Модели интегральных схем для LTSpice

[Точка опоры]

Вот "разбор" 1407УД1.
В основном - соответствует схеме от КБ "Экситон", за исключением R4' и R12 (посередине, у нижнего края). R12, по размышлению, - настоятельно необходим (что-бы не корёжить режимы предварительных каскадов при насыщении выхода у V-). R4' получился из-за ограничений трассировки, но желателен был-бы более "толстый" (на манер перемычки у контактной площадки № 6). Большие транзисторы VT1, VT3, VT5 и VT9 - для малого шума, наверное.
P.S. С другой стороны - малому шуму противоречат "конские" R1, 3, 4 и 6. /P.S.
Относительные размеры эмиттеров n-p-n транзисторов (коэффициент m): VT1, 3 - 10,06; VT5, 9 - 2,15; VT12, 16 - 1,39; VT18 - 1,54; VT4, 6, 8, 10 - 0,75; остальные - 1.
Относительные размеры резисторов: R1, 3 - 41; R2, 8 - 3,53; R4, 6 - 29,32; R5, 7, 11 - 6,56; R9 - 0,2; R10, 10' - 3,51 параллельно 1,71; R4', 12 - 2,87.

 

[Александр_57]

Спасибо за новую информацию. Я за выходные проработаю её.

 

[catBot]

Добрый день!

Только что получил из "Экситона" топологию, используемую на производстве К(Р)1407УД1 в настоящее время.


Данная топология используется уже ~семь~восемь лет.

А вот такая было до того:

 

[Точка опоры]

Значит на фото в Радиокартинках - не их образец. Но он сходен по топологии со "старым" от Экситона. У Экситона - добавлен дополнительный резистор на входы второго дифкаскада для симметрирования.
И, похоже, "новая" - с металлизацией в двух слоях.

 

[catBot]

Надеюсь, вы сможете построить годную SPICE-модель этого ОУ.
Кстати, мне кажется, на новой топологии указаны номиналы резисторов, если приглядеться.

 

[Александр_57]

Да, для резисторов указаны в информационном слое количество квадратов и номиналы. Эта топология гораздо лучше и красивее! Не указан в списке второй слой металлизации, но я разберусь - есть ли он (я рисовал топологию и с однослойкой и двухслойкой). Я ведь 20 лет рисовал топологию кристаллов микросхем. Было бы не плохо уточнить у заводчан про технологию - не Изопланар-1 ли это. Или всё таки это технология, подобная использованной в логических микросхемах К134 (аналог серия 74L, снизу изоляция окислом). Там была довольно сложная технология. Изопланар-1 использовался в К555 (аналог 74LS). Но судя по достаточно большим проектным нормам, это не Изопланар (комбинированная изоляция PN-переход снизу и окисел с боку).

 

[catBot]

...не Изопланар-1 ли это.

Тут я уже спрашивал, ответили, что КСДИ. Могу переспросить, если необходимо.

(а вот новосибирцы, изготавливающие К(Р)544УД2, на обращение даже не ответили)

 

[Александр_57]

Нет не нужно. Я уже почти всё про этот процесс нашёл в интернете.

 

[Точка опоры]

Попробовал модель 1407УД1 с данными от КБ "Экситон" и разомкнутой ООС. "Паразиты" ставил только в нагрузки входного каскада.
При нулевых "паразитах": 130 дБ примерно до 100 кГц, спад - 20 дБ на октаву, 50 дБ на 6 МГц. Довольно далеко от ТУ и, в любом случае, далеко от ТУ на постоянном токе..

 

[Rus2000]

Довольно далеко от ТУ

Раньше писал об этом:

Модель, построенная с применением экситоновских параметров полупроводников и резисторов, показывает результаты, не очень точно соответствующие даташиту:

На рисунках топологии кристаллов не видно элементов, задающих относительно низкий первый полюс даташитного графика усиления.

Хорошо бы знать реальный ход АЧХ и его разброс.

Нам же нужна модель, поведение которой соответствует поведению реального ОУ.

 

[Точка опоры]

При нулевых "паразитах":

Сообщение 769 ошибочно, не правильно посчитал Ku. Вот так правильно:
93 дБ примерно до 98 кГц (-3 дБ), спад - 16,5 дБ на октаву (3-6 МГц), 26,8 дБ на 6 МГц.

задающих относительно низкий первый полюс даташитного графика усиления.

Где-то есть документация с графиком Ku? Я не нашёл пока.

На рисунках топологии кристаллов не видно элементов

Помимо ёмкостей транзисторов - это их времена Tr и Tf и [распределённые] ёмкости резисторов R1-R3 и, вероятно, R4-R6. Я поставил сосредоточенные ёмкости (до 10 пФ) у R1-R3. Но их влияние практически отсутствует, а для больших значений - нет видимых оснований.
Разве что - добавить ёмкости между коллекторами входного каскада и нижними выводами R4 и R6.

 

[Александр_57]

Паразитные ёмкости резисторов оказывают влияние (увеличивают сдвиг фаз на верхних частотах). В то как вы предлагаете подключить ёмкости плохо. В дискретной схеме имело бы смысл параллельно R4 и R6 включить конденсаторы. Это бы улучшило частотку и увеличило усиление. Я находил несколько файлов с АЧХ этого усилителя, а так же тестовые схемы с цепями коррекции. Я и подгонял параметры и исходя из этого подбирал параметры. Я попробую оценить паразитные ёмкости резисторов. Мне только надо представить структуру слоёв и размеры. Я могу загрузить файлы, но только на следующей неделе. Они у меня на работе, а в понедельник я сильно занят.

 

[Rus2000]

Где-то есть документация с графиком Ku?

График по ссылке:

не очень точно соответствующие даташиту:

Доберусь до компа - выложу ДШ.

 

[Точка опоры]

То как вы предлагаете подключить ёмкости плохо.

То, как на схеме (параллельно R1 и R3) или это

Разве что - добавить ёмкости между коллекторами входного каскада и нижними выводами R4 и R6.

Второе, наверное, - глупо. Когда писал - имел в виду две ёмкости, между нижними выводами в парах R1-R3 и R4-R6. А потом вспомнил, как из замкнутости ОС следует минимальность изменения напряжений между этими точками и бессмысленность каких либо конденсаторов между ними.
Показывая паразитные ёмкости параллельно R1 и R3 - я отталкиваюсь от их нахождения (как и R4 c R6) в одном "кармане", подключенном к V+. См приложение.

P.S. В общем - идея транзисторных моделей мне нравится всё меньше и меньше. Без массовых обмеров ОУ снаружи и внутри (привет зондовым станциям и другому оборудованию высокого уровня) - это, в той или иной мере, пустая перетасовка битов.
Поведенческие модели (описывающие входные и выходные каскады и вид АФЧХ) - должны быть точнее. См., например:

• "Создание точных SPICE-моделей для малошумящих микромощных прецизионных усилителей", Дон ЛАФОНТЕН (Don LaFontain), Перевод: Дмитрий ИОФФЕ (КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ, № 6, 2011);
• "Эволюция SPICE совместимых макромоделей операционных усилителей", Сергей Лозицкий (СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, № 4 и далее, 2005).

 

[Александр_57]

Когда ОУ работает в типовом режиме, то поведенческие модели вполне приемлемы, но если режим не стандартный, то транзисторная модель лучше. Так было с созданием транзисторной модели LM358_AB, LM324_AB и LM2904_AB. Один пользователь LTspice пожаловался в том, что поведение ОУ LM2904 в симуляции не соответствует реальности. Этот человек повесил на свою схему большую ёмкость на выход. В реальности была генерация, а в симуляции нет. Тогда я и сделал транзисторную модель. Её поведение соответствовало реальности. Все параметры из даташит я воспроизвёл.
Здесь трудность воспроизвести цепи коррекции.
Кстати. В модели транзистора можно ввести параметры пробоя эмиттерного перехода (это для правильного моделирования большого дифференциального сигнала).
Также можно добиться правильного поведения в зависимости от изменения напряжений питания и температуры.

 

[Rus2000]

ДШ в аттаче.

График усиления:


Хорошо видно, что первый полюс находится в районе 7-8кГц, а второй - в районе 2МГц.

На пальцах в уме в столбик можно легко прикинуть, что для первого полюса RC равно 10к*2н, или 100к*200п, или 1М*20п.
Очевидно, что и дифкаскад, и следующий за ним каскад сдвига уровня не могут создать полюс на частоте 8кГц без применения внешних емкостей порядка 2-х и более нФ:


Т.о. единственным возможныи местом формирования первого полюса на частоте ~8кГц остается последний каскад УН. Тем более,что его выход высокоомный, т.е. для формирования низкочастотного полюса потребуется не очень большая емкость или сумма емкостей.

Еще эффективнее (с точки зрения минимума емкостей, сформированных на кристалле) будет применение миллеровской (паразитной или искусственной) емкости в последнем каскаде УН.
Потребуется буквально несколько пикофарад:

Голубой график - дополнительные 6пФ миллеровской коррекции ВК УН.

 

[Rus2000]

Даташитный график имеет не очень естественные уклоны:

 

[Точка опоры]

Может - согласно "типовой" схеме?

 

[Rus2000]

Возможно.
В любом случае, чтоб получить достаточно правдоподобную модель, нужны обмеры реальных железных ОУ.

 

[Точка опоры]

..... но если режим не стандартный, то транзисторная модель лучше.

Не согласен. Ввиду неизвестности параметров транзисторов (всегда), резисторов (во многих случаях) и неучёта технологии изготовления - транзисторныее модели могут быть так же далеки от практики, как и поверхностно составленные поведенческие. При этом поведенческую модель, на мой взгляд, - будет легче подогнать к наблюдаемым параметрам.