Применение Scilab для расчета параметров макромоделей операционного усилителя

Кожевников А.М., Костенников С.И., Тумковский С.Р.

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»,

AKozhevnikov@hse.ru, SKostennikov@hse.ru, STumkovskiy@hse.ru

Применение Scilab для расчета параметров

макромоделей операционного усилителя

В настоящей работе представлены результаты разработки программ расчета параметров макромоделей операционного усилителя первого и второго уровней с применением математического пакета Scilab. Проведена верификация рассчитанных параметров макромоделей на наборе тестовых схем включения ОУ с применением подсистемы схемотехнического моделирования LTSpice.

Использование схемотехнического моделирования в процессе проектирования радиоаппаратуры давно стало нормой для западных предприятий, производящих современную радиоэлектронную аппаратуру. Наибольшее распространение для решения задач схемотехнического моделирования получила программа SPICE [1], разработанная в Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley, ставшая де-факто стандартом и положенная в основу большинства современных коммерческих систем схемотехнического моделирования. К таким системам в первую очередь относятся: HSPICE (фирма MetaSoftware), ORCAD (Cadence Design Systems, Inc.), IS_SPICE (Intusoft), MicroCap (Spectrum Software), Altium Designer (Altium), Dr. Spice и ViewSpice (Deutsch Research). Однако внедрение систем схемотехнического моделирования в значительной степени сдерживается отсутствием параметров моделей радиоэлементов. Следствием «голода» на параметры моделей явилось появление многочисленных библиотек и баз данных, содержащих необходимые параметры моделей, построенных по принципу аналогов с зарубежными элементами. Однако использование этих библиотек является «опасным» с точки зрения достоверности приводимых там параметров. Ярким примером сказанного являются операционные усилители, библиотек с описанием макромоделей которых существует достаточно большое количество. Несмотря на то что фирмы – производители электрорадиоэлементов публикуют описания SPICE-моделей для выпускаемой продукции, возникает необходимость оценки их адекватности. В связи с этим актуальным становится создание методик идентификации параметров макромоделей, а также методик исследования ихадекватности доступных и открытых для пользователя [2].

Цель и постановка задачи

Целью настоящей работы является повышение эффективности процесса схемотехнического моделирования изделий радиоэлектроники за счет автоматизации решения проектных задач, связанных с определением параметров макромоделей операционных усилителей (ОУ).

Для достижения цели в работе решаются следующие задачи:

• на основе теоретического описания макромоделей ОУ получены формулы для расчета необходимых параметров;
• используя полученные формулы с применением математического пакета Scilab, разрабатываются программы расчета параметров макромоделей ОУ первого и второго уровня;
• проводится экспериментальная проверка полученных макромоделей путем верификации параметров на основе моделирования тестовых схем с применением подсистемы LTSpice.

Теоретическая часть

В [5] приводится следующая классификация макромоделей операционных усилителей (см. таблицу 1).

Вследствие ограниченного объема статьи рассмотрим только макромодели первого и второго уровней.

Статью целиком читайте в журнале «Системный администратор», №4 за 2015 г. на страницах 86-90.

PDF-версию данного номера можно приобрести в нашем магазине.