Моделируем инвертор на транзисторах CD4007

[vak]

В целях ознакомления с характеристиками КМОП-транзисторов микросхемы CD4007 промоделируем элементарный логический инвертор. В качестве инструмента будем использовать ngspice - бесплатный симулятор аналоговых электронных схем, наследник известного проекта SPICE из университета Беркли.



Для микросхемы CD4007 я нашёл две более-менее адекватные spice-модели разного уровня сложности. Первая модель разработана Greg Flewelling в университете Maine, и использует самую простой подход, так называемый Level 1.

На рисунке можно видеть выход инвертора (синий) при подаче на вход слегка заваленного импульса (красный).



Интерес представляет также ток на входе (синий) и от источника питания (красный).



Симулятор ngspice поддерживает несколько вариантов модели для КМОП-транзисторов. Самый навороченный называется BSIM3v3, он же Level 8. Вариант модели BSIM3 для микросхемы CD4007 был разработан профессором Lynn Fuller в Рочестерском технологическом институте. Вот его результат на том же тесте:



Токи ведут себя несколько более реалистично:



Надо будет при случае померить всё то же самое на реальной микросхеме.

Comments

[1500py470.livejournal.com]

В новых реинкарнациях CD4007 могут стоять защитные диоды на входах, и они могут влиять на модель, это раньше 176 серия показывала всем, кто самый главный в электронике (статика), а сейчас люди её боятся почти перестали.

[vak]

Защитные диоды там есть, TI даже показывает их явно в даташите. Но они не должны открываться в этом диапазоне напряжений.

[1500py470.livejournal.com]

Тут главный вопрос, модели их учитывают?

[vak]

Ёмкость защитных диодов включена в ёмкость затвора, а ток вроде не учитывается, он должен быть меньше токов утечки при закрытом диоде.

[rw6hkf.livejournal.com]

Я так понял, что GUI к NGSPICE нет? Пробую её в Fedora.

[vak]

Графики он сам рисует, а для ввода схем можно использовать gEDA (он же gschem).