随着 TI 开发新器件、我们近年来也开始了更有针对性的推送、以提供更多模型来帮助评估我们的器件。 尽管如此、在一些没有模型的旧器件和器件系列中仍然存在差距。 但是，这并不意味着您无法对这些设备进行建模。
TI 设计的模拟开关和多路复用器可在多种不同的仿真器中建模。 TI 现已转向使用 PSpice 作为其主要 SPICE 软件(PSPICE-FOR-TI)。 但是、对于许多不同的模拟开关和多路复用器、并不总是有 PSPICE 模型可用。 好消息是、对于这些情况、有一个解决方法、在大多数基于 SPICE 的仿真器中很容易实现。 下面概述了一些可能的变通办法、以及 TINA Spice 和 Simple 模型与传统 PSPICE 模型的比较。 下面显示了在5V 电源下使用 TMUX1119、在1MHz 频率下将输入信号作为方波(0V 至5V)、并使用电阻 RL = 300Ω Ω 且电容 CL = 5pF 的 RC 负载。
在上图中、蓝色波表示输入电压、而绿色波表示输出。 使用 PSpice 模型时、此负载下开关上的压降为31.8mV。 方波输出的顶部还有一些过冲(上升时间为10ns)–该峰值比输入上升沿上的输入信号高9.83mV。
现在、我们来看看可用于替代 PSPICE 文件的不同选项。 有4种不同的路径： 存在合适的替代模型–例如在 TINA 库文件 中、 闭合开关的简单静态 RC 模型、具有可变电阻的开关的动态 RC 模型以及动态 RC 模型+泄漏电流。
没有 PSpice 模型、但存在合适的替代模型–例如 TINA 库
如果没有 PSPICE 模型，但 TINA-Spice 文件确实存在，则解决方法非常简单。 对于我们的模拟多路复用器和开关、TINA .lib 文件中的语法和 PSpice .lib 文件中的语法基本相同、TINA 库可以导入到 PSpice 或其他类似的 Spice 软件包中。 这些模型的制造方式相同–PSpice 模型仅包含 TINA 库中不存在的一些其他文件(主要用于符号等)。 但请注意、HSpice 模型.lib 文件中的语法与 PSpice 和 TINA 等仿真器不同、因此它们不能用于代替 TINA 或 PSPICE 模型。
下面是 TINA 上的电路和仿真：
在上图中、红色波表示输入电压、绿色波表示输出。 对于 TINA 仿真、300Ω Ω+ 5pF 负载的输入和输出之间会有31.8mV 的压降。 这与同一测试的 PSpice 模型结果相同。 由于 x 和 y 输入的显示屏限制为0.01V、因此输出上的过冲额定值为~10mV。 考虑到这一点、PSpice 和 TINA 模型应该执行相似的操作-这是因为它们共享同一个库文件。
没有可用的 SPICE 文件–生成简单静态 RC 模式
遗憾的是，它并不总是像仅仅抓取一个相似的 SPICE 文件那样容易，有时甚至不包括该文件。 无需担心、因为使用简单的无源模型可以很好地估算多路复用器/开关对信号链的影响–这些模型有两种类型：RC 滤波器或 CRC 滤波器
RC 滤波器无源开关/多路复用器模型(开关关闭)
CRC 滤波器无源开关/多路复用器模型(开关关闭)
可以使用这些模型中的任何一种。 对于最简单的模型形式、使用典型值可为您提供有关该部件如何影响信号链的球栅估算。 例如，让我们使用 TMUX1119并根据数据表值对闭合开关参数建模。 假设室温下的电源电压为5V。
从数据表中：
使用此数据、可以使用以下值来填充模型、从而创建两个简单模型：
- Ron = 1.8Ω Ω
- Con = 20pF
- CON/2 = 10pF
使用与前两个仿真相同的测试设置、现在将显示无源模型：
在上图中、红色波表示输入电压、绿色波表示输出。 在这个简单的模型中、传入的1MHz 方波高度的衰减为29.82mV–与 TINA 和 PSpice 仿真相比、TINA 和 PSpice 仿真的衰减为31.8mV、这使得与仅电阻的 TINA 和 PSPICE 模型的差异略大于6% 和电容建模。 这表明可以使用无源支架进行合理的近似计算。
这些简单模型也可用于某些边界条件近似–这可以通过使用列出的最坏情况电阻来完成(最坏情况条件条件条件条件条件通常不是规格、因此在此处仍然可以使用典型值)。 对于电压为5V 的 TMUX1119、将 RON 值更改为4.5Ω μ A (温度高达85°C)、而值高达4.9Ω μ A (温度高达125°C)。 这并不像典型的 Spice 模型那样具有完整的功能–但是，也可以估算更高温度的工作条件，这通常是在 TI 模拟多路复用器和信号开关的 PSpice 库中未建模的功能。
当开关打开时，您只需使用一个电容器接地，即可显示未导通的开关的寄生电容–这是数据表中的关断电容，如下所示，适用于 TMUX1119。
一些数据表包含关断电容的两侧值。 在某些器件(如 TMUX1119)上，规格仅为一侧。 要近似计算“D”侧关闭电容，请取导通电容并减去“S”电容。 因此、在本例中、20pF–6pF = 14pF。 这假设内部开关没有电容，这不是真的，但对于近似值，这是一个很好的开始位置，因为大多数导通电容都计入了关断电容内。
简单模型打开开关
无 Spice 模型-创建具有可变电阻的动态 RC 开关模型
在许多应用中、简单模型在估算开关/多路复用器性能时是完全可以接受的、但它确实做出了并非所有应用都能处理的假设。 最大的一个因素是、简单模型假设导通电阻是一个恒定值-它不是、因为它随电源电压、温度和输入电压的变化而变化。 幸运的是、这也可以通过使用简单模型的大多数模拟开关/多路复用器产品系列来近似计算。 要在 Spice 中创建可变电阻、您需要使用受控源(1个电压控制电压源(VCVS)和1个电压控制电流源(VCCS))来代替前一个模型中使用的静态电阻器。
具有可变电阻模型的动态 RC 开关(开关关闭)
本质上、可以使用基本欧姆定律(V = IR)的重新排列将可变电阻建模为电流。 电流是 α 电压减去输出电压除以1 μ V、这是给定输入电压下的导通电阻。 这是使用 PSpice 中的表来完成的–检查输入并给出电阻值、然后将其转换为开关上的电流。 要创建该表、应使用导通电阻图。 在本示例中、将使用电压为5V 的 TMUX1119。
从该图中、我们可以找到如下所示的快速表(25°C 时)：
|
输入电压 |
电阻 |
|
0V |
1.4Ω μ A |
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0.5V |
1.6Ω μ A |
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1V |
1.8Ω μ A |
|
1.5V |
1.8Ω μ A |
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2V |
1.75Ω μ A |
|
2.5V |
1.8Ω μ A |
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3V |
1.95Ω μ A |
|
3.5V |
2.25Ω μ A |
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4伏 |
2Ω μ A |
|
4.5V |
1.75Ω μ A |
|
5V |
1.6Ω μ A |
请注意，这些数字并不精确，只是一个快速检查-这将保持电阻曲线的形状。 如果输入电压介于您选择的其中一个值之间–仿真器将执行线性插值来估算该值–因此、您放置的数据点越多、您将得到的图形形状越接近。
可以使用以下库将其转换为电路组件：
将这种可变性添加到电阻器中、可以更好地近似计算0V 至5V 范围内所有输入电压下的衰减、其精确度将略高于平均电阻值。
开关打开模型将与简单模型保持相同。
无 Spice 模型–创建具有可变电阻+泄漏电流的动态 RC 模型
具有泄漏电流的动态模型(开关关闭)
电流源是数据表中的典型值–对于5V 时的 TMUX1119、请参阅以下内容：
输入为4.5V 或1.5V。 如果我们提高温度、我们也会增加泄漏。 对于关断泄漏、每个输入端(漏极侧和源极侧)有一个电流源、中间没有电阻器或电流源。
该模型还有助于估算漏电引起的失调电压误差。
结论
总之、每个模拟多路复用器/开关都没有可行的 SPICE 模型。 不过、在不需要完整模型的情况下、可以使用 SPICE 大致估算开关参数。 这些简单模型可估算以下参数：信号衰减、信号失真、带宽/数据速率、传播延迟以及其他直流结果。 对于大多数其他交流参数、需要一个模型。
最棒的
Parker Dodson