Научная статья на тему 'СИНТЕЗ SPICE-МОДЕЛИ МОП-РЕЛЕ 249КП4АТ С УЧЕТОМ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ'

СИНТЕЗ SPICE-МОДЕЛИ МОП-РЕЛЕ 249КП4АТ С УЧЕТОМ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
83
45
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БОРТОВАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ АППАРАТУРА / ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ МОП-РЕЛЕ / ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ / ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ВЫХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ / КВАДРАТИЧНАЯ АППРОКСИМАЦИЯ / SPICE-МОДЕЛЬ / CADENCE ORCAD / BOARD RADIO-EQUIPMENT / SOLID-STATE MOS RELAY / TEMPERATURE STABILITY / CURRENT-VOLTAGE CHARACTERISTIC / TEMPERATURE DEPENDENCE OF OUTPUT RESISTANCE / QUADRATIC APPROXIMATION / SPICE MODEL

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Озеркин Денис Витальевич, Бабешко Владислав Вадимович

Процесс проектирования бортовой космической радиоаппаратуры обязательно включает этап схемотехнического моделирования электронной части аппаратуры. При этом возникает проблема разработки математических моделей электронной компонентной базы специального применения, адекватно описывающих поведение прототипов в широком температурном диапазоне. В работе представлена методология синтеза математической модели твердотельного МОП-реле 249КП4АТ отечественного производства для последующего SPICE-моделирования. Для достижения поставленной цели решалось несколько задач: получение экспериментальных зависимостей параметров; разработка обобщенной математической модели МОП-реле; экстракция измеренных экспериментальных параметров и их преобразование в параметры SPICE-модели; тестовое испытание разработанной SPICE-модели. Для исследования отобрана партия из пяти однотипных твердотельных МОП-реле. Показано, что образцы твердотельных МОП-реле одной партии поставки отличаются технологическим разбросом параметров. Предложена оригинальная методология синтеза твердотельных МОП-реле, основанная на измерении электрических параметров образцов при разных температурах. Результаты измерения в конечном итоге преобразуются во множество, состоящее из 16 параметров в каждом канале. При этом синтез аналогичных твердотельных МОП-реле из семейства 249КП4 заключается в нахождении числовых значений этого множества. Апробация разработанной методологии осуществлена в процессе тестирования SPICE-модели в среде Cadence OrCAD. В ходе тестового моделирования установлено, что относительная погрешность в расчете характерных точек имитационным способом составляет не более 7 % по сравнению с измерениями в физическом эксперименте.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Озеркин Денис Витальевич, Бабешко Владислав Вадимович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SYNTHESIS OF 249KP4AT MOS-RELAY SPICE-MODEL WITH THE TEMPERATURE DEPENDENCE OF PARAMETERS

The process of designing the board space equipment includes the stage of circuit simulation of the electronic part of the equipment. In this case there is a problem in the development of mathematical models of the electronic component base in special applications, which adequately describe the behavior of the prototypes in a wide temperature range. In the work the methodology of synthesizing the mathematical model of the domestic-produced solid state MOS-relay 249KP4AT for further SPICE modeling has been developed. To achieve this goal, several tasks, such as obtaining the experimental dependencies of parameters; the development of a generalized mathematical model of the MOS relay; the extraction of the measured experimental parameters and its conversion into the parameters of the SPICE model and testing the SPICE-model have been solved. For the study a batch of five of the same type solid-state MOS relays, produced by JSC «Proton» has been selected. It has been shown that the samples of solid-state MOS relays of the same batch of delivery are distinguished by the technological variation of the parameters. The measurement results ultimately are converted into a set of 16 parameters in each channel. In this case, the synthesis of similar solid-state MOS relays from the 249KP4 family consists in finding the numerical values of this set. The testing of the developed methodology has been carried out in the form of testing a SPICE model in the Cadence OrCad environment. During the test simulation it has been found that the relative error in the calculation of the characteristic points by the imitation method does not exceed 7% compared with the measurement in a physical experiment.

Текст научной работы на тему «СИНТЕЗ SPICE-МОДЕЛИ МОП-РЕЛЕ 249КП4АТ С УЧЕТОМ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ»

УДК 621.3.038

DOI: 10.24151/1561-5405-2019-24-2-185-196

Синтез SPICE-модели МОП-реле 249КП4АТ с учетом температурной зависимости параметров

1 2 Д.В. Озеркин , В.В. Бабешко

1 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск, Россия

АО «Научно-производственный центр «Полюс», г. Томск, Россия ozerkin. denis@yandex. ru

Процесс проектирования бортовой космической радиоаппаратуры обязательно включает этап схемотехнического моделирования электронной части аппаратуры. При этом возникает проблема разработки математических моделей электронной компонентной базы специального применения, адекватно описывающих поведение прототипов в широком температурном диапазоне. В работе представлена методология синтеза математической модели твердотельного МОП-реле 249КП4АТ отечественного производства для последующего SPICE-моделирования. Для достижения поставленной цели решалось несколько задач: получение экспериментальных зависимостей параметров; разработка обобщенной математической модели МОП-реле; экстракция измеренных экспериментальных параметров и их преобразование в параметры SPICE-модели; тестовое испытание разработанной SPICE-модели. Для исследования отобрана партия из пяти однотипных твердотельных МОП-реле. Показано, что образцы твердотельных МОП-реле одной партии поставки отличаются технологическим разбросом параметров. Предложена оригинальная методология синтеза твердотельных МОП-реле, основанная на измерении электрических параметров образцов при разных температурах. Результаты измерения в конечном итоге преобразуются во множество, состоящее из 16 параметров в каждом канале. При этом синтез аналогичных твердотельных МОП-реле из семейства 249КП4 заключается в нахождении числовых значений этого множества. Апробация разработанной методологии осуществлена в процессе тестирования SPICE-модели в среде Cadence OrCAD. В ходе тестового моделирования установлено, что относительная погрешность в расчете характерных точек имитационным способом составляет не более 7 % по сравнению с измерениями в физическом эксперименте.

Ключевые слова: бортовая космическая радиоэлектронная аппаратура; твердотельное МОП-реле; температурная стабильность; температурная зависимость выходного сопротивления; квадратичная аппроксимация; SPICE-модель; Cadence OrCAD

Для цитирования: Озеркин Д.В., Бабешко В.В. Синтез SPICE-модели МОП-реле 249КП4АТ с учетом температурной зависимости параметров // Изв. вузов. Электроника. - 2019. - Т. 24. - № 2. - С. 185-196. DOI: 10.24151/1561-5405-201924-2-185-196

© Д.В. Озеркин, В.В. Бабешко, 2019

Synthesis of 249KP4AT MOS-Relay SPICE-Model with the Temperature Dependence of Parameters

D. V. Ozerkin1, V. V. Babeshko2

1Tomsk State University of Control System and Radioelectronics,

Tomsk, Russia

2

JSC «Polyus» Research and Production Center, Tomsk, Russia

ozerkin.denis@yandex.ru

Abstract: The process of designing the board space equipment includes the stage of circuit simulation of the electronic part of the equipment. In this case there is a problem in the development of mathematical models of the electronic component base in special applications, which adequately describe the behavior of the prototypes in a wide temperature range. In the work the methodology of synthesizing the mathematical model of the domestic-produced solid state MOS-relay 249KP4AT for further SPICE modeling has been developed. To achieve this goal, several tasks, such as obtaining the experimental dependencies of parameters; the development of a generalized mathematical model of the MOS relay; the extraction of the measured experimental parameters and its conversion into the parameters of the SPICE model and testing the SPICE-model have been solved. For the study a batch of five of the same type solidstate MOS relays, produced by JSC «Proton» has been selected. It has been shown that the samples of solid-state MOS relays of the same batch of delivery are distinguished by the technological variation of the parameters. The measurement results ultimately are converted into a set of 16 parameters in each channel. In this case, the synthesis of similar solid-state MOS relays from the 249KP4 family consists in finding the numerical values of this set. The testing of the developed methodology has been carried out in the form of testing a SPICE model in the Cadence OrCad environment. During the test simulation it has been found that the relative error in the calculation of the characteristic points by the imitation method does not exceed 7% compared with the measurement in a physical experiment.

Keywords: board radio-equipment; solid-state MOS relay; temperature stability; current-voltage characteristic; temperature dependence of output resistance; quadratic approximation; SPICE model; Cadence OrCAD

For citation: Ozerkin D.V., Babeshko V.V. Synthesis of 249KP4AT MOS-relay SPICE-model with the temperature dependence of parameters. Proc. Univ. Electronics, 2019, vol. 24, no. 2, pp. 185-196. DOI: 10.24151/1561-5405-2019-24-2-185-196

Введение. Современный процесс проектирования бортовой космической радиоаппаратуры (БКРА) обязательно включает этап схемотехнического моделирования электронной части БКРА. При этом используются распространенные средства моделирования - программные комплексы, включающие SPICE-симулятор [1-3]. Важным дополнительным условием при синтезе SPICE-моделей часто является учет температурной зависимости параметров электрорадиоизделий, поскольку условия эксплуатации БКРА колеблются в широком температурном диапазоне (от -60 до 125 °С).

Вопросы применения твердотельных реле в интегральном исполнении для БКРА находят отражение в отечественной и зарубежной печати [4-11]. Анализ публикаций показал следующее. Индустрия производства твердотельных реле стремительно развивается, однако методологические основы синтеза адекватных математических моделей твердотельных реле, пригодных для схемотехнического моделирования на ранних этапах проектирования БКРА, пока проработаны недостаточно.

Цель настоящей работы - синтез SPICE-модели МОП-реле 249КП4АТ с учетом температурной зависимости параметров, пригодной для схемотехнического моделирования электронных средств БКРА. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи [12]: получение экспериментальных зависимостей параметров для образцов прототипов МОП-реле; разработка обобщенной математической модели МОП-реле; экстракция измеренных экспериментальных параметров и их преобразование в параметры SPICE-модели; тестовое испытание разработанной SPICE-модели.

Методология синтеза SPICE-модели интегральной микросхемы с термозависимыми параметрами. В номенклатуре электрорадиоизделий, применяемой в отечественных разработках БКРА, распространено МОП-реле 249КП4АТ [13]. Для исследования отобрана партия из пяти однотипных твердотельных сдвоенных герметичных МОП-реле 249КП4АТ производства АО «Протон» (г. Орёл) [14], изготовленных по АЕЯР.431160 ТУ. Для получения экспериментальных зависимостей параметров использовалась измерительная установка, состоящая из двух основных частей: комплекса для температурных испытаний электрорадиоизделий Thermostream TP04310A [15] и тестера полупроводниковых приборов Formula TT [16].

На координатных плоскостях (рис.1,а-в) представлены экспериментальные входные ВАХ при температуре окружающей среды, равной -60, 25 и 125°С. Поскольку

Рис.1. Входные ВАХ при Т = -60 °С (а), 25 °С (б), 125 °С (в), усредненные значения отсчетов ВАХ (г) и температурная зависимость входного напряжения (д) Fig.1. Input I-Vcurve at Т = -60 °С (a), 25 °С (b), 125 °С (c), the averaged values of the I-V indications (d) and the temperature dependence of the input voltage (e)

микросхема 249КП4АТ имеет два независимых канала, то для пяти исследуемых образцов в общей сложности выполнено десять измерений. Конкретная экспериментальная характеристика обозначается на графиках по типу «Образец x.y», где x - номер образца; y - номер канала. Координатная плоскость на рис. 1, г демонстрирует усредненные значения отсчетов ВАХ отдельно для каждого канала (К1 и К2) для определенных температур. Усредненные значения входного тока аппроксимированы экспоненциальной зависимостью вида a1-exp(a2) + a3.

Температурная зависимость входного напряжения представлена в аддитивном виде (рис.1,ó). Пусть исходная рабочая точка для каждой ВАХ имеет координаты входного тока /вх = 1 мА и температура окружающей среды T = 25 °С. Взяты три отсчета температуры: -60, 25, 125 °С. Разность входного напряжения вычисляется как

AUsxjk = (Uj - Us^I/ex = 1 мА,

где j - номер канала; k - номер отсчета температуры.

Полученные значения разности входного напряжения аппроксимированы полиномом второго порядка:

AUbx = 1,029-10-5T2 - 1,993-10-3T + 0,043 для К1, (1)

AUbx = 5,113 10-6T2 - 2,127-10-3T + 0,05 для К2. (2)

Температурные зависимости каналов имеют точку пересечения в координате T0, = 25 °С, AUbx0 = 0 В (см. рис. 1,ó).

Зависимость выходного сопротивления в открытом состоянии от температуры окружающей среды показана на рис.2,а. Измерения проведены при входном токе /вх = 1 мА и токе коммутации /ком = 30 мА. Усредненные экспериментальные значения выходного сопротивления нанесены на новую координатную плоскость (рис.2,б), а затем проведена аппроксимация полиномом второго порядка:

Явых = 3-10-4T 2 + 0,0834T + 12,368. (3)

Зависимость выходного сопротивления в открытом состоянии от входного тока измерена при токе коммутации /ком = 30 мА (рис.3,а). Учитывая свойства семейства характеристик, на рис.3,б путем кусочно-линейной аппроксимации построена упрощенная передаточная характеристика выходного сопротивления от входного тока. Частотные характеристики получены с помощью генератора сигналов Agilent 33220A, осциллографа Tektronix TDS2024B, источника питания SPS-606 и измерителя Gwinstek LCR-821.

Рис.2. Зависимость выходного сопротивления в открытом состоянии от температуры (а) и его усредненные экспериментальные значения (б) Fig.2. The dependence of the output resistance in the open state on the temperature (a) and its averaged experimental values (b)

Рис.3. Зависимость выходного сопротивления в открытом состоянии от входного тока (а)

и аппроксимация этой зависимости (б) Fig.3. Dependence of the output resistance in the open state on the input current (a)

and approximation (b)

Рис.4. Структуризация модели МОП-реле 249КП4АТ Fig.4. Structuring the 249KP4AT MOS-relay model

Для синтеза будущей математической модели МОП-реле предлагается структурная схема, состоящая из двух основных блоков: входной каскад и выходной каскад (рис.4). Внутреннее наполнение каскадов соответствует наблюдаемым процессам на предыдущем этапе исследования. Канал К2 на рис. 4 в явном виде не показан, его структурное наполнение полностью идентично каналу К1.

Структурная проработка МОП-реле позволяет предложить компактную математическую модель. Сделаем это для канала К1. Пусть входной ток МОП-реле есть функция двух аргументов - входного напряжения ивх и температуры окружающей среды 7:

/вх = ЯЦх, 7). (4)

Проведем декомпозицию функции (4) путем фиксации температуры на определенном уровне. Тогда получим частную функцию ¿вх = Живх), зависящую только от входного напряжения и аппроксимируемую экспоненциальной функцией (см. рис.1,г)

¿вх = ЯЦх, 7)|т=25°с = Я(и„х) = аГехр(а2-ивх) + а3. (5)

Аддитивная составляющая нелинейности входной ВАХ Аивх, зависящая от температуры окружающей среды, есть разность аргументов функций (4) и (5) при фиксированном значении входного тока 1вх:

АЦвх = /2(7) = /(Цвх, 7)|/вх=сопй - /'1(ивх)|/вх=со>Ы = Ъ172 + Ъ27 + ЪЗ. (6)

Суммарный сигнал входного тока 1вх есть композиция функций (5) и (6):

1вх = аГехр(а2-[ивх - (Ъ17 + Ъ2Т + Ъ3)]} + а3. (7)

Сопротивление прямой передачи МОП-реле представляет собой ступенчатую функцию, принимающую постоянное значение после достижения порогового значения 1пор входным током /вх:

^пр.п -

да I < I '

' вх пор' ^¡^

const, 1 вх > 1пор .

Введем дополнительный внутренний параметр для разрабатываемой математической модели - напряжение замыкания ключей ипор. Пусть ипор = 1 В. Тогда источник напряжения из, управляемый током, должен иметь передаточную характеристику

и3(/вх) = Ывх, (9)

^п„р 1

где к -

Т^пор Тпор

Нормирующее устройство и4 ограничивает диапазон управляющих напряжений на входе ключей так, чтобы максимальное значение совпадало с напряжением замыкания ключей:

U 4 -

U3, U3 < 1;

(10)

1, U3 > 1.

Сопротивление ключей БЛ1 и 5Л2, управляемых нормирующим устройством, равно

^£41 = ^£42 =|^выкл (11)

[^вкл , и4 > 1,

где ^выкл и Явкл - сопротивления ключей в разомкнутом и замкнутом состоянии соответственно, причем ^выкл >> ^вкл.

Подставим в (11) сначала (10), а затем (9). В результате получим

г> г> ) ^выкл' 1вх < 1пор' /юч

Лл = Л?Л2 =1 (12)

[^вкл ' 7вх > 1 пор '

В замкнутом состоянии ключей $Л 1, 5Л2 и при наличии нагрузки на выходах образуются контуры с токами нагрузки 1н1,1н2 и выходным напряжением

ЦвЬ1х1 = {\ 1вх < 1пор' ч (13)

I 1н\ (^вкл + ^вых1 + ) ' 1вх > 1пор >

ubbix2

0 1вх <1пор;

/н2 (^вкл + ^вых2 + ^н2 ) , ^вх — 1 пор ,

(14)

U =<

^вых1 '

где RBbIx1, RBbK2 - выходные термозависимые сопротивления; Rh1, Rh2 - активные сопротивления нагрузки.

Величины RBbiXl, RBbK2 - функции от температуры окружающей среды (см. рис.2,б) -аппроксимируются полиномами второго порядка:

Rbbixi = clT + c2T + c3, (15)

Rb^ix2 = c4T + c5T + c6. (16)

Подставим в формулы для выходного напряжения (13) и (14) выражения (15), (16) и (7). В результате получим окончательные выражения для выходного напряжения для канала К1 по постоянному току:

0, !щр >(«1 ■ exp\a2[UBX - (b1 ■ T2 + b2■ T + b3)]} + a3);

/А ■(Явкл + с1 ■ T2 + с2■ T + с3 + ), (17)

/п0р <(al ■ exp ja2 Ц - (b1 ■ T2 + b2 ■ T + b3)]} + аз),

0, /пор > (al ■ exp|a2[UBX - (bl ■ T2 + b2 ■ T + b3)]J + a3); /н2 ■(Явкл + cb T2 + c2■ T + c3 + Ян2), (18)

/пор <(a1 ■ exp|a2Ц - (bl■ T2 + b2■ T + b3)]} + a3).

Аналогичным образом можно получить выражение ивых3, ивых4 для выходного напряжения для канала К2 по постоянному току.

Частотные характеристики идеальной линии задержки DT1 получим с помощью соотношения

UDT1(t) = U(t - Гз1>,

где t31 - среднее время включения-выключения МОП-реле для канала К1.

Полагая воздействие на вход линии задержки гармоническим, запишем его в комплексной форме:

Ú3(t) = Ú3-e->°\

где U3=U3- е/Ь 1 - комплексная амплитуда колебания. В результате имеем

Отсюда комплексный коэффициент передачи идеальной линии задержки DT1 равен

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Vп Ú

кВГ1(ф^ = 1-е

jWt,!

(19)

где

К,т (со)| = 1 - амплитудно-частотная характеристика; Ф1(ю) = -со^ - фазо-

частотная характеристика.

Две симметричные цепи выходного каскада представляют собой интегрирующие звенья, образованные структурами Ла1-ЛК1-С1 и Яза2-ЯК2-С2. Комплексная передаточная функция выходного напряжения (на примере выхода £/вых1) имеет вид

¿1(ш) == 7-7---г-^г. (20)

Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики принимают вид

1

К\

Vi+oV

Ф2(ю) = -arctg(rox).

Аналогичным образом может быть представлена комплексная передаточная функция выходного напряжения UBHx2.

Многообразие конкретных реализаций математической модели МОП-реле задано множеством М, содержащим значения параметров в уравнениях (17)—(20):

f f c1 \c2 fc3 fC1 ]

M T "2 "3 41 42 43 ^ jc4 jc5 {сб {c2j . (21)

Применение параметрических и/или табличных данных способствует ускорению SPICE-моделирования [17].

На основе структурной схемы (см. рис.4) и с учетом математической модели (17)-(20) разработана макромодель (рис.5) для SPICE-симуляторов [1-3]. Номера внешних выводов макромодели соответствуют номерам выводов прототипа: 2, 7 - катоды излучающих диодов каналов К1 и К2; 3, 6 - аноды излучающих диодов каналов К1 и К2; 14, 9 - вторые выходы каналов К1 и К2; 16, 11 - первые выходы каналов К1 и К2; 15, 10 - общие выходы каналов К1 и К2. Макромодель содержит два идентичных канала по 12 элементов в каждом.

Экстракция параметров прототипа МОП-реле заключается:

- в установлении коэффициентов полиномов первого и второго порядков для функциональных зависимостей входной ВАХ, выходного сопротивления;

- усреднении точечных оценок для статистических величин времени включения-выключения, выходной емкости, зависимости выходного сопротивления от входного тока.

Дальнейшее моделирование происходит в схемотехническом модуле PSPICE AD, входящем в программный комплекс Cadence OrCAD [1]. На поле чертежа в схемном редакторе OrCAD Capture макромодель МОП-реле представлена в виде условного графического обозначения аналоговой микросхемы DA1. Ко входам микросхемы в каналы К1 и К2 подключены два импульсных источника напряжения E1 и E2. Параметры импульсного сигнала заранее не фиксируются, они устанавливаются для каждого вида тестового эксперимента отдельно. Нагрузкой микросхемы служат резисторы Ян1 = Ян2 = 200 Ом и последовательно соединенные с ними источники синусоидального напряжения E3 и E4. Основные параметры источников E3 и E4: амплитуда 10 В, частота 100 кГц.

Рис.5. Макромодель МОП-реле 249КП4АТ Fig.5. Macromodel of 249KP4AT MOS-relay

Сравнительный анализ результатов физического эксперимента проводится путем сопоставления соответствующих функциональных зависимостей с результатами БРГСЕ-моделирования. Для удобства восприятия результаты физического эксперимента и моделирования сведены на общие координатные плоскости: температурная зависимость ухода входного напряжения (рис. 6,а) и температурная зависимость выходного сопротивления (рис.6,6). На графиках результаты моделирования представлены в виде сплошных линий, результаты физического эксперимента показаны в виде маркеров в координатах, соответствующих измеренным значениям. С качественной точки зрения можно видеть хорошее совпадение экспериментальных и имитационных ВАХ. Количественная оценка проведена как вычисление относительной погрешности результатов моделирования по сравнению с физическим экспериментом относительно экспериментальных точек. Максимальное значение относительной погрешности температурной зависимости ухода входного напряжения для К1 равно 6,7 %, для К2 - 4,4 %. Максимальная относительная погрешность температурной зависимости выходного сопротивления равна 5,3 %. Тестирование синтезированной модели МОП-реле проведено в среде ОгСЛО РБРГСЕ (рис.7).

Рис. 6. Температурные зависимости ухода входного напряжения (а) и выходного сопротивления (б) Fig. 6. Temperature dependence of input voltage difference (a) and output resistance (b)

Рис. 7. Результаты моделирования во временной области Fig. 7. The simulation results in the time domain

Заключение. Предложенная методология моделирования твердотельных МОП-реле с учетом температурных зависимостей параметров позволяет создавать SPICE-модели конкретных отечественных прототипов. Относительная погрешность моделирования температурных зависимостей входных и выходных характеристик для полученной SPICE-модели МОП-реле 249КП4АТ не превышает 7 % по сравнению с результатами физического эксперимента.

Преимущество предложенной методологии моделирования заключается в параметрическом представлении окончательной математической модели МОП-реле. Следовательно, синтез других подобных моделей твердотельных МОП-реле будет сводиться к нахождению числовых значений для множества (21). Недостатком представленной SPICE-модели МОП-реле 249КП4АТ является точечная оценка частотных и временных характеристик. Это дает совпадение величин в физическом и имитационном эксперименте только в фиксированных точках рабочих режимов.

Литература

1. SPICE Circuit Simulator & Analog Circuit Design // OrCAD Cadence Solutions: сайт. - URL: https://www.orcad.com/products/orcad-pspice-designer/overview (дата обращения: 25.11.2018).

2. Mixed Simulation // PCB Design Software: Innovation For PCB Design: Altium: сайт. -URL: https://www.altium.com/products/extensions/platform-extensions/mixed-simulation (дата обращения: 25.11.2018).

3. Micro-Cap 12 // Spectrum Software - Micro-Cap 12. Analog simulation, mixed mode simulation, and digital simulation: сайт. - URL: http://www.spectrum-soft.com/demo.shtm (дата обращения: 25.11.2018).

4. Хан Джамшед Н. Применение герметичных оптронов в военной и космической электронике // Компоненты и технологии. - 2010. - № 6 (107). - С. 82-86.

5. Волошин С. Твердотельные реле для коммутации цепей постоянного тока // Компоненты и технологии. - 2005. - №7 (51). - С. 138-140.

6. Шитиков А. Мощные полупроводниковые приборы компании International Rectifier // Электроника: наука, технология, бизнес. - 1997. - №3-4 (9-10). - С. 43-45.

7. Эдгардт А. Твердотельные реле компании International Rectifier // Компоненты и технологии. -2002. - №5 (22). - С. 34-37.

8. Исламгазина Л. Силовые полупроводниковые приборы ЗАО «Протон-Импульс» // Компоненты и технологии. - 2004. - №8 (43). - С. 74-76.

9. Абрамова Н. Основные параметры и особенности применения твердотельных реле ЗАО «Протон-Импульс» // Компоненты и технологии. - 2005. - № 6 (50). - С. 154-162.

10. Влияние электрического режима на уровень радиационной стойкости оптоэлектронного коммутатора 249КП5Р / С.А. Авдюшкин, И.А. Максимов, В.В. Иванов и др. // Вопросы атомной науки и техники. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2014. - №3. - С. 19-21.

11. Исламгазина Л. Применение различных материалов, обеспечивающих оптимальные тепловые режимы силовых полупроводниковых приборов, в том числе модулей и твердотельных реле // Силовая электроника. - 2005. - №5. - С. 96-99.

12. Озеркин Д.В., Русановский С.А. Методология моделирования температурной стабильности ре-зисторных блоков Б19К в SPICE-подобных симуляторах // Докл. Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2017. - Т. 13. - № 4. - С. 90-97.

13. Микросхемы интегральные. Микросхемы серии К224 .. КР514: справочник / Сост. Н.П. Розен. -2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Электронстандарт, 1993. - 232 с.

14. Оптроны и твердотельные реле // Продукция АО «Протон»: сайт. -

URL: http://www.proton-orel.ru/catalog/optrony-i-tverdotelnye-rele/ (дата обращения: 25.11.2018).

15. TP04310A. Mobile Temperature System for Testing Components, Hybrids, Parts, Modules, Subassemblies and Printed Circuit Boards at Precise Temperature // Advanced Test Equipment Rentals: сайт. -URL: https://www.atecorp.com/ATECorp/media/pdfs/data-sheets/Temptronic-TP04310A_Datasheet.pdf (дата обращения: 26.11.2018).

16. Тестер полупроводников Formula TT3 // Тестеры Formula. Автоматизированные средства измерений электронных компонентов: сайт. - URL: http://form.ru/products/semiconductor/FTT/ (дата обращения: 26.11.2018).

17. Бачманов В.А., Заболотнов И.В., Лапин А.В. Применение табличных моделей туннельных эффектов для ускорения SPICE-моделирования нанометровых МОП-транзисторов // Изв. вузов. Электроника. - 2015. - Т. 20. - №6. - С. 616-624.

Поступила в редакцию 07.12.2018 г.; после доработки 07.12.2018 г.; принята к публикации 22.01.2019 г.

Озеркин Денис Витальевич - кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и производства радиоаппаратуры и кафедры радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина 40), ozerkin.denis@yandex.ru

Бабешко Владислав Вадимович - измеритель электрических параметров радиодеталей Испытательного технического центра АО «Научно-производственный центр «Полюс» (Россия, 634050, г. Томск, пр. Кирова 56в), info@polus-tomsk.ru

References

1. SPICE Circuit Simulator & Analog Circuit Design. Available at: https://www.orcad.com/products/orcad-pspice-designer/overview (accessed: 25.11.2018).

2. Mixed Simulation. Available at: https://www.altium.com/products/extensions/platform-extensions/mixed-simulation (accessed: 25.11.2018).

3. Micro-Cap 12. Available at: http://www.spectrum-soft.com/demo.shtm (accessed: 25.11.2018).

4. Khan J.N. The use of sealed optocouplers in military and space electronics. Komponenty i tekhnologii = Components & Technologies, 2010, no. 6 (107), pp. 82-86. (In Russian).

5. Voloshin S. Solid state relays for switching DC circuits. Komponenty i tekhnologii = Components & Technologies, 2005, no. 7 (51), pp. 138-140. (In Russian).

6. Shitikov A. International Rectifier high-power semiconductors. Elektronika: nauka, tekhnologiya, biznes = Electronics: science, technology, business, 1997, no. 3-4 (9-10), pp. 43-45. (In Russian).

7. Edgardt A. Solid State Relays by International Rectifier. Komponenty i tekhnologii = Components & Technologies, 2002, no. 5 (22), pp. 34-37. (In Russian).

8. Islamgazina L. Power semiconductor devices of JSC «Proton-Impulse». Komponenty i tekhnologii = Components & Technologies, 2004, no. 8 (43), pp. 74-76. (In Russian).

9. Abramova N. The main parameters and features of the use of solid-state relays Proton-Impuls. Komponenty i tekhnologii = Components & Technologies, 2005, no. 6 (50), pp. 154-162. (In Russian).

10. Avdyushkin S.A., Maksimov I.A., Ivanov V.V., Kochura S.G., Kondyan S.S., Rubanov P.V., Kas'kov T.N. Influence of the electric mode on the level of radiation resistance of an optoelectronic switch 249Kn5P. Voprosy atomnoy nauki i tekhniki. Fizika radiatsionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu = Questions of atomic science and technics. Physics of radiation effects on radio-electronic equipment, 2014, no. 3, pp. 19-21. (In Russian).

11. Islamgazina L. The use of various materials to ensure optimal thermal conditions of power semiconductor devices, including modules and solid-state relays. Silovaya elektronika = Power electronics, 2005, no. 5, pp. 96-99. (In Russian).

12. Ozerkin D.V., Rusanovskiy S. A. Methodology for modeling the temperature stability of the B19K resistor blocks in SPICE simulators. Doklady Tomskogo Gosudarstvennogo Uninervsiteta Sistem Upravleniya i Radioelektroniki = Proceedings of Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, 2017, vol. 13, no. 4, pp. 90-97. (In Russian).

13. Integrated microcircuits. Microcircuits of the K224 .. KR514 series: a reference book. St. Petersburg, Elektronstandart Publ., 1993. 232 p. (in Russian).

14. Optocouplers and solid-state relays. Available at: http://www.proton-orel.ru/catalog/optrony-i-tverdotelnye-rele/ (accessed: 25.11.2018).

15. TP04310A. Mobile Temperature System for Testing Components, Hybrids, Parts, Modules, Subassemblies and Printed Circuit Boards at Precise Temperature. Available at: https://www.atecorp.com/ATECorp/media/pdfs/data-sheets/Temptronic-TP04310A_Datasheet.pdf (accessed: 26.11.2018).

16. Semiconductor Tester Formula TT3. Available at: http://form.ru/products/semiconductor/FTT/ (accessed: 26.11.2018). (In Russian).

17. Bachmanov V. A., Zabolotnov I. V., Lapin A. V. Implementation of Table Models of Tunneling Effects for Acceleration SPICE-Simulation of Nanometer MOSFET Transistors. Izvestiya vuzov. Elektronika = Proceedings of Universities. Electronics, 2015, vol. 20, no. 6, pp. 616-624. (In Russian).

Received 07.12.2018; Revised 07.12.2018; Accepted 22.01.2019. Information about the authors:

Denis V. Ozerkin - Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof. of the Design and Production of Radio Equipment Department and Radioelectronic Technologies and Ecological Monitoring Department, Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (Russia, 634050, Tomsk, Lenin Av. 40), ozerkin.denis@yandex.ru

Vladislav V. Babeshko - Meter electrical parameters of radio components of the Testing Technical Center of JSC «Polyus» Research and Production Center (Russia, 634050, Tomsk, Kirov Av. 56v), info@polus-tomsk.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.