Средства и методы разработки

Развлечение на выходные. Длиннопост. Обкашляйте методику экстракции SPICE-параметров элементов ИМС. 

P.S. Преамбула: Защиту поведенческих моделей ОУ на RCL не одобрили (некогда точить пилу - надо пилить, как умеем). Вот я и попробовал экстагировать упомянутые далее "основные" параметры транзисторов без декапсуляции, зондовой станции и характериографа. О методиках определения параметров и идёт речь, не о транзисторной модели ОУ.

Оригинал - тут и в следующем сообщении. Но никто не написал текстом pro или contra, только заплюсовали. Далее - контент оттуда.

По фото кристалла с Радиокартинок - уточнена схема.

Все вопросы со следующего фото ("непонятки") - включены в неё.

Единственный диод - заменен переходом "база-эмиттер" для снижения числа независимых переменных.

Относительные размеры резисторов и эмиттерных областей в пикселях - в файле 574UD1.txt (см. приложенный архив). По результатам теста №2 - появились вопросы по интерпретации сопротивления резистора R10. По результатам теста №4 - появились вопросы по интерпретации сопротивлений резисторов R12 и R15.

БП для тестов формирует напряжение питания ОУ (10..32.5 В, DA2, C4, R6-R18, свечение VD2 индицирует режим "стабильное напряжение"), напряжение для запирания входного каскада (питание ОУ плюс 5 В - VD1, C2) и регулируемое напряжение для входов ОУ (от минус 10 до 4..5 В относительно вывода V+, DA1, VT1-VT2, R1-R3, C1). Всё это запитано от ограничителя тока (12..15 мА, VT3-VT4, R19-R21, C5). R21-C5 - предотвращают самовозбуждение стабилизатора, когда две ООС (через DA2 и VT4) пытаются пересилить друг-друга.

Краткие описания тестов. Для тестирования использована 1 штука КР574УД1Б, выпущенная зав. им. Пегельмана (омега с коленвалом) в октябре 1989 г.

Тест 1. Подав на входы ОУ запирающее напряжение (движок R2 вверху) и подключая между выводами 7 и 1 резисторы (1%) - измеряем напряжение на выводе 1. По результатам - определяются сопротивление квадратного участка резистивного (базового) слоя и ток насыщения n-p-n транзисторов.

Источник B1 - экспериментальные данные. Данные с листа графиков - экспортирую в текст, открываю в табличном процессоре, по несложным формулам считаю сумму разности квадратов вариантов модели и эксперимента и определяю вариант с подходящими параметрами по минимуму суммы.

Тест 2. Подав на входы ОУ запирающее напряжение (движок R2 вверху) и изменяя напряжение питания - измеряем ток потребления. Ток течёт только через R10. Источник B1 - экспериментальные данные (и далее).

По результатам - корректируем сопротивление R10 и уточняем ток насыщения p-n-p транзисторов. В итоге - нелинейность R10 решил не вводить, чтобы модель была побыстрее.

Тест 3 (почерпнул его на RCL). Замыкая через микроамперметр вывод 5 на 4 (V-) и изменяя напряжение на выводе 3 (неинвертирующий вход) - измеряем ток J1 и J3. По результатам - определяем параметры полевых транзисторов. При напряжении на выводе 3 в диапазоне 4..-2 В (относительно вывода 7, V+) - напряжение отсечки и крутизну, при напряжении в диапазоне -5..-10 В - выходную проводимость.

Результат:

Тест 4. Замыкая ООС измеряем ток потребления ОУ в зависимости от номинального напряжения питания (27,5-32,5 В). С полученными по измерению относительных линейных размеров значениями R12 и R15 - ток модели занижен, выходной каскад "голодает". Много раз рассматривал фото, но не нашёл поводов пересчитать сопротивления или ввести в них нелинейности. Разброс отношений сопротивлений внутри кристалла заведомо невелик, большие разбросы возможны между разными сторонами пластины, разными пластинами и партиями пластин. В итоге - увеличиваю R12 и R15 до примерного соответствия тока потребления. R12 - ток покоя выхода, R15 - соотношение токов между Q19 и Q20.

Тест 5 - неудачная попытка определения Vaf n-p-n транзисторов.

Тест 6. При замкнутой ООС выставляем разные напряжения на выходе (-10, 0 и 10 В) и измеряем изменения тока покоя. По результатам - определяем подверженность транзисторов эффекту Эрли. Зависимость путанная, но Vaf подогнались с довольно высокой точностью.

P.S. Утечки на подложку в p-n-p транзисторах не симулирую, т.к. где-то видел, что этот ОУ выполнен с диэлектрической изоляцией компонентов (хотя и не всех) и соединение подложки с выводом 4 нигде не просматривается.

574UD1.zip

P.P.S. Ох как щас вязиговый редактор скорёжит....