بدون شک ترانزیستورهای اثر میدانی و خصوصا MOSFET ها نقش به سزایی در رشد و پیشرفت تکنولوژی در سال های اخیر داشته اند. افزایش اعجاب برانگیز سرعت کامپیوترها تنها یک نمونه از قابلیت های این ادوات ریز دوست داشتنی است.
به این ترتیب نیازی به توضیح نیست که عملا قسمت شیرین این سری مطالب آموزشی hspice همین بخش ترانزیستورهای اقر میدانی است که طراح را قادر می ساز طرح های خود را شبیه سازی کرده و مورد مطالعه قرار دهد.
کار را با JFETها و MESFETها شروع می کنیم. البته تاکید زیادی روی آن ها نداریم چرا که بحث اصلی ما MOSFETها هستند که در ادامه ی این نوشتار به آن ها خواهیم پرداخت.
دستور کلی تعریف JFETها و MESFETها به صورت زیر است.
Jxxx nd ng ns [nb] mname
پارامتر اول همان نام ترازیستور است که باید با حرف J شروع شود و ادامه ی آن می تواند یک رشته ی حرفی-عددی با حداکثر ۱۰۲۳ کاراکتر طول باشد. بعد از آن به ترتیب نام گره های درین، گیت و سورس ترانزیستور آورده می شود. اگر در فضای مدارهای مجتمع کار می کنیم در ادامه می توانیم نام گره بدنه را نیز در دستور بگنجانیم. البته استفاده از این پارامتر اختیاری است. پارامتر انتهایی هم مدل ترانزیستور مورد استفاده است. به مثال زیر توجه کنید.
J1 1 2 3 model_1
در این مثال ترانزیستوری با نام J1 تعریف کردیم که درین آن به گره ۱، گیت آن به گره ۲ و سورس آن به گره ۳ متصل است. این ترانزیستور از مدل model_1 برای شبیه سازی تبعیت می کند. سوالی که ممکن است پیش بیاید این است که چطور مشخص می کنیم که ترانزیستور ما از نوع JFET است یا از نوع MOSFET. برای پاسخ به این سوال کافیست نگاهی به قطعه کد زیر بیاندازیم.
.MODEL Jmmbfj309lt1 njf
+VTO=-1.7 BETA=0.0055601 LAMBDA=0.02184 RD=0.1
+RS=0.1 IS=1.3336e-12 CGS=5.07189e-12 CGD=5.35152e-12
+PB=2.41896 FC=0.5 KF=9.99982e-21 AF=0.200092
کد بالا مدلی است که کمپانی ON Semiconductor برای یکی از ترانزیستورهای JFET کانال n خود منتظر کرده است. همانطور که می بینید نوع ترانزیستور به وضوح در انتهای خط اول دستور MODEL آمده است.
حالا وقت آن است که سراغ قسمت اصلی بحث یعنی MOSFET ها برویم. دستور زیر شکل کلی تعریف ماسفت در hspice است.
Mxxx nd ng ns [nb] mname
می بینیم که دستور تعریف ماسفت شبیه دستور تعریف JFET و MESFET است. البته یک تفاوت کوچک وجود دارد و آن هم نحوه ی نامگذاری ماسفت هاست. همانطور که می بینیم نام ماسفت باید با M شروع شود. برای بررسی بهتر موضوع یک مثال ساده را در ادامه می آوریم.
M1 nc nb ne MM
.MODEL MM NMOS LEVEL=1 IS=1e-32
+VTO=2.56856 LAMBDA=0.00383262 KP=120.453
+CGSO=1.59184e-05 CGDO=2.22698e-07
قطعه کد بالا تا حد زیادی شبیه مثال های قبلی همین بخش است و نیاز به توضیح بیشتری ندارد. ولی کد بالا از نظر منطقی اشکال دارد. می دانیم در تحلیل ماسفت ها برای محاسبه ی جریان قطعا به به پارامترهای L و W نیاز داریم ولی در کد بالا اثری از این دو پارامتر نیست.
mos 11 70 13 4 nmos l=100.0u w=100.0u
.model nmos nmos level=1 vto=vt wic=3 n0=1.4
+capop=5 cj=0 gamma= 0.6000 kp=beta
+tlev=1 bex= -1.500 tcv= 1.0000E-04
کد بالا نمونه ای است که از کتابخانه ی hspice استخراج شده و همانطور که می بینیم در تعریف ترانزیستور ما که از نوع NMOS است علاوه بر پارامترهایی که در مثال قبل بوده از دو پارامتر L و W هم استفاده شده است.
مطالب بالا خوب بودن ولی هیچی در باره منابع ولتاژ و جریان مخصوصاً منابع وابسته و کلیدهایی که با پالس تغییر حالت می دهند گفته نشده….
ممنون از لطفت! بله حق با شماست، مطلبی در همین رابطه در حال آماده سازی هست که به دلیل مشغله یک مقدار با تاخیر روبرو شده.
با سلام و خسته نباشید، مهندس خیلی خوب توضیح دادین، ولی کاش کاملش کنید، چون من اصلا بلد نیستم کار کردن با خود برنامه رو
سلام دوست عزیز
ان شاء الله در آینده ی نزدیک ادامه آموزش hspice رو هم روی سایت قرار خواهم داد. قسمت بعدی آموزش در مورد نحوه ی تعریف منابع جریان و ولتاژ خواهد بود و بعد از آن فصل جدیدی از آموزش رو شروع خواهیم کرد که در آن هدف تحلیل یک مدار واقعی از ابتدا تا انتها توسط hspice است که طبیعتا خواسته ی شما رو هم پوشش خواهد داد.
سلام من تازه این نرم افزار رو نصب کردم… برای شروع یک پروژه نمیدانم نت لیس را از کجا بیاورم یا اصلا برای شروع چه کار کنم؟
برای نت لیست باید فایل نت پد بازکنم و المان ها رو در آن تعریف کنم؟
کاش برای کسی که تا به حال بااین نرم افزار کار نکرده از ابتدای ابتدا آموزش را آغاز میکردید؟ چون آشنایی با محیط برنامه خیلی مهم است…..
ممنون….
سلام دوست عزیز
قدم اول در کار با Hspice تهیه ی نت لیست مداری است که بناست روش شبیه سازی انجام بشه. خود Hspice ویرایشگر متن نداره و برای این منظور شما باید فایلتون رو با ویرایشگر دلخواهتون ایجاد کنید. Notepad می تونه گزینه ی خوبی باشه. البته از نرم افزارهای دیگه مثل notepad++ هم می تونید استفاده کنید.
در مورد محیط برنامه هم اگر فرصتی پیش بیاد حتما آموزش مناسب تهیه شده و روی سایت قرار داده خواهد شد.
ممنون که جوابم رو دادید…. ببخشید میشه راجع به طراحی اپ امپ تلسکوپیک و تاخورده و کلا طراحی اپ امپ و منابع جریان و تقویت کننده های تفاضلی و… با این نرم افزار یه مقدار توضیح بدید ؟!
واقعا ضروریه….
ممنون….
سلام دوست عزیز،
خواهش می کنم.
بنده خیلی در زمینه ی طراحی آنالوگ تبحر و تخصص ندارم. بیشتر نزدیک به دیجیتال بودم که اون هم بنا به ملاحظاتی ادامه ندادم و الان روی پردازش سیگنال و خصوصا پردازش تصویر کار می کنم. تا جایی که بنده می دونم hspice خیلی کلی تر از اینه که بخواد در مورد طراحی یک نوع مدار خاص کمک ویژه ای ارائه کنه. البته ابزار قدرتمندیه ولی فقط ابزاره و این که چطور و چقدر به شما کمک کنه بسته به مهارت و معلومات خودتونه.
سری به microelectronics.ir بزنید. سایت یکی از دوستان نزدیک بنده است که هم زمینه ی تحقیقات و کاریشون مرتبط با کار شماست و هم این که در زمینه ی آموزش هم تجارب خوبی دارن.