Modelado y simulación de BJT de múltiples colectores/emisores

Ocasionalmente, me gusta tratar de entender cómo funcionan los circuitos integrados conocidos construyéndolos en un simulador y observando cómo responden a las condiciones cambiantes. Sin embargo, sigo encontrando BJT de múltiples colectores o múltiples emisores, y el simulador que me gusta usar (el que está en http://www.falstad.com/circuit ) no tiene ningún modelo para dicho dispositivo. Si bien estoy seguro de que se pueden encontrar como modelos SPICE, para el tipo de comprensión intuitiva que estoy tratando de desarrollar, las simulaciones SPICE simplemente no ayudan mucho, ya que no permiten la edición en vivo. Así que mi pregunta es esta:

¿Cómo se pueden simular mejor los BJT de múltiples colectores/emisores sin tener un modelo simple para ellos? ¿Puede usar, por ejemplo, dos BJT con colector y base conectados para simular un transistor de dos emisores? ¿O eso no funcionaría igual? Tenga en cuenta que, dado que esto es solo para fines de simulación, no es necesario considerar los desajustes de dispositivos.

Para un ejemplo del tipo de circuito en cuestión,Circuito equivalente LM317

Este es el circuito equivalente dado en la hoja de datos de ON Semiconductors para el regulador lineal LM317. Contiene un transistor de dos emisores y un transistor de dos colectores; este último parece ser solo un espejo actual, pero la función del primero es menos clara.

Respuestas (1)

soy un aficionado Así que tenga en cuenta mis propias limitaciones mientras escribo aquí. Y es posible que me haya ayudado (o a otros) si hubiera proporcionado un esquema específico para discutir. (Actualización: ¡gracias por agregar un esquema!)

Algunos pensamientos generales:

  • Los múltiples emisores están enterrados dentro de las regiones de base y colector de una sola estructura BJT, sin crear ninguna metalización de separación. Si tomó dos BJT y los unió de alguna manera, todo lo que puede hacer es conectar dos bases a través de la metalización y el cableado (lo mismo para los colectores), y esto no es lo mismo que poder enterrar emisores directamente dentro de un estructura única (al igual que no puede hacer un BJT conectando dos diodos juntos). No puede exactamente "llegar allí desde aquí", por así decirlo. Más sobre esto, más adelante.
  • Las áreas se pueden diseñar para que sean diferentes, lo que lleva a diferentes valores de parámetros ( I S mi , por ejemplo) para cada uno. Tendría que estudiar el circuito para ver si se estaba utilizando esa característica. Si es así, deberá diseñar diferentes modelos BJT para su simulación y deberá comprender el esquema bastante bien para hacer juicios razonados aquí. Por supuesto, incluso entonces no es exactamente lo mismo.

En los circuitos lógicos, generalmente puede "arreglárselas" con un par de BJT, conectando las bases y los colectores juntos, con un cuidado modesto. Sin embargo, con analógico, sería muy cauteloso y me preocuparía mucho por los detalles de diseño.

Entonces, aunque no creo que pueda simularlos directamente con precisión desde CC hasta la luz del día sin información de diseño muy específica a partir de la cual podría diseñar un subcircuito bien considerado, generalmente puede leer el esquema y encontrar una manera de proporcionar una simulación aproximada. (Dada la advertencia de que cuanto más esfuerzo pueda aplicar para estudiar el diseño del esquema, mejor será la simulación resultante).

Barra lateral : Durante el encendido, la acumulación de emisores es un problema importante y su efecto se magnifica por la constante de tiempo RC creada por la resistencia base y la capacitancia de la unión; con los bordes girando más rápido que el centro del emisor. Dado que la relación entre el perímetro y el área varía con los detalles exactos del diseño, este problema de hacinamiento también varía con los detalles del diseño. Para reducir el problema, el ancho del emisor debe ser estrecho. A veces, los diseños de BJT especializados incluirán múltiples emisores en el diseño para mantener las capacidades de accionamiento de corriente CC y, al mismo tiempo, reducir el hacinamiento transitorio/CA.

Creo que cuando se enfrenta a circuitos lógicos, generalmente puede resolver estos problemas y configurar un arreglo que funcione razonablemente bien con BJT simples y discretos (y, posiblemente en algunos casos, con algunas resistencias agregadas bien ubicadas). Es posible que desee ajustar algunos de los parámetros BJT, tales como I S mi y/o I S . Pero sin ninguna información detallada para continuar, todo sería solo conjeturas. Así que probablemente no me molestaría demasiado allí.

¡Gracias! He agregado un esquema como sugirió, pero parece que, como temía, no es factible de hacer. Si estoy leyendo su respuesta correctamente, creo que requeriría una comprensión del funcionamiento del circuito, y dado que la única razón por la que hago estas simulaciones es ayudar a comprender mejor el funcionamiento del circuito, es una especie de catch-22 .
@Felthry La suposición predeterminada aquí sería que las densidades de corriente del colector son las mismas y que puede usar un par BJT simple para configurar esto. Pero es difícil saber cuáles son las intenciones exactas del diseño sin dedicar más tiempo al esquema en sí. Es posible que hayan arreglado las cosas en el diseño real para que la ganancia sea mucho menor que uno, por ejemplo. En ese caso, reemplazaría el BJT conectado al diodo con un diodo real (y los parámetros correctos).
@Felthry Así que sí. Tiene razón al decir que se requiere una comprensión de varias topologías de diseño electrónico para tener una buena oportunidad de organizar una simulación de especias precisa. Y si se necesita una simulación de especias precisa para comprender las topologías, entonces se encuentra en una trampa 22. La forma de salir de eso es hacer una pregunta como esta: "¿Qué tipo de topología es este elemento LM317 aquí ? Me gustaría estudiar cómo funciona, pero no sé cómo se llama". Eso puede obtener ayuda específica, un paso a la vez, y romper el ciclo catch-22.
@Felthry Este comentario debería haber sido el primero. Pero tuve que eliminarlo y volver a agregarlo aquí: el par en la esquina superior derecha de su esquema es un par de espejos actual y NO es un arreglo de múltiples emisores, sino uno de múltiples colectores. Así que mis comentarios anteriores son mucho menos aplicables a este caso.
Sugerencia: primero suponga que los dispositivos de múltiples emisores dividen la corriente por igual y piense (o simule) el comportamiento del circuito. Algunos de estos están muy desequilibrados, para crear pequeñas corrientes de cola para los pares diferenciales de entrada de amplificadores operacionales. Como dice jonk, "podría ser una conjetura". A menos que desee aplicar ingeniería inversa al circuito, simplemente diviértase aprendiendo el funcionamiento.
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