CC BY
81Электронная компонентная база щ>смических,систем
УДК 621.3.038
СИНТЕЗ SPICE-МОДЕЛЕЙ РЕЗИСТОРНЫХ СБОРОК Б19К ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ БОРТОВОЙ КОСМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ
В. О. Бондаренко, Д. В. Озеркин
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 40 E-mail: vip.sva1996@mail.ru
В номенклатуре электрорадиоизделий, разрешенных к применению в бортовой космической радиоаппаратуре, достаточно распространены резисторные блоки с планарными выводами семейства Б19К. Рассмотрены вопросы автоматизации процесса по формированию SPICE-моделей резисторных блоков Б19К. Показано, что семейство резисторных блоков Б19К отличается не только разнообразием электрических схем, но и индивидуальным характером температурных зависимостей сопротивлений резистивных элементов.
Ключевые слова: температурная стабильность, температурный коэффициент сопротивления, резистор-ный блок, SPICE модель, OrCAD.
SPICE-MODEL SYNTHESIS OF B19K RESISTOR ASSEMBLY AT THE BOARD
SPACE EQUIPMENT DESIGN
V. O. Bondarenko, D. V. Ozerkin
Tomsk State University of Control System and Radioelectronics 40, Lenina Av., Tomsk, 634050, Russian Federation E-mail: Vip.sva1996@mail.ru
In the nomenclature of electronic products using the on-board space radio equipment, resistor blocks with planar terminals of the B19K family is quite common. The article deals with the automation of the process of forming SPICE-models of resistor blocks B19K. It is shown that the family of resistors B19K differs not only in the variety of electrical circuits, but also in the individual character of the temperature dependences of resistive element resistances.
Keywords: temperature stability, temperature coefficient of resistance, resistor block, SPICE model, OrCAD.
Введение. В номенклатуре ЭРИ, разрешенных к применению в бортовой космической радиоаппаратуре, достаточно распространены резисторные блоки с планарными выводами семейства Б19К (рис. 1). Блоки Б19К мощностью рассеяния до 1 Вт предназначены для работы в электрических цепях постоянного, переменного токов и в импульсных режимах. В зависимости от конструкции и электрической принципиальной схемы блоки изготавливают одного типа, трех видов и тридцати четырех вариантов [1].
В отечественной печати уделяется достаточное внимание исследованию резисторных блоков Б19. Так, например, в работе [2] рассмотрены вопросы влияния различных видов подгонки величины сопро-
тивления и последующих технологических операций на стабильность сопротивления толстопленочных резистивных блоков типа Б19М. Приводятся сведения о том, что изготовление резисторных блоков включает в себя 34 технологические операции: начиная от очистки подложки и заканчивая выходным контролем ОТК.
Авторы в своем экспериментальном исследовании показывают, что такие высокотемпературные технологические операции как лужение плат (245-265 °С) и припайка решетки (420-440 °С) негативно влияют на стабильность параметров резисторных блоков. В частности, имеет место существенный дрейф сопротивления.
б
Рис. 1. Резисторные сборки с планарными выводами семейства Б19К конструктивное исполнение (а); электрическая схема Б19К1-1-1 кОм (б); электрическая схема Б19К2-100 Ом (в)
а
в
Решетневскуе чтения. 2017
Постановка задачи. Исходя из вышеизложенного, можно сформулировать цель настоящей работы - сокращение материальных и временных ресурсов при создании математических моделей резисторных блоков Б19К за счет автоматизированного формирования описания по исходным данным.
Решение задачи. Предложенная нами методология в [3] послужила основанием для автоматизации процесса формирования БР1СБ-моделей [4] резисторных блоков Б19К (рис. 2).
верно
г
Генерация описания SPICE -модели
Аппроксимация усредненной температурной зависимости полиномом второго порядка приводит к уравнению:
R(T) = b0 + b1-T + b2-T2 = = 99,821 + 1,72-10-3-T + 3,55-10-5-T2.
Сформированный программой файл *.lib с описанием SPICE-модели резисторного блока позволяет перейти к схемотехническому моделированию в программном комплексе Cadence OrCAD [5].
Для сравнения на одной координатной плоскости (рис. 3) представлены: ранее полученная усредненная экспериментальная зависимость R^c = f(T) и импортированная из постпроцессора Cadence P Spice Probe зависимость по результатам моделирования
R
МОД
=f(T).
г.
О
100.2
100
99.S
-100
-50
TcMiic|Miyj>,i. "С
100
Рис. 3. Сравнение температурных зависимостей сопротивления усредненная экспериментальная зависимость - 1; результат моделирования в ОгСЛБ - 2
Среднеквадратическое отклонение зависимостей 1 и 2 составляет с = 0,011 Ом. Полученное значение с следует считать приемлемым, поскольку относительная погрешность составляет:
5=^.100% = Mü-100 =
0,011% .
Рис. 2. Блок-схема автоматизированного процесса по формированию БРГСБ-моделей резисторных блоков семейства Б19К
После подтверждения исходных данных происходит автоматическая генерация БР1СБ-модели резисторного блока с помощью оригинального программного скрипта «Б19К» на языке ТСЬ/Тк. Текстовое описание формируется в виде файла библиотеки. Для удобства использования предусматриваются три точки возврата: А, Б, В.
Тестовый сравнительный анализ «прототип-модель» проведен на примере образца резисторного блока Б19К2-100 Ом. Согласно предложенной методологии [3] экспериментальные значения температурной зависимости сопротивления резистивных элементов образца преобразованы в усредненный эквивалент.
К 100
Дальнейшее повышение степени полинома аппроксимации не требуется. Сформированная БР1СБ-модель резисторного блока Б19К2-100 Ом адекватно отражает поведение образца с точки зрения температурной стабильности.
Заключение. Проведенная работа позволяет сделать следующие выводы:
1. Для сокращения материальных и временных ресурсов при формировании БР1СБ-моделей резисторных блоков Б19К целесообразно применение средств автоматизации для генерации текстовых описаний.
2. Предложенная в [3] методология моделирования температурной стабильности резисторных блоков апробирована с помощью оригинального программного продукта «Б19К». Сравнительный анализ «прототип-модель» для испытуемого образца показал погрешность в описании температурной зависимости сопротивления в 0,011 %.
3. Рассмотренный подход по автоматизированному формированию БР1СБ-моделей может быть распространен на другие семейства резисторных блоков отечественного и зарубежного производства.
Электронная компонентная база кдсмических,систем
Библиографические ссылки
1. Резисторы. Группы 6010, 6020, 6060. РД 11 0856.3-93 / Сб. справ. листов. СПб. : РНИИ «Элек-тронстандарт», 1994. 224 с.
2. Леухин В. Н., Андрейкин А. В., Нагаев А. А. Анализ влияния технологических операций на выходные показатели качества резистивных сборок // Вестник МарГТУ. 2008. № 2. С. 56-62.
3. Озеркин Д. В., Русановский С. А. Методология моделирования температурной стабильности рези-сторных блоков Б19К в SPICE-подобных симуляторах // Докл. ТУСУР. 2017. № 2. С. 63-70.
4. Nagel L. W., Pederson D. O. SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) Berkeley : University of California, 1973. 65 p.
5. OrCAD Capture Tutorial [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.orcad.com/resources/ orcad-tutorials, свободный (дата обращения: 30.04.2017).
References
1. Rezistory. Gruppy 6010, 6020, 6060. RD 11 0856.3-93 / Sbornik spravochnykh listov. SPb. : RNII "Ehlektronstandart", 1994. 224 p.
2. Leukhin V. N., Andrejkin А. V., Nagaev А. А. Аnaliz vliyaniya tekhnologicheskikh operatsij na vykhodnye pokazateli kachestva rezistivnykh sborok // Vestnik MarGTU. 2008. № 2. P. 56-62.
3. Ozerkin D. V., Rusanovskij S. А. Metodologiya modelirovaniya temperaturnoj stabil'nosti rezistornykh blokov B19K v SPICE-podobnykh simulyatorakh // Doklady TUSUR. 2017. № 2. P. 63-70.
4. Nagel L. W., Pederson D. O. SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis). Berkeley : University of California, 1973. 65 p.
5. OrCAD Capture Tutorial [Electronic resource]. Access mode: http://www.orcad.com/resources/orcad-tutorials, free (date of the application: 30.04.2017).
© EoHgaperno B. O., O3epEHH fl. B., 2017
