multiSIM 7
Aula05: Modelo de um Dispositivo Eletrônico
Para compreender o comportamento de determinados dispositivos tais como diodos e transistores, precisamos saber o que é o modelo de um componente. Para exemplificar consideremos os circuitos da figura46. Na figura46a temos um diodo e uma resistência de 1K conectados a uma bateria de 100V e na figura46b uma chave que substitui o diodo.
Diodos são encontrados na caixa de componentes Diodos (Diodes), figura46. Nesta caixa de componentes encontramos além de diodos encontramos: SCR, DIAC,TRIAC, ZENER, Ponte Retificadora e o LED.
Figura46: Caixa de componentes Diodos (Diodes), com diodo virtual selecionado
Selecione uma dentre as família de componentes indicadas na figura46 em seguida um componente desta família, dê OK. Monte os circuitos da figura47 e inicie a simulação.
(a ) ( b )
Figura47: (a) Circuito com diodo (b) circuito com chave - Modelo adequado (Topo)
Como podemos ver da figura46 os resultados das duas correntes são praticamente iguais. O erro é desprezível. Podemos então afirmar que o modelo aproximado de um diodo quando em condução é o de uma chave fechada. Consideremos que a bateria agora é de 1,5V, figura48.
( a ) ( b )
Figura48: ( a ) Circuito com diodo ( b ) circuito com chave - O modelo não serve (Topo)
Observe que neste caso o erro
entre as duas corrente é de aproximadamente 100%. A corrente no circuito
com diodo é 849,13uA e no circuito com chave 1,5mA, neste caso não
podemos mais usar o modelo da chave fechada para representar o diodo em condução.
Melhoremos o nosso modelo, para isso consideremos em série com
a chave uma bateria de 0,6V.
( a ) ( b )
Figura49: ( a ) Circuito com diodo ( b ) circuito com chave e bateria - Melhorando o modelo
Se adicionarmos em série com a bateria uma resistência estaremos representando de forma mais real um diodo quando em condução.
( a ) ( b )
Figura50: ( a ) Circuito com diodo ( b ) circuito com chave, bateria e resistência - melhorando mais o modelo (Topo)
Modelar um dispositivo eletrônico, de uma forma simplificada, é portanto usar componentes básicos tais como resistências, fontes de tensão fontes de corrente e capacitâncias para representá-lo.
Obs: O modelo que estamos considerando é para CC, não considerando as capacitâncias parasitarias associadas à junção, portanto é um modelo simplificado.
O construtor do simulador então modela o componente eletrônico a partir das informações fornecidas pelo fabricante do componente, desta forma ao simular um circuito os resultados serão muito semelhantes aos obtidos em um circuito real.
A seguir a figura51 apresenta um diodo (1N4001GP da General Instruments ) polarizado reversamente.
Figura51: Diodo 1N4001GP da General Instruments polarizado reversamente (Topo)
Como podemos verificar da figura51
a corrente indicada é 669,812nA (atenção, ajuste a resistência
interna do amperímetro em 1mOhm)
A definição dos parâmetros do modelo de um dispositivo é feita através de uma sintaxe própria. Por exemplo para o diodo 1N4001GP da General Instruments o seu modelo é definido através dos parâmetro e da declaração a seguir:
.MODEL D1N4001GP__DIODE__5 D
+ IS = 6.698e-07 RS = 0.04255 CJO = 1.949e-11 VJ = 0.3905
+TT = 4.933e-06 M = 0.3576 BV = 50+ N = 2.412 EG = 1.11 XTI = 3
+KF
= 0 AF = 1 FC = 0.5 IBV = 0.005177 TNOM = 27
Para obter os parâmetros que definem o modelo do diodo dê duplo clique no símbolo do diodo aparecerá a janela da figura52a na qual selecionando Editar Modelo (Edit Model) você poderá modificar esses parâmetros (por exemplo a corrente de saturação IS) figura52b.
( a )
(
b )
Figura52: ( a ) Janela Diodo ( b ) Janela de edição do modelo do diodo (Topo)
Como exercício experimente mudar o valor da corrente de saturação e simular novamente.