Simetrix入門ーモデルの作り方
Ver.1.001 2009.05.2
更新履歴
2009.04.29 Ver.1.000 新規作成
2009.05. 2 Ver.1.001 記事追加
さて、モデルを作ってみましょう。
そこで、フォトカプラを作りましょう。
まず、目標はこれを作りましょう。東芝のTLP521-1です。
【ダイオードモデル】
それでは、発光ダイオード部分です。
図1 ダイオード部分の特性図
そこで、次にご厄介になるのは、『ベルが鳴っています』のここです。貴重なデータの公開ありがとうございます。m(_"_)m
ここのSC3.txtコピーしてメモ帳に貼り付けます。
次にSC3.txtを一部分加工します。
そのまえに、
図2
この図の緑の線は、ダイオード特性で、赤はダイオードの抵抗(Rs)部分です。したがって,緑の部分の点をいくつか採取します。
Rsは赤より、,90mA 1.4Vと10mA 1Vから,(1.4-1)/(0.09-0.01)=5Ωとなります。
IF(mA) | VF(V) |
---|---|
0.1 | 0.91 |
0.2 | 0.95 |
0.5 | 1.0 |
1 | 1.04 |
2 | 1.07 |
5 | 1.1 |
8 | 1.14 |
10 | 1.15 |
表1
さて、これをもとにSC3.txtを編集します。
図3
赤で囲んだ部分を書き直して,TLP521.batとして保存します。
図4
さて、次にMAXIMAを起動します。→maximaについてはここ。貴重なデータの公開ありがとうございます。m(_"_)m
図5
Batch fileとして
図6
を選んで,開きます。
すると、実行されて,
図7
ここで、Is、Nのみ利用します。Rsは、グラフからよみとった5Ωを使い,メモ帳を開き,
図8
を書いて,
図9
に保存します。ここでは,コンデンサ成分、立ち上がり立ち下がり時間を無視しています。
必要に応じて追加すれば良いでしょう。
モデルのパラメータについては,Ayumiさんのここに書いてあります。大体そんなに違いはありません。貴重な資料を公開していただき誠にありがとうございます。m(_"_)m
そして、トランジスタの時のようにコマンドシェルにドロップしてTLP521.libを登録します。
そして、DcSweepでカーブが大体きているかを見ます。モデルパラメータ解析でRSを振ってみます。
図10
ちょっとRsが1.5Ωくらいがいいようですね。そこで次のように修正します。
.model D_TLP521 D(IS=9.9739E-12,N=2.144,RS=1.5,EG=1.11)
これでよしとします。
次はトランジタですね。
【トランジスタモデル部分】
図11 フォトカプラの構成
さて、目標とするフォトカプラの構成図です。ここでは、Q2N2222となっていますが、これを作ります。ただし,F1も含めてそうなればいいのです。
図12
トランジスタのデータシートです。
ここで、アーリー電圧VAについて説明しておきます。
図13 アーリー電圧 VA
この図のように特性グラフを延長した点で、全てのカーブが1点に集まるはずですが、実際はそう簡単ではありません。
また、ISは
図14
これより、暗電流10nAからIS=10nAとし、
図15
より、Tr=2uS,Tf=3uSとします。
これらから,メモ帳を使って
.MODEL Q_TLP521 NPN(IS=10e-9,BF=100,VAF=1.2,EG=1.11,TF=3e-6,TR=2e-6)
とパラメータを決め、書きます。
Q_TLP521.libとして保存して,2SA733のときのようにコマンドシェルにドロップして登録します。
図16 作られた特性図
これで,よしとして,
図17 特性測定回路
図18 完成したモデル
図19
これはスイッチング特性です。
図20
これで,測定すると
図21
明らかに遅すぎます。
図22
R2を追加します。
図23 Tr Tf
これよりR2=2.4Kとして,もう一度特性カーブが重なるよう調整します。
図24完成したモデル
それでは,SUBCKTに仕上げます。
図25
次にネットリストに仕上げます。
登録します。次にシンボルとリンクします。
図26
ここでは,AKCEの並びがあっているのでD,Eと進みます。
図27回路図で読み出したシンボル
以上でフォトカプラが完成しました。
つづく