CH11-电路宏模型06071.ppt

1、电路设计与仿真技术,第4章 电路宏模型,昝宏洋,宏模型概述,宏模型是电子系统或其子系统、子网络的简化等效表示。可以是一个等效电路，也可以是一组数学方程，一组多维数表，或是表达更复杂电路的某种符号形式。 特点是在一定精度范围内，模拟原电路端口特性。但降低计算时间，节省内存要求。 主要用在模拟电路高层次仿真和大型电路的分析设计中。,概要,4.1 数学函数宏模型 多项式模型，代数方程宏模型，拉氏变换模型 4.2 表格宏模型 一般表格宏模型，频率响应表格宏模型， 4.3 构造型宏模型 稳压二极管，施密特触发器，压控振荡器，运算放大器，可控硅器件,4.1 数学函数宏模型,数学函数宏模型是指用显示数学函数

2、、方程或传输函数来描述电路特性的一种模型形式，也称为行为及模型，可用来实现较为复杂的模拟电路的功能，进一步扩展电路仿真的能力和灵活性。 多项式模型 代数方程宏模型 拉氏变换模型,多项式模型,多项式模型即为非线性受控源，是用一组多项式描述非线性受控源的输入输出的函数关系。 可以方便地表示各种不同信号的相加、相减、相乘、开方等运算。 关键字为POLY，主要是确定：自变量的维数，多项式的一组系数。,F=p0+p1*x,EMOD 3 0 POLY(2) (1,0) (2,0) 0 0 0 0 1,举例,AN AMPLITUDE-MODULATED CIRCUIT V1 1 0 SIN(0 1 50K)

3、 V2 2 0 SIN(1 0.9 1K) R1 1 0 1E9 R2 2 0 1E9 EMOD 3 0 POLY(2) (1,0) (2,0) 0 0 0 0 1 RL 3 0 1E6 .TRAN 10U 1.6M .PROBE .END,代数方程宏模型,这是一种用简单数学表达式描述非线性受控员的输入输出关系的宏模型。 输入格式： E(G)XXX N+ N- VALUE=表达式 举例： G1 0 2 POLY(1) (1,0) 1 0 -1 G1 0 2 VALUE=1-V(1)*V(1) G2 2 0 POLY(1) (2,0) 0 0 1 G2 2 0 VALUE=V(2)*V(2),E

4、S 2 0 POLY(4) (1,0) (3,0 (4,0) (5,0) 0 +0.7157 -1.2529 -1.5349 -0.7157 ES 2 0 VALUE=0.7157*V(1)-1.2529*V(3)-1.5349*V(4)-0.7157*V(5) 数学表达式描述非线性受控源比多项式更加直观和方便。 通用性不及多项式模型,拉氏变换模型,PSPICE中可以用拉式变换的系统函数来定义非线性受控源。从而求得电路的频域特性和时域特性。 输入格式： E(G) XX N+ N- LAPLACE EXPRESSION=LAPLACE TRANSFORM,4.2.1 一般表格宏模型,表格宏模型使

5、用前提： 非线性特性的函数关系未知 虽然函数形式已知，但很复杂，为了节省时间 使用方法： 把测试数据制成表格，让计算机通过查表实现。 用非线性受控源表示，具体格式： E(G)XX N+ N- TABLEEXPRESSION= INPUT VALUE, OUTPUT VALUE,4.2.2 频率响应表格宏模型,用表格模型表示电路频率特性，具体格式： E(G)XX N+ N- FREQ EXPRESSION= FREQUENCY,MAGNITUDE,PHASE 输入数据为频率 输出数据为电压或电流的幅度和相位,4.3 构造型宏模型,构造型宏模型可以由简单的数学宏模型或表格宏模型和电阻、电容，以及尽

6、可能少的二极管、BJT、MOS、JFET等有源器件组成更加复杂的宏模型。,4.3.1 稳压二极管,虚线框内为稳压二极管宏模型，其中D1模拟正向 特性；二极管D2、电压源VZ和电阻RZ模拟反向 特性，D2为理想二极管(n=0.001),VZ等于击穿电压,4.3.2 施密特触发器,A SCHMITT TRIGGER MODEL RI 1 0 1MEG E1 2 0 POLY(2) (1,0) (3,0) + 2.5E7 -1E7 1.5E7 R1 2 3 1T C1 3 0 1E-15 D1 3 4 DM V1 4 0 1 D2 5 3 DM V2 5 0 -1 E2 6 0 POLY(1) (3

7、,0) 2 -1 R2 7 0 1G RO 6 7 1K .MODEL DM D N=0.001 VI 1 0 PWL(0 -5 2U 5 4U -5) .TRAN 10N 4U .PROBE .END,4.3.3 压控振荡器,压控振荡器(VCO)是锁相环(PLL)中最基本的电路单元。它的特点是输出振荡频率与输入直流控制电压成线性比例关系。宏模型框图如图4.3.7,VCO MACROMODEL CIRCUIT RI 1 0 1E6 G1 0 2 POLY(2) (1,0) (4,0) +0 0 -2E-4 0 -1E-4 R1 2 0 1T CT 2 3 1N VS 3 0 PULSE(1 0

8、 1N) G2 0 4 POLY(2) (2,0) (4,0) 0 1 1 C2 4 0 100P R2 4 0 1E3 D1 4 5 DS D2 6 4 DS VBH 5 0 DC 1 VBL 6 0 DC -1 VI 1 0 PWL(0 0 100U 0 110U 1 200U 1 210U 2 300U 2 310U 3 400U 3) .MODEL DS D(N=0.01) .OPTIONS ITL5=0 .TRAN 1US 400U .PROBE .END,4.3.4 运算放大器,在模拟集成电路中研究最早、最充分的就是运算放大器的宏模型，而且已被广泛应用与电路仿真中。,运算放大器OP

9、07宏模型如下,SQUARE WAVE GENERATOR R1 3 5 100K R2 4 5 100K R3 4 0 100K C1 3 0 33300P XOP 4 3 11 12 5 uA741 VDD 11 0 15 VEE 12 0 -15 .LIB E:PSPICEUserLibeval.lib .TRAN 0.01M 10M UIC .PROBE .END,4.3.5 可控硅器件,可控硅器件又称为晶闸管，是一种大功率半导体器件，具有耐压高、容量大、控制灵敏、效率高等一系列有点，常用作对大功率电源进行控制和变换。 一些可控硅模型的下载： ,A SCR CIRCUIT .INC MM2.CIR VI 2 1 SIN(0 311 50) D1 3 2 MD D2 3 1 MD D3 2 4 MD D4 1 4 MD RL 4 0 100 XSCR 0 5 3 SCR_MMT08B350T3