Wykorzystanie tranzystorów w symulacji układów CMOS: pytania o działanie NAND i NOR

Sun Jan 03, 2016 8:46 am   

Symulacja na poziomie bramek jest oczywista, dla cewek i kondensatorów
wprowadza sinusy, różniczkowanie i całkowanie,więc ograniczmy się do
sieci tranzystorów.

Na http://www.falstad.com/circuit/ wybieram Circuits->Logic Families i CMOS.
Inverter działa i pokazuje co się dzieje.
Dla NAND jak to jest? jeśli mamy połączone przewody, to niezależnie czy
na bazie tranzystora jest napięcie czy nie, to po drugiej stronie
(kolektor,emiter) tranzystora jest również napięcie, jeśli tylko któryś
z tranzystorów na to pozwala?
Dla NOR mamy jeszcze coś - gdy mamy po lewo HH to po prawej stronie jest
napięcie na zielono, ale tak połowicznie; jeśli H zmienimy na L to wtedy
mamy większe.

Ile układów da się zrobić z n tranzystorów np, n=4 czy 5?

Sun Jan 03, 2016 7:56 pm   

W dniu 03.01.2016 o 08:46, Ignacy pisze:

Znalazłem
http://www3.imperial.ac.uk/pls/portallive/docs/1/7292571.PDF
http://www.simetrix.co.uk/site/support/kb/How%20Spice%20Works.pdf

ale nie rozumiem dobrze równań,
dla pierwszego V1 czy V2 to napięcia, w których punktach? Liczymy z
prawa Kirchoffa dla napięć czy prądów? W drugim tak samo nie rozumiem.

Sun Jan 03, 2016 8:18 pm   

W dniu 2016-01-03 o 19:56, Ignacy pisze:

Patrz na schemat i tam masz to dokładnie napisane. n0 to węzeł
odniesienia (masa) - 0V.


Tylko wiesz, łatwo to się liczy układy liniowe. Jak wchodzą
nieliniowości, to zaczyna być "ciekawie".
Żeby cokolwiek tłumaczyć to trzeba wiedzieć co wiesz.
Ogólnie lecisz według algorytmu i wychodzi. Robótka dla studenta
elektroniki nietrudna, ale nie na pierwszym roku - trzeba trochę podstaw
liznąć.
Dodanie nieliniowosci znacząco komplikuje algorytm, chyba, że chcesz
tylko policzyć "na piechotę" i wiesz co można uprościć i jak.
Pytanie do czego Ci ta wiedza potrzebna?

Pozdrawiam

DD

Sun Jan 03, 2016 8:33 pm   

W dniu 03.01.2016 o 20:18, Dariusz Dorochowicz pisze:

Można zrobić symulator, coś w stylu http://www.falstad.com/circuit/
tylko nie online. Dostawał by układ, podawał prądy i napięcia.
W pierwszym mam punkty n1,n2,n3 na górze, i w tych punktach liczę
napięcia V1,V2,v3. A dlaczego nie mam punktów na dole sieci, jak to
wytłumaczyć komputerowi, bo nie tylko ma rozwiązywać równania ale je
automatycznie tworzyć.
Nieliniowe: mam exp(V1/vt), zależne od czasu? czy też opór nieliniowo od
napięcia? Może cewki i kondensatory odpuścić, zależy mi na grupach
tranzystorów.

Pozdrawiam

Sun Jan 03, 2016 10:41 pm   

W dniu 2016-01-03 o 20:33, Ignacy pisze:

Tylko wiesz, taki symulator już dawno temu powstał. Nazywa się spice (z
odmianami nazwy). Rozwiązuje układy bardzo efektywnie, choć w przypadku
pewnych elementów ma problemy wynikające z nienajlepszych modeli, ale
jeżeli z czymś takim się spotkasz, to daje się zwykle wrzucić swój model
elementu.


Wiesz coś o rachunku macierzowym?
Wiesz, co to jest masa/GND?


Jak będziesz umiał zasymulować statycznie diodę, to będzie wielki krok
do przodu.
Jeszcze raz zapytam: do czego ta wiedza?
Zapoznaj się ze spice (np LTSpice, chociaż ma paskudny interfejs, a
przynajmniej ja go nie lubię).

Pozdrawiam

DD

Tue Jan 05, 2016 11:56 pm   

W dniu 03.01.2016 o 22:41, Dariusz Dorochowicz pisze:

Na http://en.citizendium.org/wiki/Hybrid-pi_model są schematy:
co oznacza kwadrat postawiony na wierzchołku ze strzałką do dołu?

Wed Jan 06, 2016 2:02 am   

Ignacy wrote:
to

Dopóki nie uwzględnia czasu propagacji, a ściślej jego rozkładu
w funkcji temperatury, napięcia zasilania i IPU wie, czego jeszcze.
Wielu mądrych ludzi osiwiało przy analizie układów asynchronicznych,
często robiąc przy tym doktoraty. :-)


A co rozumiesz przez układ złożony z tranzystora? Proste
konfiguracje z podręcznika to wspólny emiter, wspólna baza
i wspólny kolektor, ale to nie jest pełna gama układów
tranzystorowych. Na przykład w TTLach tranzystory wejściowe
dla niektórych wartości wejść pracują w trybie rewersyjnym.
Obszar przebicia lawinowego to też tryb pracy tranzystora.
Generacja fotonów w złączu BE też zachodzi dla dziwnych
polaryzacji, co pozwala uzyskać niewielkie napięcie ujemne
w układzie zasilanym tylko napięciem dodatnim.

Pozdrawiam, Piotr

Wed Jan 06, 2016 2:11 am   

Dariusz Dorochowicz wrote:


Proszę bez cudzysłowu. Układy nieliniowe są naprawdę ciekawe.


Mam wrażenie, że na pierwszym roku dowolnych studiów wszystkie
problemy są proste, a rozwiązania oczywiste. Potem człowiek się
dopiero zaczyna orientować, że świat jest znacznie ciekawszy,
niż jego naiwne wyobrażenia i np. trywialny transformator albo
zwykła spolaryzowana zaporowo dioda nagle staje się wzmacniaczem
mocy, choć teoria v1.0 na nic takiego nie pozwala. :-)

Pozdrawiam, Piotr

Wed Jan 06, 2016 2:19 am   

Ignacy wrote:


Chodzi o nieliniowe równania różniczkowe opisujące układ.
"Nieliniowy" to jest np. sinus z transformatora, choć przy
analizie tego typu układów same równania są zazwyczaj liniowe.


Zazwyczaj opór od napięcia, opór od prądu, pojemność
od napięcia, indukcyjność od prądu.

Pozdrawiam, Piotr

Wed Jan 06, 2016 7:50 am   

W dniu 2016-01-05 o 23:56, Ignacy pisze:


Źródło prądowe. W tym przypadku sterowane napięciem. Tylko musisz zdawać
sobie sprawę, że to jest model małosygnałowy, zupełnie nieprzydatny w
symulacji pracy impulsowej.
Bez solidnej wiedzy na te tematy nie ma co się brać za robienie programu
do symulacji. Dużo więcej się dowiesz jak sam spróbujesz spice. Jak
będziesz trochę tematy ogarniał, wtedy możesz się zabrać za symulacje.
Układy liniowe są dosć proste, rozbudowanie o analizę AC też nie jest
jakieś skomplikowane. Trochę zabawy się robi jak chcesz robic analizę
czasową. A nieliniowości to inny świat.

Pozdrawiam

DD

Wed Jan 06, 2016 8:11 am   

W dniu 2016-01-06 o 02:11, Piotr Wyderski pisze:

Pewnie że tak, ale... symulator DC robiłem na jakieś zaliczenie jako
jeden z programów, nie jest to specjalne wyzwanie. Do AC jeszcze bym
podszedł, ale do nieliniowych to ktoś by musiał używać nawet nie wiem
jakich argumentów żebym się wziął.


Ja wcześniej miałem technikum, więc mój świat wyglądał trochę inaczej.
Wiedziałem o wielu sprawach, które nawet nie były zasygnalizowane.

Faktycznie, to, czego wcześniej nie dotykałem (choćby programowania)
wydawało się proste i piękne. Ale ja miałem bardzo dobrą nauczycielkę i
inne grupy nam jej zazdrościły, programowanie nie sprawiało problemów do
pojawienia się języków obiektowych, a baz danych sam nie dotykam.

Pozdrawiam

DD

Fri Jan 08, 2016 8:31 pm   

W dniu 03.01.2016 o 22:41, Dariusz Dorochowicz pisze:

Nie udało się zainstalować w Linuxie wg.
https://lists.ubuntu.com/archives/ubuntu-es/2005-April/003416.html
Ściągnąłem spice3f5.tar.gz z
http://embedded.eecs.berkeley.edu/pubs/downloads/spice/ pod Windows i
utworzyłem projekt w Visual Studio, po czym dodałem źródła.
Jest problem, bo gdy chcę wywołać komendę, pisze że .cir nie załadowany,
a nie daje się załadować, tylko chce rawspice.raw.

Fri Jan 08, 2016 8:47 pm   

W dniu 2016-01-08 o 20:31, Ignacy pisze:


Pod linuksem nie próbowałem. Pod Windows weź LTSpice (bez problemu
znajdziesz, aktualna jest chyba wersja IV). Ma wszystko, co trzeba,
łącznie z Probe czy jak się w tej wersji program nazywa. Myślę, że warto
zobaczyć na co pozwala, potem można sie zastanawiać czy i co ewentualnie
zmieniać i czy w ogóle się w to bawić? Chyba dla samej nauki.
..cir to plik tekstowy ze strukturą obwodu i poleceniami co ma policzyć
plus ewentualnie danymi wejściowymi (np punkt pracy jeżeli są problemy
ze zbieżnością).
Standardowy spice to tylko sam program obliczający układ, zwykle w
pakietach dodawan są do niego programy takie jak probe (przedstawia
graficznie wyniki obliczeń) oraz edytor schematów generujący plik .cir
(lub odpowiednik) i jakiś "zarządca", mniej czy bardziej widoczny.

Pozdrawiam

DD

Fri Jan 08, 2016 8:58 pm   

W dniu 08.01.2016 o 20:47, Dariusz Dorochowicz pisze:

Właśnie próbuję LTSpice IV. Czy to program bazujący na źródłach spice?
Czy sam ma dostępne źródła?


Po załadowaniu .asc mam schemat, po załadowaniu .cir mam plik tekstowy z
podświetlaniem składni. Daje się symulować, podaje wykresy, gdy najpierw
wybiorę View->Visible Traces.
Chyba nie ma przedstawienia schematu .cir; informacji przestrzennych nie
ma w .cir choć przydało by się takie generowanie tak jak potrafi
wygenerować schemat grafu program graphviz.

Pozdrawiam

Fri Jan 08, 2016 9:02 pm   

W dniu 08.01.2016 o 20:58, Ignacy pisze:

A jaka jest składnia pliku .cir?