Моделирование индуктивности последовательно со стоком истокового повторителя

Как я могу смоделировать влияние индуктивности (порядка 1 мкГн) на сток истокового повторителя?

Рассматриваемая схема представляет собой электронную нагрузку, концептуально это (компенсация, привод затвора и т.д. для наглядности не показаны):

введите описание изображения здесь

Мотивация

Я уточняю дизайн, описанный в этом моем предыдущем вопросе . Оказывается, стабильность схемы операционного усилителя очень чувствительна к индуктивности между тестируемым источником питания и нагрузкой, обычно вносимой выводами, используемыми для их соединения.

На основании чего добавить л с р с к симуляции LTspice влияет на усиление контура, похоже, что индуктивность взаимодействует с чистой емкостью сток-исток полевого МОП-транзистора, образуя цепь LRC, которая добавляет пару полюсов на частоте около 1-2 МГц. Положение двойного полюса изменяется в зависимости от используемого МОП-транзистора и значения L, но их положение также зависит от условий эксплуатации, поскольку емкость МОП-транзистора значительно изменяется при изменении В Д С (ниже В Д С => более высокая емкость).

В любом случае, я хотел бы вывести символическое выражение , которое характеризует эту вертикальную ветвь цепи от Load_IN+ через MOSFET к земле, таким образом, чтобы также иметь символические выражения для полюсов (и, возможно, любых нулей) в терминах из L, C и R. Так что, может быть, что-то в форме:

А т г с + 1 с 2 + 2 ζ с + ю 0 2

Что я думаю до сих пор

Я думаю, что первым шагом будет выбор правильной эквивалентной схемы, и именно здесь я сталкиваюсь с первой загадкой.

В моделях с малым сигналом, с которыми я сталкивался, используется источник тока, управляемый напряжением; это самая простая форма, в которой пренебрегают всеми емкостями и некоторыми другими деталями. Тот, который я бы в конечном итоге использовал, включал бы, по крайней мере, паразитные емкости MOSFET:

введите описание изображения здесь

Моя загадка заключается в нежелании размещать индуктор последовательно с идеальным источником тока, что в идеальном случае вызывает появление бесконечного напряжения на индукторе при ступенчатом изменении тока.

Поэтому я думаю, что есть два возможных пути:

  1. Замените источник тока, управляемый напряжением (VCCS), на резистор, управляемый напряжением.

  2. Оставьте все как есть, источник тока будет потреблять ток от емкостей MOSFET во время переходов тока, смягчая д я / д т форма волны. Кроме того, пока переходы не супер быстрые, д я / д т индуцированное напряжение на катушке индуктивности будет оставаться достаточно низким, чтобы удерживать полевой МОП-транзистор в области насыщения, а источник тока будет точной моделью.

    Просто выполняя некоторые миниатюрные вычисления, электронная нагрузка должна обеспечивать нулевое превышение (скажем, ζ "=" 0,5 ) 0–5 А понижают ток как минимум до источника 3 В (для проверки источников питания 3,3 В), а лучше 1,5. И я думал о фиксированном времени нарастания около 1 мкс (т.е. не встраивая регулируемую скорость нарастания). Для последовательной индуктивности 1 мкГн это, по-видимому, означало бы д я / д т 5 А/мкс, производя 5 В на л с р с которое будет больше, чем напряжение питания ИУ. Это приводит меня к следующему варианту:

  3. Мне нужно два анализа, один для обычного случая, скажем В с ты п п л у > 10 В и еще один для низкого напряжения.

Может ли кто-нибудь с большим опытом работы с подобными вещами помочь мне перейти к следующему шагу?

Как только вы включите емкость затвора, у вас не будет проблем с VCC, производящими ступенчатые изменения тока.
Как насчет включения выходного сопротивления MOSFET в модель MOSFET?
@rioraxe: электронная нагрузка представляет собой конфигурацию с общим стоком (истоковым повторителем) с истоковым резистором 0,1 Ом, так что в самом худшем случае, р д с будет 20 Ом, что параллельно с 0,1 Ом будет ошибкой около 0,5%. Итак, я полагаю, что это соответствует допуску моего резистора, измеряющего ток, и пренебрег им в этом анализе. Приведенная выше модель — это просто самая простая форма, которая была у меня под рукой, поскольку вопрос заключался не в том, где разместить емкости и т. д.; модель, которую я использовал для фактического анализа, имеет еще несколько битов (и, как оказалось, сток и источник поменялись местами :)
Вы выразили беспокойство по поводу идеального источника тока, последовательно соединенного с катушкой индуктивности, создающей бесконечное напряжение из-за ступенчатого изменения тока. Включение r0 параллельно с текущим исходным адресом, что слабо. Но для фактического анализа слабых сигналов на высокой частоте включение емкости затвора Cgs и особенно Cgd, вероятно, в любом случае гораздо важнее.
@rioraxe: да, это была главная идея, которую мне не хватало. Как только я понял из ответа Фотона, что увижу большие переходные процессы напряжения (т.е. > В Д С если бы емкость не смягчала д я / д т через индуктор достаточно, все это начало обретать смысл в моей голове :) Иногда достаточно небольшой уверенности от кого-то, кто был там раньше :)

Ответы (1)

Оставьте все как есть, но включите в свою модель также емкость затвора и сопротивление затвора. С учетом этих эффектов, В г с никогда не изменится мгновенно, и, следовательно, VCCS никогда не произведет мгновенного изменения тока.

Если вы все еще видите большие переходные процессы напряжения в узле стока, это, вероятно, указывает на то, что ваша схема должна быть изменена, чтобы избежать этой проблемы.