ExtractModel za elektronke

[ivor]

ExtractModel je računalniški program za izdelavo Spice modelov elektronk.
Za simuliranje vezij z elektronkami potrebujemo njihove Spice modele. V preteklosti so se uporabljali različni univerzalni modeli, ki so se s časom hitro razvijali. Novejši modeli se vedno bolj približujejo dejanskim karakteristikam elektronk in zmanjšujejo odstopanja od realnih karakteristik.
Univerzalni modeli veljajo za posamezne vrste (skupine) podobnih elektronk: diode, triode, tetrode, pentode... Matematični izrazi, ki določajo anodni tok in tokove ostalih elektrod, v odvisnosti od anodne napetosti in napetosti na preostalih elektrodah, pri univerzalnih modelih vsebujejo določeno število parametrov. Bolj ko je elektronka komplicirana (več elektrod), več parametrov je vsebovanih. Parametre določamo s primerjavo izmerjenih vrednosti pod določenimi pogoji in izračunanih vrednosti iz matematičnega modela (formule). Parametre je treba določiti tako, da je odstopanje izmerjenih (dejanskih) vrednosti od izračunanih čim manjše v območju dejanske uporabe elektronke. Tako se rezultat simuliranja bolj približa obnašanju simuliranega vezja.
Najbolj enostaven, z najmanj parametri, je model diode, nato triode itn. Ker je pri bolj kompliciranih elektronkah parametrov veliko in vsak vpliva na odstopanje izračunane vrednosti od dejanske, je najbolje za ujemanje uporabiti računalniški program ki minimizira seštevek odstopanja po absolutni vrednosti oz kvadratov odstopanj u posameznih točkah. Večje število izmerjenih točk (vrednosti) pomaga h boljšem ujemanju modela z realnostjo.

[VolkD]

Ali bi se s tem dalo narediti tudi modela za kaj drugega, recimo tranzistorje ?

[ivor]

Ta program je prilagojen elektronkam, saj vsebuje nekaj že v naprej pripravljenih univerzalnih modelov. Za tranzistorje bi moral ves program izdelati na novo.
Bolj primeren za predelavo na tranzistorje bi bil Valvole e matematica, narejen v Excelu. Za modeliranje triod ga že dolgo s pridom uporabljam. Samo bi bilo treba poiskati ustrezne formule za tranzistorje in jih pravilno zapisati v Excelu.

[ivor]

ExtractModel je prilagojen za uporabo skupaj z merilnikom elektronk uTracer. Merilnik sem nabavil leta 2017. Takrat sem o njemu tudi nekaj pisal na forumu.
uTracer meri tok in napetost v določenih točkah karakteristike elektronke. Za vsako meritev se podatki spravijo v .utd datoteki. Na osnovi teh podatkov, uTracer sproti grafično izriše izmerjene karakteristike, v celoti ali delno.
Dobljene podatke iz .utd datoteke, ExtractModel potem uporabi za izračun Spice modela. Ta model velja le za izmerjeni primerek elektronke. Lahko se uporabi tudi več podatkov iz meritev več elektronk istega tipa in izračuna Spice model, ki predstavlja povprečje vseh izmerjenih primerkov.
Dobljeni rezultati za Spice model se potem grafično prikažejo s pomočjo programa Gnuplot. Graf predstavlja izmerjene in izračunane vrednosti za določene pogoje. Vsaka vrednost prednapetosti mrežice Ug1 je predstavljena v svoji barvi. Križci so izmerjene vrednosti, vsebovane v priloženih datotekah .utd, krivulje so sestavljene iz izračunanih vrednosti. Tako se že na prvi pogled vidi kolikšno je odstopanje in kako točen je dobljeni Spice model.
Imam namen izdelati Spice modele tudi za take elektronke, ki jih ne morem izmeriti ali jih sploh nimam, imam pa le karakteristike (diagrame) na podatkovnih listih. V takem primeru si moram sam izdelati .utd datoteke iz podatkov na podatkovnem listu. To bi rabil takrat, ko ne dobim Spice modela na spletu za določen tip ali če opazim da najdeni Spice model niti približno ne ustreza tovarniškim podatkom ali ima kake druge pomanjkljivosti.

[VolkD]

Mogoče pa podoben program za tranzistorje že obstaja, a ne vemo zanj. Nekaj sem iskal, a nisem našel.

[ivor]

Ali bi si kdo upal lotiti se predelave tistega programa v Excelu? Zanimala bi me predelava programa za določanje parametrov Spice modela za pentode. Sedanja verzija rabi najstarejši univerzalni model, ki ne modelira toka 2. mrežice. Novejši modeli sedaj tudi to omogočajo. Morda se bi dalo sestaviti tudi nekaj za tranzistorje, FET-e, MOS ali še kaj drugega.
Sam sem enkrat malo pogledal Excel za pentode in poskusil pogruntati kako deluje. Naletel sem na neke neznane spremenljivke. Nekako po logiki se mi je sanjalo kaj pomenijo, nisem pa našel kje in kako so definirane. Ker program lepo deluje za tisto, za kar je namenjen, sem prekinil nadaljnje raziskovanje. Potreboval bi dodatno pomoč nekoga ki dobro pozna Excel.

[ivor]

Pojavil se je novi računalniški program za izdelavo Spice modelov elektronk, Tube Models. Osnovna navodila za uporabo se dobijo tukaj. Je spletni program. Še vedno potrebuje podatke izmerjenih elektronk z uTracer-jem. Enostavno se naloži vse potrebne datoteke z rezultati meritev, program pa določi vse potrebne parametre in izpiše celotni spice model za izmerjeno elektronko. Izračun spice modela navadno traja le nekaj sekund.
Za novi vnos podatkov izmerjene elektronke kliknemo na "+ Try New Tube" desno zgoraj. Poskusil sem z rezultati meritev ene moje pentode iz kombinirane elektronke PCL85.
Datoteke z rezultati meritev z uTracerjem so formatirani na določen način. Ogledamo si jih lahko z Notepadom. Primer:

ECL805_L.zip

(12.12 KiB) Prenešeno 1 krat

Morda bi se dalo izdelati spice model tudi iz diagrama objavljenega v podatkovnem listu za določeno elektronko, samo je treba odčitati podatke in jih zapisati v formatu, kot v zgornjem primeru. Tega še nisem poskušal.

[ivor]

Mogoče pa podoben program za tranzistorje že obstaja, a ne vemo zanj. Nekaj sem iskal, a nisem našel.

Spice model BJT tranzistorja je bistveno enostavnejši od modela elektronke. Primer:

Koda: Izberi vse

.MODEL Q2N2955 PNP(IS=4.66p BF=360...)

Vsak od nas si je vsaj enkrat nabavil ali izdelal nekakšen Transistor tester. Z njim takoj določimo hfe (beta, BF). S tem smo skoraj že zmagali.
Večji problem je določanje ostalih parametrov. Na pr. za določanje ft bi bilo treba izmeriti določene kapacitivnosti, ki so pri BJT odvisne od napetosti. Pri elektronkah pa so vedno enake in so odvisne le od fizičnih dimenzij elektrod. Izmerimo jih lahko z navadnim merilnikom kapacitivnosti tudi pri hladni elektronki.