1 电路宏模型
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北京市大学生电子设计竞赛题目
北京市大学生电子设计竞赛题目2004.10.16第一题图1所示为一由CMOS器件构成的双端输入、单端输出运算放大器电路。
其中，M1、M2、M5和M7为N沟道增强型MOSFET，M3、M4和M6为P沟道增强型MOSFET。
元件值和各MOSFET的宽长比注于图中（例如，M1的沟道宽度为100μMW=，沟道长度为1μML=，其宽长比记为/100/1W L=）。
一、请说明电路中各元器件的作用。
二、按图1将电路和元器件参数输入到MULTISIM程序中，进行下列分析，说明进行该项分析时放大器输入端In1和In2处电路的连接状态，将所得数据填入表格中并回答所提问题。
注：请使用程序中提供的虚拟元器件，此时MOSFET仅需输入器件的沟道长度和宽度，其余均用隐含值。
沟道参数输入位置如下图所示。
1、计算输出节点处工作点的电压值。
图1 运算放大器电路2、在双端输入的情况下，计算该放大器的单位增益带宽，1kHz 、10kHz 和100kHz三个频率点处的增益和相位值。
3、在反相单端输入的情况下，输入频率为1kHz 的正弦波电压，考虑到5次谐波，请计算输入信号幅度分别为10mV 、15mV 和25mV 时的总谐波失真(THD)，并说明计算方法。
4、在反相单端输入的情况下，计算补偿电容Cc 的值分别为1nF 、26nF 、51nF 和76nF时，1kHz 、10kHz 和100kHz 三个频率点处的增益和相位值并说明补偿电容值对放大器的频率特性起什么作用？5、利用图1所示电路设计一个直流增益010A 的单端输入反相放大器，画出电路图（其中图1所示电路用图2所示简化图形表示），计算其3dB 带宽和单位增益带宽。
三、图3所示为电流镜电路，宽长比如图中标注，计算M 2的宽长比2(/)W L 分别为50/10、100/10和300/10时，其输出电流与M 1的漏极电流之比，并解释产生此结果的原因。
图2 运算放大器简化表示图3 电流镜电路第二题图4所示为反相单端输入情况下，单极点运算放大器的小信号交流宏模型。
Spectre仿真器在集成电路设计的应用
带宽 ( BW ) ADC × BW 积 ( GBW ) 相位裕度 (φm ) 输入/出阻抗 ( Zin,out ) 等效输入噪声 (Vneq )
无论是手工设计还是数值模拟，电路设计的目标都是确定上述参数。这样，在复杂的电路系统 中，运算放大器单元就可以使是用于 Spectre 仿真分析的、经典结构的运算放大器。其中晶体管 M8 和 M9 构 成电流参考源，它用于偏置放大电路。其他电路包括：由 M1 和 M2 组成的差分输入级，有源 负载（M3 和 M4），电流源（M7）和反向输出级（M6，由 M5 提供电流源）和一个密勒效应
Spectre是一个非常重要的、不是直接由SPICE继承而来的电路仿真工具。经过多年作为 cdsSpice（Cadence公司早期的SPICE类仿真工具）仿真工具以外选项之后，Spectre已经完全被 集成到Cadence的AMS设计环境之中，并作为仿真环境下标准的模拟电路仿真工具。它能够提供 SPICE仿真具有的直流（DC），小信号交流（AC）、瞬态（TRAN）标准分析功能，也能提供基 于工艺参数的灵敏度（sensitivity）和蒙特卡洛（Monte Carlo）分析，基于电路拓扑（无源元件 参数）的分析，以及其他重要的电路分析功能。
表 3 参数提取-仿真电路配置关系
参数
配置
分析功能
IR
Open Loop
OR
Vcom = 2.5V DC sweep of Vdiff
CMR
VTC Vout vs Vdiff
Follower
Voff
Follower
DC sweep of Vin VTC Vout vs Vin
Vin = 2.5V
Monte Carlo of Operating Point
无论是手工设计还是数值模拟，电路设计的目标都是确定上述参数。这样，在复杂的电路系统 中，运算放大器单元就可以使是用于 Spectre 仿真分析的、经典结构的运算放大器。其中晶体管 M8 和 M9 构 成电流参考源，它用于偏置放大电路。其他电路包括：由 M1 和 M2 组成的差分输入级，有源 负载（M3 和 M4），电流源（M7）和反向输出级（M6，由 M5 提供电流源）和一个密勒效应
Spectre是一个非常重要的、不是直接由SPICE继承而来的电路仿真工具。经过多年作为 cdsSpice（Cadence公司早期的SPICE类仿真工具）仿真工具以外选项之后，Spectre已经完全被 集成到Cadence的AMS设计环境之中，并作为仿真环境下标准的模拟电路仿真工具。它能够提供 SPICE仿真具有的直流（DC），小信号交流（AC）、瞬态（TRAN）标准分析功能，也能提供基 于工艺参数的灵敏度（sensitivity）和蒙特卡洛（Monte Carlo）分析，基于电路拓扑（无源元件 参数）的分析，以及其他重要的电路分析功能。
表 3 参数提取-仿真电路配置关系
参数
配置
分析功能
IR
Open Loop
OR
Vcom = 2.5V DC sweep of Vdiff
CMR
VTC Vout vs Vdiff
Follower
Voff
Follower
DC sweep of Vin VTC Vout vs Vin
Vin = 2.5V
Monte Carlo of Operating Point
理想开关SPICE宏模型的设计
它不只可以仿真纯模拟电路或纯数字电路,更可以非常有效,完善地仿真模拟和数字的
混合电路 .
S IE软件的仿真精度很高,以至于其他电路 C D的工具软件都将仿真结果与 PC A S IE程序相比较, PC 证实其仿真结果的精确性. PC S IE程序的仿真精度主要由S IE内 PC 建的元器件模型精度来决定, PC S IE程序给出了电阻,电容,电感,晶体二极管,晶体 三 极管, O 场效应管, M S 结型场效应管, 运算放大器等常见的 元器件的模型 在这些模 型的基础上S IE程序能对各种复杂电 PC 路系统进行仿真. 但是S IE PC 程序对于没有精确 模型的电路, 仿真仍有一定困难. 例如电流控制开关电路, 模拟它只能应用 S IE现有 PC 元件模型来描述.习 . 在 S IE仿真中,模拟电流控制开关 (ur t d C nr )和电源开关模型 PC C r n Moe t l e o o (wt i M d Pw r pe 是个多年研究的 S ih g e eSpl ) cn o o u i s 课题, 开关模型对于D -C CD 转换电路,
. UB KT A 2 S C S W- 1 3 R 361 F R1521
VD 450 HI 1VD 1 4
V 4 0 E 2 0 1 F 2 P Y( ) VF 1 l OL 2 VE 0 0一 5
. ENI, ) 5
F 2 P Y( ) VF 0 1 l OL 2 VD 01 4 0一
ENDS
. UB K S - 1 3 S C T 1 W 2
. UB K S - 12 S C T J W 3
RF 361 R 361 F VE 420 VD 540 VF 060 VE 410 81451 VF 060 E 4 5 l 14 1 R1 521
混合电路 .
S IE软件的仿真精度很高,以至于其他电路 C D的工具软件都将仿真结果与 PC A S IE程序相比较, PC 证实其仿真结果的精确性. PC S IE程序的仿真精度主要由S IE内 PC 建的元器件模型精度来决定, PC S IE程序给出了电阻,电容,电感,晶体二极管,晶体 三 极管, O 场效应管, M S 结型场效应管, 运算放大器等常见的 元器件的模型 在这些模 型的基础上S IE程序能对各种复杂电 PC 路系统进行仿真. 但是S IE PC 程序对于没有精确 模型的电路, 仿真仍有一定困难. 例如电流控制开关电路, 模拟它只能应用 S IE现有 PC 元件模型来描述.习 . 在 S IE仿真中,模拟电流控制开关 (ur t d C nr )和电源开关模型 PC C r n Moe t l e o o (wt i M d Pw r pe 是个多年研究的 S ih g e eSpl ) cn o o u i s 课题, 开关模型对于D -C CD 转换电路,
. UB KT A 2 S C S W- 1 3 R 361 F R1521
VD 450 HI 1VD 1 4
V 4 0 E 2 0 1 F 2 P Y( ) VF 1 l OL 2 VE 0 0一 5
. ENI, ) 5
F 2 P Y( ) VF 0 1 l OL 2 VD 01 4 0一
ENDS
. UB K S - 1 3 S C T 1 W 2
. UB K S - 12 S C T J W 3
RF 361 R 361 F VE 420 VD 540 VF 060 VE 410 81451 VF 060 E 4 5 l 14 1 R1 521
建立高速数字I／O冲器宏模型的模糊逻辑方法
建 立 高速数 字 Ｉ ／ 冲器宏 模型 的模 糊逻辑 方 法 Ｏ缓
沈建 国 ， 郭裕顺 ， 刘 公 致
（ 州 电子 科 技 大 学 ， 浙 江 杭 州 ３ ０ １ ） 杭 １０ ８
摘要 ・如何构 造精 确有 效 的数字 电路 Ｉ 缓 冲器 宏模 型用 于系统 级 的仿真 ，是 高速 电路 信号 完整 性分析 中的重要 ／ Ｏ
都 得 到 了 明显 改 善 ，但 神 经 网络 的 学 习是 较 为 复杂 的过 程 ，保 证 收敛 而 不 陷入 局 部 极 小 也 是 问题 。［】 ７
的方 法 虽 然 使 模 型 变 得 简 单 ，但 只 能在 非 线 性 较 弱 时使 用 。
本 文 提 出用 模 糊 逻 辑 ［来 建 立 上 述 宏 模 型 。模 糊 逻 辑 与 前 向神 经 网络 类 似 ，也 具 备 万 能 逼 近 特 性 ， ８ 】
满足要求 。
为此 ， 有 人 提 出 了基 于 非 线 性 动 态 电路 严 格 端 口描 述 的宏 模 型 建 模 方 法 ［ ６ ４］ － ，用 数 值 方 法 确 定 电 路 端 口电压 电流 之 间 的 非线 性 动 态 关 系 。这 事 实 上 是 一种 系统 辨 识 的“ 黑箱 ” 法 ，其 中 的关 键 是 非 线 方
１ 引言
随 着 工 作频 率 的 不 断提 高 ，信 号完 整 性 分 析 已成 为 高 速 电路 与 系 统 设 计 中必 不 可 少 的 一 个 步骤 。 对 系 统 级 或 板 极 的信 号 完整 性 分 析 ，主 要 工 作 是 模 拟 仿 真 信 号 经 互 连 线 传 播 或 受 封 装 等 寄 生 结 构 影 响 产 生 的 各 种 效应 ， 为 此 ， 一个 很 重 要 的 问题 是 互 连 线 两 端 的驱 动 与 负 载 电路 的表 示 问题 。 直 接 的 方法 是 用基 于 晶 体 管级 的 Ｓ Ｉ Ｅ网表 文 件 ，但 一 方 面 ，对 复杂 系 统 ，这 会 使 分 析 的 电路 规 模 变 得 十 分 庞 大 ， ＰＣ
架空线路雷电感应电压的宏模型及跳闸率计算
架空线路雷电感应电压的宏模型及跳闸率计算刘欣;范紫微【摘要】架空配电线路绝缘水平低,极易遭受雷击产生雷电过电压,从而造成供电中断影响广大人民的生产和生活;对于10 kV架空配电线路,由雷击引起线路闪络或故障的主要因素是感应雷过电压,因此,对架空配电线路感应雷过电压的研究具有十分重要的意义.为了提高配电线路的安全可靠性并对线路防雷设计提供有价值的参考依据,基于Agrawal场线耦合模型建立了一种计算感应雷过电压峰值的宏模型,并与时域有限元方法进行了对比验证;结合电气几何模型及蒙德卡罗法对华北地区10 kV架空输电线路进行感应雷跳闸率计算.【期刊名称】《华北电力大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2019(046)002【总页数】7页(P69-75)【关键词】Agrawal场线耦合模型;蒙德卡罗法;感应雷跳闸率;电气几何模型【作者】刘欣;范紫微【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003;华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM7260 引言雷电造成架空配电线路故障是影响配电网安全可靠供电的主要原因之一。
架空配电线路架设高度低，绝缘相对薄弱，与雷电相关的故障多是由雷击附近大地或建筑物产生的感应雷过电压造成的，占雷击故障概率的90%以上[1,2]。
因此提出一种简单准确的感应雷过电压计算方法，对完善架空配电线路雷电防护和提高配电网的耐雷水平具有重要意义。
目前，计算雷电感应过电压的方法主要分为公式法和数值计算法两种[3]。
公式法是根据实际运行数据或理论分析得到的公式计算雷电感应过电压峰值，主要有规程法[4]和Rusck公式[5]，虽然过程简单，但计算结果不够准确以及适用范围有限；数值计算方法主要有时域有限元方法(FETD)[6，7]和时域有限差分法(FDTD)[8，9]等，但是这两种方法需要将线路分段处理，求解过程较复杂。
耐雷性能评估最简单的为规程法，随着计算机技术的发展，逐渐出现了一些更为全面、准确的方法，如电磁暂态程序法(EMTP)、蒙特卡罗法等[10，11]。
基本数字时序电路Spice宏模型的建立
维非线 性受控 源
Ｆ ＝Ｐ ｏ＋Ｐ 奉 ＋Ｐ 奉 ＋Ｐ 奉 ３＋… （ ） １Ｘ ２Ｘ ３ Ｘ １
辑 ｌ ；最近也有涉及到时序逻辑 【 ，但是建立的 】 ３ 】 模型较为复杂 ，而且普适性较差 ，在实际电路应用 中难 于实 现 。本 文 的 目的就 是建 立简单 实用 的常用 的数字时序 电路宏模型。
摘要 ：提 出 了在 Ｓ ＩＥ 中建 立数 字 时序 电路 宏模 型 的新 方法 。模 型 主要 由 受控 源搭 建 而成 ， ＰＣ
结构简单、仿真速度快，并且精度 高，在 Ｓ ＩＥ仿真 中大量用到，有良好的应用价值。文 中主 ＰＣ
要 讨论 常 用时序 逻辑模 型 （ Ｄ锁存 器、Ｄ触发 器和 Ｔ触发 器） 的建 立。
关键词 ：宏模 型 ；数 字 电路 模 型 ；Ｓ Ｉ Ｅ模 型 ；时序 电路模 型 ＰＣ
中图分类号 ：Ｔ ４ １・ ；Ｔ ３１・ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ ４５ （ｏ６ｏ － ０２— ３ Ｎ３ ２ Ｐ９ ９ ６２－ ５ｏ ２ｏ ）７ ０１ ０
Ｂｕ ｌ ｉ ｇ ｔ ｅ Ｂａ ｉ ｇｔ ｌＳ ｑ ｎｃ ｉｄ ｎ ｈ ｓｃ Ｄｉ ｉａ ｅ ｕｅ ｅ Ｃｉ ｃ ｔＭ ａ ｒ ・ Ｍ ｏ ｅ ｎ Ｓ ｉ ｅ ｒｕ ｃｏ— ｉ — ｄ ｌｉ ｐ ｃ
ｎ ａ ｄＴ
—
ＦＦ．
Ｋｅ ｏｄ ：ｍ ｃ —ｍ ｅ ；ｄ ｉ ｌ ｉ ｕｔ ｏ ｅ ；Ｓ Ｉ Ｅ ｍ ｅｓ ｅ ｕｎ ｅｄｇｔ ｏ ｅｓ ｙｗ ｒ ｓ ａｒ － ｏ ｌ ｉ ｔ ｒ ｉｍ ｌ ＰＣ ｏ ｌ；ｓｑ ｅｃ ｉ ａ ｍ ｌ ｏ ｄ ｓ ｇａ ｃｃ ｄ ｓ ｄ ｉ ｌｄ
ｐ ｓ ｄ ｉ ｉ ａ ｔ ｌ ．Ｔ ｅ ｍａ ｒ —ｍｏ ｅｓ ａ ｅｍａｎ ｙ ｍａ ｅ ｕ ｆ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｄ Ｓ Ｕ ｅ ｄ ｐ ｓ ｉｅ ｃ ｒ — ｏ ｅ ｎ ｔ ｓ ｒ ｃｅ ｈ ｃ ｈ ｉ ｏ ｄ ｌ ｒ ｉ ｌ ｄ ｐ ｏ ｏ ｔ ｌ Ｏ ｒ ｓａ ａ ｓ ｏ ｈ ｔ ｏ ｅ ｃ ｎ ｖ ｎ
电子电路板级设计中的宏模型
维普资讯
电子 电路 板 级 设 计 中的 宏 模 型
收 稿 日期 ２ ０ — １ － ０ ０１ １ ６
电子 电路板 级设计中的宏模型
Ｔｈ ａ ｒ ｍ ｏ ｅ ｎ ｔ ｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔ ｏ ｉ ｒ ｕ ｔ ｅＭ ｃ ｏ ｄ ｌｉ ｈｅ Ｄ ｓｇ ｆ Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ Ｃｉｃ ｉ
（ ） 于 电平 的 宏 模 型 ５基 根据 数字 电路 的特点 ， 仅
简化 法是在 分析 电路或作灵 敏度 分 析的前提 下 ，将 原 电路 中对整 个 电路性 能影 响不大 的元件 去掉 ，使原 电 路得 到简化 ．简 化后 的 电路 称为 简化 电路模 型 构 造
给出某时 刻 的 电平 （ 高或低 ） 在 电平 未转 变的时 刻皆 ， 确定 为前 一 时刻 的电平 。只有当 电平转 变 时 ．才确 定 下一个 电平 数 ，而且 一直保持 到再 发生 电平转 变时 为
（） ６ ＶＨＤ 宏模 型 Ｉ
将 一个 子 电路 、 功能 单元 ， 甚
细分 可 将 宏 模型 的构造分 为如下 ７ ： 种
（ ） 电路 的 简 化 宏 模 型 在 原 电路 的基 础 上 ， 略 １
至 于一 个 大 规 模 集 成 电路 的外 特 性 用行 为 级 ＶＨ ＤＩ 加 描述 从而构 成相 应 的宏 模型 。由于用ＶＨＤ 述 Ｉ描 可 以综台 出具 体 的电路 ，所以这 一宏模 型技 术在进 人
（） 表 格 特 性 宏 模 型 ４ 这 种 宏 模 型 不 包 含 任 何 电
系， 而只将 该 功能块 的外端 口特 性用一 个简单 的模 型 ， 即宏模 型进 行 等效 ，以保证 其外 特性 与原功 能块 的外 特性～ 致 ，采 用宏模 型技术 会使 系统分 析规模 和时 耗 得到狸大 改善 。主要利用 Ｐ ｐｃ 具实现 。 Ｓ｝ ｅ工 ２ 构造 类型 宏模 型包 括 数 字 电路 宏 模 型和 模拟 电路宏 模 型 ， 在许 多场 合指 的是 模拟宏 模型 ，构 建宏模 型可 以粗 略
电子 电路 板 级 设 计 中的 宏 模 型
收 稿 日期 ２ ０ — １ － ０ ０１ １ ６
电子 电路板 级设计中的宏模型
Ｔｈ ａ ｒ ｍ ｏ ｅ ｎ ｔ ｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔ ｏ ｉ ｒ ｕ ｔ ｅＭ ｃ ｏ ｄ ｌｉ ｈｅ Ｄ ｓｇ ｆ Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ Ｃｉｃ ｉ
（ ） 于 电平 的 宏 模 型 ５基 根据 数字 电路 的特点 ， 仅
简化 法是在 分析 电路或作灵 敏度 分 析的前提 下 ，将 原 电路 中对整 个 电路性 能影 响不大 的元件 去掉 ，使原 电 路得 到简化 ．简 化后 的 电路 称为 简化 电路模 型 构 造
给出某时 刻 的 电平 （ 高或低 ） 在 电平 未转 变的时 刻皆 ， 确定 为前 一 时刻 的电平 。只有当 电平转 变 时 ．才确 定 下一个 电平 数 ，而且 一直保持 到再 发生 电平转 变时 为
（） ６ ＶＨＤ 宏模 型 Ｉ
将 一个 子 电路 、 功能 单元 ， 甚
细分 可 将 宏 模型 的构造分 为如下 ７ ： 种
（ ） 电路 的 简 化 宏 模 型 在 原 电路 的基 础 上 ， 略 １
至 于一 个 大 规 模 集 成 电路 的外 特 性 用行 为 级 ＶＨ ＤＩ 加 描述 从而构 成相 应 的宏 模型 。由于用ＶＨＤ 述 Ｉ描 可 以综台 出具 体 的电路 ，所以这 一宏模 型技 术在进 人
（） 表 格 特 性 宏 模 型 ４ 这 种 宏 模 型 不 包 含 任 何 电
系， 而只将 该 功能块 的外端 口特 性用一 个简单 的模 型 ， 即宏模 型进 行 等效 ，以保证 其外 特性 与原功 能块 的外 特性～ 致 ，采 用宏模 型技术 会使 系统分 析规模 和时 耗 得到狸大 改善 。主要利用 Ｐ ｐｃ 具实现 。 Ｓ｝ ｅ工 ２ 构造 类型 宏模 型包 括 数 字 电路 宏 模 型和 模拟 电路宏 模 型 ， 在许 多场 合指 的是 模拟宏 模型 ，构 建宏模 型可 以粗 略
一种有机发光二极管的电路仿真宏模型
Ａｂ ｔａ ｔ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ａ ｃ ｕ ａ ｅ ｍａ ｒ ｄ ｆｏ ｇ ｎｃ ｌ ｈ ｍｉ ｉｇ ｄｏ ｅ （ ＥＤ ｓ ｓ ｒｃ ：Ｉ ｈｓ ａ ｅ ． ｎ ａ ｃ ｒ ｔ ｃ ｏ ｍｏ ｅ ｏ ｒ ａ ｉ ｉ ｔｅ ｔ ｎ ｉｄ ｇ ｔ ＯＬ ）ｉ
ｐ ｏ ｏ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ｎ ｈ ｍ ｏ ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｅ ｘ ｒｃ ｉｎ ｓ ｍ ｐｅ ｅ ｔ ｄ ｆ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｉ ａａ ｔ ｒ ｅ ｔａ ｔ ｉ ｉ ｌｍ ｎ ｅ ｏ ｃ ｉ ｍ ａ ｒ Ｏ Ｌ ｏ ｖ ｔｉ ｘ ＥＤ
ｍ ｏ ｅ ｏ Ｌ Ｄ ｄ ｖｃ ｓ ｕ ｅ ｏ ｄ ｌ ｆＯ Ｅ ｅ ｉｅ ｉ ｓ ｄ ｆ ｒＡＭ Ｏ Ｌ ｉｐａ ａ ｅ ｅ ｉｎ ｉ ｒ ｅ ｏ ｅ ａｕ ｔ ｈ ＥＤ ｄｓ ｌｙ ｐ ｎ ｌ ｓｇ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｖ ｌａ ｅ ｔ ｅ ｄ
ｐ ｒ ｒ ａ ｃ ｆ ａ ｅ ｉ ｕｔ ｃ ｕａ ｅｌ． ｅ ｆ ｍ ｎ ｅｏ ｎ ｌ ｒ ｉａ ｃ ｒ ｔ ｙ ｏ ｐ ｃｃ
极 管的 电路仿真宏模型可用于有 源二极管显示器的背板 电路设计过程 中， 背板电路与有机发光二极管
器件的联合 电路 功能仿真 。 从而实现更准确的背板电路性能评估。
关键 词 ：有机发 光 二极 管 ； 电路仿 真 宏模 型 ； 交流 阻抗 法
中图分 类 号 ： Ｎ １ ＋８ Ｔ ３２ ． 文献标 识 码 ： Ｂ
２ 现代 显示 Ａ ｖｎｅ ｉ ｌ ６ ｄ ａ ｃｄＤｓ ａ ｐｙ
Ｓｐ ２ １ ， ｅ ． ０ １ 总第 １８ ２ 期
收稿 日期 ：０ １ ０ — ８ ２ １ － ７ １
王 颖 ： 种有 机 发 光 二 极 管 的 电路 仿 真 宏 模 型 一
ｐ ｏ ｏ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ｎ ｈ ｍ ｏ ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｅ ｘ ｒｃ ｉｎ ｓ ｍ ｐｅ ｅ ｔ ｄ ｆ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｉ ａａ ｔ ｒ ｅ ｔａ ｔ ｉ ｉ ｌｍ ｎ ｅ ｏ ｃ ｉ ｍ ａ ｒ Ｏ Ｌ ｏ ｖ ｔｉ ｘ ＥＤ
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极 管的 电路仿真宏模型可用于有 源二极管显示器的背板 电路设计过程 中， 背板电路与有机发光二极管
器件的联合 电路 功能仿真 。 从而实现更准确的背板电路性能评估。
关键 词 ：有机发 光 二极 管 ； 电路仿 真 宏模 型 ； 交流 阻抗 法
中图分 类 号 ： Ｎ １ ＋８ Ｔ ３２ ． 文献标 识 码 ： Ｂ
２ 现代 显示 Ａ ｖｎｅ ｉ ｌ ６ ｄ ａ ｃｄＤｓ ａ ｐｙ
Ｓｐ ２ １ ， ｅ ． ０ １ 总第 １８ ２ 期
收稿 日期 ：０ １ ０ — ８ ２ １ － ７ １
王 颖 ： 种有 机 发 光 二 极 管 的 电路 仿 真 宏 模 型 一
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西安科技大学电控学院 2015年9月18日 10
西安科技大学电控学院
2015年9月18日
11
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 G1 G2 G2 0 0 2 2 2 2 0 0 POLY(1) (1,0) 1 0 -1 VALUE={1-V(1)*V(1)} POLY(1) (2,0) 0 0 1 VALUE={V(2)*V(2)}
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2015年9月18日
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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：
– /PowerSolutions/supportD oc.do?type=models&category=965&lang=zh-cn
29
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 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
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15
4.2.1 一般表格宏模型
• 表格宏模型使用前提：
– 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：
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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:\PSPICE\UserLib\eval.lib .TRAN 0.01M 10M UIC .PROBE .END
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2015年9月18日
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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
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2015年9月18日
西安科技大学电控学院 2015年9月18日 2
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
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• 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。
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• 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
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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}
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– ES 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)}
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39Biblioteka 电路设计与仿真技术 第4章 电路宏模型
昝宏洋
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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。
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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。
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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 RS 5 6 1K VG 6 3 PULSE(0 10 {TD} 0 0 2M 10M) .MODEL MD D .OP .TRAN 0.1M 40M 0 0.1M .PARAM TD=2M .STE PARAM TD LIST 3M 5M .OPTIONS ITL5=0 .PROBE .END
3
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、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
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多项式模型
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F=p0+p1*x
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举
例
f p0 p1x p2 y p3 x2 p4 xy p5 y 2 ...
EMOD 3 0 POLY(2) (1,0) (2,0) 0 0 0 0 1
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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。
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运算放大器OP07宏模型如下
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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
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AN AMPLITUDE-MODULATED CIRCUIT V1 1 0 SIN(0 1 50K) 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
– E(G)XX N+ N- TABLE{EXPRESSION}= {INPUT VALUE, OUTPUT VALUE}
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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
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4.3.2 施密特触发器
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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 G1 G2 G2 0 0 2 2 2 2 0 0 POLY(1) (1,0) 1 0 -1 VALUE={1-V(1)*V(1)} POLY(1) (2,0) 0 0 1 VALUE={V(2)*V(2)}
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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：
– /PowerSolutions/supportD oc.do?type=models&category=965&lang=zh-cn
29
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 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
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4.2.1 一般表格宏模型
• 表格宏模型使用前提：
– 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：
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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:\PSPICE\UserLib\eval.lib .TRAN 0.01M 10M UIC .PROBE .END
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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
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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
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• 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。
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• 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
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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}
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– ES 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)}
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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。
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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。
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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 RS 5 6 1K VG 6 3 PULSE(0 10 {TD} 0 0 2M 10M) .MODEL MD D .OP .TRAN 0.1M 40M 0 0.1M .PARAM TD=2M .STE PARAM TD LIST 3M 5M .OPTIONS ITL5=0 .PROBE .END
3
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、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
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多项式模型
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F=p0+p1*x
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举
例
f p0 p1x p2 y p3 x2 p4 xy p5 y 2 ...
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• 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。
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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
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– E(G)XX N+ N- TABLE{EXPRESSION}= {INPUT VALUE, OUTPUT VALUE}
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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
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