Устройство для моделирования транзистора Советский патент 1981 года по МПК G06G7/48 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ Изобретение относится к электрическому моделированию и предназначено для моделирования электронных схем на биполярньрс транзисторах, Известно устройство для моделиров ния транзисторов, содержащее транзис тор в качестве модели транзистора по постоянному току, конденсаторы для моделирования барьерных емкостей р-п-переходов, операционные усилители, резисторы и конденсаторы для моделирования накопления заряда в базе транзистора II . Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому является устрой ство для моделирования транзистора, содержащее транзистор, конденсаторы, резисторы и операционные усилители для регулирования величины коэффицие та усиления транзистора, масштабных коэффициентов и температурной эависимости эмиттерно-базового напряжения .транзистора t2. О5ЩНМ недостатком указанных устройств является низкая точность воспроизведения характеристик интеграль ных транзисторов в области больших токов коллектора. При моделировании интегральных транзисторов в модели обычно 1 спольТРАНЗИСТОРАзуется стандартный дискретный транзистор, однако точность моделирования при этом оказывается низкой из-зй отсутствия подобия между дискретными и интегральными транзисторами. Точность может быть повышена путем моделирования токовой зависимости коэффициента усиления транзисторав области больших токов коллектора. Цель изобретения т повышение точности моделирования интегральных транзисторов в области больших токов коллектора. Поставленная цель достигается те.м, что в устройство для моделирования транзистора, содержащее первый и второй накопительные конденсаторы, первые обкладки которых соединены с базовым выходом устройства, вторые обклащки первого и второго накопительных конденсаторов подключены соответственно к коллекторному и эмиттерному выходам устройства, токосъемный резистрр, выводы которого соединены соответственно q первым и вторым входами дифференциального усилителя, выход котррого через третий накопительный конденсатор соединен с базовым выходом устройства, транзистор, коллектор которого подключен

к первому выводу токосъемного резистора, второй вывод которого соединен с коллекторным выводом устройства, эмиттерный выход которого подключен к эмиттеру транзистора, введены масштабирующий резистор, ограничительный диод и делитель напряжения, выполненный из последовательно соединенных постоянного и переменного резисторов, вывод постоянного резистора подключен к шине источника питания, вывод переменного резистора соединен с змиттерным выводом устройства, база транзистора через масштабирующий резистор подключена к базовому выводу устройства и аноду ограничительного диода, катод которого соединен с подвижным контактом переменного резистора делителя напряжения.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема устройства.

Устройство для моделирования транзистора содержит транзистор 1, токосъемный и масштабирующий резисторы 2 и 3, первый и третий накопительные конденсаторы 4 и 5, диффеенциальный усилитель б, второй накопительный конденсатор 7, источник

8питания, ограничительный диод 9 и делитель 10 напряжения, который состоит из переменного и постоянного резисторов 11 и 12 и является по существу источником ЭДС.

Вывод эмиттера транзистора 1 подключен к эмиттерному выводу 13 устройства, конденсаторы 4 и 7 включены между базовыми 14 и эмиттерными 13 выводами устройства, а также межу базовым 14 и коллекторным 15 вывоами устройства. Резистор 2 включен ежду выводами коллектора транзистора 1 и коллекторным выводом 15 устройства. Два входа усилителя б подключены параллельно резистору 2, выход его через конденсатор 5 подключен к базовому выводу 14 устройства, а общий вывод усилителя б, являющийся выводом источника 8 питания, подключен к эмиттерному вывоу 13 устройства. База транзистора 1 через резистор 3 подключена к базовому выводу 14 устройства. Диод

9включен между базовым выводом 14 . стройства и выходом делителя напряения, состоящего из переменного резистора 11 и постоянного резистора 2, соединенных последовательно и ключенных между эмиттерным выводам 3 устройства и источником питания. с1шителя.

Принцип действия устройства основан на использовании транзистора в качестве своей собственной модели по постоянному току. Динамические параметры устройства подобны соответствующим параметрам реального транзистора с масштабом К.

Устройство работает следующим образом.

При подключении базового вывода 14 устройства к источнику управляющего сигнала заряжаются конденсаторы 4 и 7. Этот процесс аналогичен заряду барьерных емкостей моделируемого транзистора.

Заряжаетсятакже конденсатор 5 через вывод базы, выход дифференциального усилителя б и эмиттерный вывод 13 устройства. Заряд этого конденсатора пропорционален напря- жению на его обкладках, следовательно, выходному напряжению дифференциального усилителя 7 и, следовательно, току коллектора транзистора 1. Поскольку заряд неосновных носителей в базе моделируемого транзистора также пропорционален его коллекторному току, то конденсатор 5 с усилителем 7, источником 8 питания и редуктором 2 является аналогом диффузионной емкости эмиттерного перехода и моделирует накопление заряда в базе транзистора. Эта емкость подключена параллельно диффузионной емкости транзистора 1 и в К раз больше аналогичной емкости моделируемого транзистора.

Одновременно с этим часть тока, втекающего через базовый вывод 14, протекает через эмиттерный переход транаистора 1 и передается в цепь его коллектора. Поскольку емкости конденсаторов 4, 5 и 7 много больше собственных емкостей транзистора 1, то динамические характеристики данного устройства определяются целиком конденсаторами 4,5 и 7, а транзистор 1 является безынерционным элементом, передающим активную составляющую базового тока в цепь коллектора.

При дальнейшем увеличении базового тока падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора 1 становится достаточным для открывания диода 9. С этого момента часть базового тока ответвляется в цепь диода 9, что эквивалентно спаду коэффициента усиления модели. Крутизну спада и ток, при котором начинается спад, можно регулировать резистором 3 и источником ЭДС 10.

Таким образом, диод 9, источник ЭДС 10 и резистор 3 позволяют регулировать вид токовой зависимости коэффициента усиления модели до совпадения с требуемой зависимостью, т.е. в итоге повысить точность моделирования.

Формула изобретения

Устройство для моделирования транзистора, содержащее первый и второй накопительные конденсаторы, первые обкладки которых соединены с базовым выводом устройства,вторые обкладки первого и второго накопительных конденсаторов подключены соответственно к коллекторному и эмиттерному выводам устройства, токосъемный резистор, выводы которого соединены соответственно с первым и вторым входами дифференциального усилителя, выход которого через третий накопительный конденсатор соединен с базовым выводом устройства, транзистор, коллектор которого подключен к первому выводу токосъемного резистора, второй вывод которого соединен с коллекторным выводом устройства, эмиттерный выход которого подключен к эмиттеру транзистора, о личающееся тем, что, с цель повышения точности моделирования, в него введены масштабирукяций резистор ограничительный диод и делитель напряжения, выполненный из последовательно соединенных постоянного и переменного резисторов , вывод постоянного резистора подключен к шине источника питания, вывод переменного резистора соединен с эмиттерным выводом устройства, база транзистора через масштабирующий резистор подключена к базовому выводу устройства и аноду ограничительного диода, катод которого соединен с подвижным контактом переменного резистора делителя напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3471786, кл.324-158, опублик.1967. 2.Rein Н-М, Bviichmann Н., Int Elec tron Rundschan, 1971, № 9, s.227-231 (прототип).