOSFET： M.H， MOS.CPP/MOS1.C

43、PP/MOS2.CPP/.GaAsFET： B.H， GASFET.CPP. 第七章 Pspice與器件模型 修改器件方程所涉及的要作相應(yīng)修改的源程序，如： DEMATPTR.CPP， DEMATLOC.CPP，DEMODCHK.CPP， NOISE.CPP， . 第七章 Pspice與器件模型 編譯DEVEQ.DLL所需的支持文件， 包括對(duì)所調(diào)用的Pspice函數(shù)的聲明， 各種宏定義等。這些文件不需要做修改。 如： DEVEQDLL.CPP， DEV.H， MSLIB.H， . 在第一類源文件中，每種器件類型分別有一個(gè)頭文件、 一個(gè)C源文件。下面我們以二極管為例來(lái)做說(shuō)明， 對(duì)應(yīng)于其它器件類型

44、的文件結(jié)構(gòu)也是類似的。 頭文件D.H包含3部分內(nèi)容：器件結(jié)構(gòu)體（struct d_）定義、 模型結(jié)構(gòu)體（struct D_）定義以及數(shù)組變量D_Assoc定義并賦初值。struct d_、struct D_前面已做了介紹。數(shù)組變量D_Assoc定義并賦初值如下： 第七章 Pspice與器件模型 struct Assoc D_Assoc = /* 定義變量D_Assoc為struct Assoc類型數(shù)組 */ ASSOCIATE (D_level, 1, LEVEL), /* 每一個(gè)ASSOCIATE宏為一個(gè)struct Assoc實(shí)例 */ ASSOCIATE (D_is, 1E-14, *

45、IS), . /* 其它參數(shù)略 */ END_PARMS(d_); 第七章 Pspice與器件模型 D_Assoc綁定模型參數(shù)名和對(duì)應(yīng)的模型結(jié)構(gòu)體內(nèi)部變量名以及缺省值，比如，二極管模型參數(shù)Level對(duì)應(yīng)于內(nèi)部變量D_level，缺省值為1。READIN編譯模塊利用此數(shù)組變量提供的信息來(lái)分析Pspice電路描述文件中的.MODEL語(yǔ)句。 DIODE.CPP包含一個(gè)子程序d_Load( )，子程序d_Load( )是LOAD模塊的一部分，實(shí)現(xiàn)二極管器件方程，完成系數(shù)矩陣Y和激勵(lì)向量b中相應(yīng)項(xiàng)的計(jì)算和裝載。 第七章 Pspice與器件模型 在第二類源文件中，DEMATPTR.CPP的作用是建立系數(shù)矩

46、陣Y的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，即為在半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)體中有定義的系數(shù)矩陣項(xiàng)分配內(nèi)存空間。DEMATLOC.CPP的作用則是把器件結(jié)構(gòu)體中的系數(shù)矩陣項(xiàng)指針（如：d_Pp，d_NN等）和對(duì)應(yīng)的Y矩陣項(xiàng)一一綁定，這樣以后就可以用這些指針（MTX_IDX類型）快速訪問(wèn)Y矩陣。DEMODCHK.CPP是ERRCHK模塊的一部分， 當(dāng)我們修改器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，需要在該文件里作相應(yīng)的邏輯檢查。 NOISE.CPP是作噪聲分析等具體工作的代碼。 第七章 Pspice與器件模型 圖7-11 添加器件模型流程圖 結(jié)束YN需要改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)嗎?添加模型參數(shù)實(shí)現(xiàn)器件方程實(shí)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)選擇待修改器件類型第七章 Pspice與器件模型 2.

47、代碼建模方法的實(shí)現(xiàn)流程代碼建模方法的實(shí)現(xiàn)流程 我們制訂了如圖7-11所示的C代碼建模流程。整個(gè)開發(fā)過(guò)程可以分為4個(gè)步驟：選擇待修改的器件類型，修改內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如果新器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)與選定類型不一致），添加模型參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)器件方程。下面，以碳化硅肖特基二極管為例， 詳細(xì)介紹C代碼建模方法。 第七章 Pspice與器件模型 (1) 選擇待修改的器件類型。Pspice 8.0中提供了5種器件類型：砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)管，類型符號(hào)為B；二極管，類型符號(hào)為D； 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，類型符號(hào)為J；MOS場(chǎng)效應(yīng)管，類型符號(hào)為M； 雙極型三極管，類型符號(hào)為Q。器件方程開發(fā)包允許我們對(duì)這5種器件類型的源代碼做修改，但不允許我們添加

48、新的器件類型符號(hào)，因而，我們只能以變通的方法實(shí)現(xiàn)新型器件模型的添加。 第七章 Pspice與器件模型 對(duì)于器件內(nèi)部熱通道以及外部散熱器，我們采取二端口RC網(wǎng)絡(luò)的等效熱模型； 對(duì)于器件的電學(xué)特性，我們采用標(biāo)準(zhǔn)二極管模型。這樣碳化硅肖特基二極管有4個(gè)外部端點(diǎn)，如圖7 -12所示。Pspice內(nèi)建的器件類型中，MOS場(chǎng)效應(yīng)管是4個(gè)外部端點(diǎn)， 因而，我們可以修改MOS場(chǎng)效應(yīng)管的器件方程， 用MOS場(chǎng)效應(yīng)管的類型符號(hào)M來(lái)代表這個(gè)新型器件。 注意注意：在Pspice 8.0現(xiàn)有的5種器件類型（B、D、 J、 M、 Q）中，類型D有2個(gè)外部端點(diǎn)，類型B、 J、 Q有3個(gè)外部端點(diǎn)， 類型M有4個(gè)外部端點(diǎn)。 第

49、七章 Pspice與器件模型 (2) 實(shí)現(xiàn)器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如果新器件與所選定的內(nèi)建器件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不一樣，就要對(duì)器件結(jié)構(gòu)體作修改， 添加內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和支路。并同時(shí)在器件方程開發(fā)包的第二類源文件中做相應(yīng)修改。 碳化硅肖特基二極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)二極管電路和一個(gè)熱通道等效RC網(wǎng)絡(luò)電路組成，這與MOS場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)完全不同。 我們采取的辦法是： 完全拋開原MOS場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，增加碳化硅肖特基二極管的全部?jī)?nèi)部節(jié)點(diǎn)。修改后的節(jié)點(diǎn)清單如表7-5所示。 第七章 Pspice與器件模型 表表7-5 修改后的修改后的M類型節(jié)點(diǎn)清單類型節(jié)點(diǎn)清單 第七章 Pspice與器件模型 我們?cè)O(shè)定：外部節(jié)點(diǎn)B、S、D、G分別對(duì)應(yīng)

50、于圖7-12所示的碳化硅肖特基二極管的P、N、Tc、Tref。下面我們來(lái)實(shí)現(xiàn)器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 在struct m_中添加內(nèi)部節(jié)點(diǎn)： CKT_IDX m_p, m_w, m_x, m_y, m_z;添加導(dǎo)納項(xiàng)指針變量定義語(yǔ)句： MTX_IDX m_Bp, m_Sp, m_pB, m_pS, m_pp, m_xx, m_yy, m_zz, m_xy, m_yx, m_yz, m_zy,m_xD, m_Dx, m_xG, m_Gx, m_yG, m_Gy, m_zG, m_Gz;添加對(duì)激勵(lì)向量有貢獻(xiàn)的支路電流指針變量定義語(yǔ)句： MTX_IDX m_ip, m_ix, m_iy, m_iz, m_iS

51、; 第七章 Pspice與器件模型 PNTc Tref圖7-12 碳化硅肖特基二極管第七章 Pspice與器件模型 至此，器件結(jié)構(gòu)體已修改完成。 剩下的是對(duì)第二類源文件的相應(yīng)修改。修改文件DEMATPRT.CPP中的m_MatPtr( )子程序， 改后如下：int m_MatPtr(struct m_ *mloc) int Type2Mod = (mloc-m_model-M_Type= =2); np = mloc-m_p; nx = mloc-m_x; ny = mloc-m_y; nz = mloc-m_z;. /* 原有的代碼 */ 第七章 Pspice與器件模型 if (Type2M

52、od) /* Type2對(duì)應(yīng)于碳化硅肖特基二極管 */ flag &= Reserve(nB, np); /* Reserve( )是Pspice提供的函數(shù)，為導(dǎo)納項(xiàng)分配內(nèi)/* 存空間 */ flag &= Reserve(np, nB); flag &= Reserve(nS, np); flag &= Reserve(np, nS); . /* 其它導(dǎo)納項(xiàng)略 */ return flag; 第七章 Pspice與器件模型 同樣地，對(duì)DEMATLOC.CPP中的m_MatLoc( )子程序作相應(yīng)的修改。然后再在DEMODCHK.CPP中的m_AddInternalNodes( )子程序中增加

53、4行：INTERNAL_NODE(P-M_rp, m_p, m_B);INTERNAL_NODE(P-M_rx, m_x, m_D);INTERNAL_NODE(P-M_ry, m_x, m_y);INTERNAL_NODE(P-M_rz, m_y, m_z); 宏INTERNAL-NODE（var, inode, xnode）的功能為： 如果var為0則內(nèi)部節(jié)點(diǎn)inode就等同于xnode，否則inode為一個(gè)不同于xnode的新節(jié)點(diǎn)。 第七章 Pspice與器件模型 (3) 添加模型參數(shù)。我們?cè)贛OS場(chǎng)效應(yīng)管模型中添加TYPE參數(shù)，當(dāng)TYPE=1時(shí)，對(duì)應(yīng)于MOS場(chǎng)效應(yīng)管模型；當(dāng)TYPE=2

54、時(shí)， 對(duì)應(yīng)于添加的碳化硅肖特基二極管電熱模型。參數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法如下。在M.H的模型結(jié)構(gòu)體struct M_中添加： MXPR( D_type,Dx_type);并且，相應(yīng)地在數(shù)組變量D_Assoc賦初值語(yǔ)句中添加： ASSOCIATE (D_type, 1, TYPE) 第七章 Pspice與器件模型 其它的參數(shù)也同樣添加即可。在模型參數(shù)的設(shè)定和使用中， 為了保證MOS場(chǎng)效應(yīng)管和碳化硅肖特基二極管能同時(shí)工作， 必須注意： 正確設(shè)定新添加的模型參數(shù)的缺省值，使得MOS場(chǎng)效應(yīng)管在修改前后一致； 在.MODEL電路語(yǔ)句中， 恰當(dāng)?shù)亟o某些模型參數(shù)賦0值，使得MOS場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)對(duì)碳化硅肖特基二極管無(wú)影響。

55、 第七章 Pspice與器件模型 (4) 實(shí)現(xiàn)器件方程。實(shí)現(xiàn)器件方程的主要工作量在于器件原理和數(shù)學(xué)方面的考慮，這里只討論編程方面的問(wèn)題。以碳化硅肖特基二極管為例來(lái)說(shuō)明。 在MOS.CPP中，對(duì)m_Load()子程序的結(jié)構(gòu)作如下修改：int m_Load( struct m_ *Instance, int ModeFl, int InitFl, int LoadFl, double Tmod ) . switch (Type) case 1 : . /* 原有的MOSFET處理部分 */ break; case 2 : . /* 添加的碳化硅肖特基二極管處理部分 */ break; . 第七章 Pspice與器件模型 這樣，只要我們?cè)O(shè)定模型參數(shù)TYPE的缺省值為1，原來(lái)的MOSFET類型能正常使用，新添加的器件也能處理，則相當(dāng)于一個(gè)器件類型名（M）對(duì)應(yīng)著兩種器件類型。 通過(guò)對(duì)器件方程源程序的修改，任何形式的非線性代數(shù)方程或差分方程都可以實(shí)現(xiàn)； 相比之下，宏單元建模方法能實(shí)現(xiàn)的器件方程就比較有限。 第七章 Pspice與器件模型 7.2.3 Dracula LPE寄生電容提取操作流程寄生電容提取操作流程 本操作流程適用于對(duì)Cadence DFII Database中的有關(guān)庫(kù)單元進(jìn)行電容參數(shù)提取，并生成Spice網(wǎng)表或SPF文件。