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MOSFET

 

 

                                 PSPICE

         SPICE ( Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis ) é um simulador de uso geral para Analise DC , Analise Transiente , Analise AC . Os circuitos podem conter  resistores , indutores, capacitores, indutores acoplados , fontes  independentes  de tensão e corrente, quatro tipos de fontes dependentes,  linha de transmissão  e os quatro dispositivos semicondutores  mais usados : diodos transistores  bipolares , JFETS e  MOSFETs. Existem várias versões do programa( HSPICE. AIMSPICE, etc) que foi originalmente  criado na Universidade  de Berkeley na Califórnia. A maioria dos simuladores como EWB, Microcap e Circuit Maker  usam o Spice como plataforma  básica.

O SPICE tem internamente   os modelos para os dispositivos semicondutores , e o usuário tem apenas de  especificar os parâmetros  do modelo.O modelo do bipolar é baseado no modelo da integral de cargas  de Grummel e Poon, entretanto se  os parâmetros deste não forem especificados , ele é reduzido ao modelo de Ebers Mool. O modelo para o diodo  pode ser usado tanto para  diodos de junção como  para diodo Schottky. O modelo  do JFET é baseado no modelo de Schichman e Hodges. Três modelos ( básicos) de mosfets estão disponíveis: MOS1, MOS2 e MOS3

MOS1 é  descrito pela relação quadrática entre IxU, o MOS2 é um modelo analítico , enquanto o modelo MOS3  é um modelo semi empírico. Ambos MOS2 e MOS3  incluem efeitos de segunda ordem , como modulação de largura do canal, condução de sublimiar , velocidade  limitada de saturação , efeitos  do tamanho reduzido e  capacitores controlados pela carga.

Originalmente  a forma de entrada de um circuito era feita ( ainda é feita ) usando um arquivo texto, ou Netlist. 

O que é um Netlist ?

É um arquivo de texto que contém  declarações ( statements ) que descrevem o circuito. A seguir daremos um exemplo para esclarecer melhor.

 

No circuito ao lado, os números  dentro dos retângulos representam os nós ( lembra da 1ª Lei de Kirchhoff ? ). Todo  componente se liga ao resto do circuito através de dois nós.Por exemplo, R2, cujo valor é 22K poderia ser descrito da seguinte forma : R2 1 2 22K , isto significa exatamente o que está escrito , um resistor de 22K conectado entre os nós 1 e 2 e de valor 22K. O nó 0 de referencia é o terra.

Netlist referente ao circuito acima

* Baterias

V1 1 0 DC 12

V2 4 0 DC 12

* Resistores

R1 3 4 1K

R2 2 1 22K

Q1 3 2 0 Q1BC548BP

* Misc

.MODEL Q1BC548BP NPN (Is=18f BF=400 BR=35.5 Rb=560m Re=600m Rc=250m

+Cjs=0 Cje=13p Cjc=4p Vje=750m Vjc=540m Tf=640p Tr=50.72n mje=330m mjc=330m VA=80 ISE=50f IKF=140m Ne=1.46 NF=995.5m NR=1.005 VAR=12.5 IKR=30m ISC=172f NC=1.27 IRB=1e+30 RBM=0 XTF=0 VTF=1e+30 ITF=0 PTF=0 XCJC=1 VJS=750m MJS=0 XTB=0 EG=1.11 XTI=3 KF=0 AF=1 FC=500m TNOM=27)

.OPTIONS ITL4=25

.END

 

 

Observações
  • Nó 0 significa sempre terra  em um Netlist
  • Do ponto de vista do Netlist o circuito acima consiste em 4 nós mais o terra.
  • Usando essa forma de descrever um circuito podemos descrever a posição de qualquer  componente num circuito.
  • Toda fonte num Netlist  é descrita com uma palavra começando com V, exemplo:  V1, Vin, V0, Vger , etc.
  • Todo resistor num Netlist é descrito com uma palavra começando com R,exemplo:  R1, R102, RB, RC, etc.
  • O Spice tem uma sintaxe, isto é, uma forma de estruturar o Netlist.
  • Todas as linhas que começam com * representam comentários , e são ignoradas pelo programa.
  • Caso necessário um comando pode  continuar em outra linha, adicionando-se um sinal de + no começo.
  • Um transistor bipolar é descrito com uma palavra começando com Q, exemplo: Q1, Qnpn, etc e com uma declaração .MODEL a qual  define um grupo de  parâmetros do transistor ( os quais podem ser modificados ), exemplo: .MODEL Q1BC548P NPN ( Is=18f   BF=400 ......etc)
  • Somente alguns dispositivos necessitam de modelo, por exemplo diodos e transistores.
  • Como você pode observar o Netlist ao lado, existem outras declarações como .OPTIONS , .END eoutras mais que oportunamente  serão descritas .

 

 

 

ESQUEMÁTICO vs NETLIST

Você já deve estar se perguntando  por que leu  isso até aqui. Calma ! Assim como um quadro ( ou foto ) diz mais que mil palavras, um esquemático diz mais que mil linhas de Netlist. Fazer uma simulação usando Netlist exige muita paciência  e  prática ( principalmente ). Por causa disto é que os simuladores SPICE dos dias de hoje tem entrada esquemática que facilita enormemente  o trabalho. Na figura a seguir mostramos a tela de entrada do PSPICE versão estudantil e que se encontra no site cujo endereço é www.lsi.usp.br/pee_labs. Este programa  está dividido em 9 arquivos zipados, para  facilitar o trabalho de Download.

Oportunamente colocaremos uma apostila explicando  como usar PSPICE . Aguarde !
 
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