Устройство для моделирования транзистора Советский патент 1983 года по МПК G06G7/48 

тор напряжения для моделирования на пряжения база-эмиттер и два опера-ционных усилителя для моделирования соответственно зависимых источников тока и напряжения, причем первый вход первого операционного усилител соединен с коллекторным выводом устройства, а второй вход первого операционного усилителя подключен к перво му выходу генератора напряжения, выход первого операционного усилителя подключен к первому входу второго операционного усилителя и через масш табирующий резистор соединен с базовым выводом устройства, второй выход генератора напряжения соединен с эмиттерным выводом устройства, выход второго операционного усилителя подключен к коллекторному выводу устройства, и через масштабирующий резистор соединен с эмиттерным выводом устройства, а второй вход вто рого операционного усилителя через генератор тока соединен ,с , эмиттерны выводом устройства, введены И-1) компараторов.( Vi-1}ключей и (Ц-1) дополнительных масштабирующих резис торов, где VI- количество отрезков кусочно-линейной аппроксимации входной вольт-амперной характеристи ки транзистора, при этом входы компараторов объединены и соединены с базовьом выводом устройства, выходы компараторов соединены с управляющими входами соответствующих ключей и соответствующими управляющими входами управляемого генератора- напряжения, информационные входы ключей объединены и соединены с баз вым выводом устройства, а выходы ключей через соответствующие дополнительные масштабирующие резисторы соединены с первым входом второго о рационного усилителя. . На фиг,1 изображена структурная схема устройства для моделирования транзистора в электронной схемеJ на фиг.2 - входная вольт-амперная характеристика транзистора и ее кусочно-линейная аппроксимация, нагрузочная прямая и рабочая точка тр зистора. , Устройство содержит (.Vi-1) ключей 1 (,Vi-l) компараторов 2, И масштабиру щих резисторов 3, управляемый генератор напряжения 4, второй операционный усилитель 5, генератор тока первый операционный усилитель 7, масштабирующий резистор 8. Ключи 1 предназначены для параллельного подключения к резистоРУ 3,, резисторов З,. . . Зц,компараторы 2 - для управления ключами 1 в зависимости от уровня входного сигнала. Резисторы 3 предназначены для воспроизведения наклона отрезков прямых, аппроксимирующих входную вольтамперную характеристику транзистора. Генератор 4 напряжения служит для установки напряжения, имитирующего часть напряжения база-эмиттер и равного абсциссе точки начала отрезка прямой входной вольт-амперной характеристики, на которой в данный момент находится, рабочая точка (фиг.2) . Первый операционный усилитель 7 (напряжения) служит для моделирования влияния напряжения коллектор-эмиттер на входную вольт-амперную характеристику/, генератор тока6 - для отражения влияния теплового тока коллектора, второй операционный усилитель 5 - для моделирования коэффициента усиления транзистора по току. Резистор 8 предназначен для отражения конечного наклона выходной вольт-амперной характеристики в активной области. Устройство работает следующим образом. До установки модели транзистора в исследуемую электронную схему производятся следующие предварительные операции. Устанавливается требуемый наклон выходной вольт-амперной характеристики, транзистора в активной области установкой соответствующего значения сопротивления резистора 8. Входная вольт-амперная характеристика транзистора аппроксимируется кусочно-линейной функцией следующим образом. Наклон каждого отрезка кусочно-линейной функции устанавливается с помощью резистора 3, имея ввиду при этом, что каждый последующий резистор шунтируется предыдущей. Пороги срабатывания (И-lJ компараторов 2 устанавливаются равными абсциссам точек пересечения отрезков прямых, аппроксимирующих входную вольт-амперную характеристику. Устанавливаются амплитуды ступенек напряжения в генераторе 4 ступенчатого напряжения: амплитуда первой ступеньки напряжения генератора 4 устанавливается равной абсциссе точки начала первого отрезка прямой кусочно-линейной функции, амплитуда последующих ступенек абсциссам точек пересечения отрезцов прямых. В усилителе 5 (тока ) устанавливается коэффициент усиления, равньШ статическому коэффициенту усиления по току моделируемого транзистора. Далее производится установка модели транзистора в исследуемую схему, электронную схему, путем замены p eaJ&Horo транзистора его моделью. Полается напряжение питания на ис-следуемую схему. При этом произойдет автоматическая установка статической рабочей точки модели транзистора, соответствующей рабочей точке реального транзистора. Произойдет это следующим образом. В первоначальный момент рабочая точка будет иметь координаты точки пересечения первого начального отрезка входной вольт-амперной характеристики с нагрузочйой прямой. Если напряжение между выводами базы и эмиттера при этом меньше порога срабатывания пер вого компаратора (а следовательно и остальных), то процесс .установки рабочей точки окончится. Если же эт напряжение больше порога срабатывания одного (первого) или более компараторов, то после срабатывания со ответствующих компараторов будут по ключаться резисторы, соответствующи отрезкам прягшсс входной вольт-ампер ной характеристики, и генерироватьс соответствующие ступеньки напряжени генератора ступенчатого напряжения до тех пор, пока рабочая точка не у тановится. Графически это будет соо ветствовать точке пересечения кусоч но-линейной функции с линейной функ цией (нагрузочной прямой). После подачи входного сигнала ра бочая точка начнет перемещаться по ответствующему отрезку, прямой входной вольт-амперной характеристики. Если амплитуда входного сигнала дос ,точно велика, то при достижении ею определенной величины будут срабаты вать соответствующие компараторы и будет меняться соответственно наклон входной вольт-амперной характеристики . Данное устройство позволяет осуществлять моделирование транзисторов, работающих в реальных схемах как на малом, так и на больше сигнале, что значительно расширяет клас моделируемых схем. Формула изобретения Устройство для моделирования транзистора, содержащее генератор тока, управляемый генератор напряжения и два операционных усилителя, пр чем первый вход первого операционного усилителя соединен с коллекторным выводом устройства, а второй вход первого операционного усилителя подключен к первому выходу генератора напряжения, выход первого операционного усилителя подключен к первому входу второго операционного усилителя и через масштабирующий резистор соединен с базовым выводом устройства, второй выход генератора напряжения соединен с эмиттерным выводом устройства, выход второго операционного усилителя подключен к коллекторному выводу устройства, и через масштабирующий резистор соединен с эмиттерньм выводом устройства, а второй вход второго операционного усилителя через генератор тока соединен с эмиттерным выводом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования трагнзистора в электрон.ных схемах, работающих при больших сигналах, в него дополнительно вве-. дены(и -1) компараторов, (и-1)ключей и(и-1) дополнительных масштабирующих резисторов, где И-количество отрезков кусочно-линейной аппроксимации входной вольтамперной характеристики транзистора, при этом входы компараторов объединены и соединены с базовым выводом устройства, выходы компараторов соединены с управляющими входами соответствующих ключей и соответствующими управляющими входами управляемого генератора напряжения, информациойные входы ключей объединены и соединены с базовым выводом устройства/ а выходы ключей через соответствующие дополнительные масштабирующие резисторы соединены с первым входом второго операционного усилителя. Источники инфор 1ации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 485470, кл. Q06 Q 7/48, 1974. 2.Авторское свидетельствоСССР 708366, кл. Q06 G 7/48, 1980. , 3.Авторское свидетельство СССР 270353, кл. G06 G 7/48, 1970 (прототип).

I

Фиг.1