SPICE仿真软件基础

现在常用的SPICE仿真软件为方便用户使用都提供了较好的用户界面，在用仿真库中的元器件连成原理图后就可以进行仿真（当然要设置必要的仿真参数），但实际上只是用原理图自动产生了SPICE的格式语句，还是要通过读取语句来进行仿真，这是历史的遗留问题。

在当时的技术条件下，不能用图形方式输入电路结构，只能通过文本文件来描述，也就是所谓网表。SPICE软件的设计者规范了要进行仿真的电路对应的SPICE网表文件格式，还定义了许多仿真描述语句和分析控制语句等，使仿真软件能通过读取这些特殊信息来进行相关计算和运行，最后获得要求的结果。

因为技术的进步，虽然现在已经不需要手工书写并输入网表了，但了解一些基本语句还是很有用的，不仅可以理解仿真时要设置的那些参数的含义，而且在出错时还易于通过网表来排错。

SPICE网表文件是文本文件，默认的输入文件名为：*.cir

因为目前各个版本的SPICE软件都已图形化，并增加了很多功能，所以产生的语句顺序和格式有了一些变化，但主要是以*开头的注释语句的不同变化，便于阅读和模块化，而基本的语句变化不大，包括以下几种：

1) 标题语句：网表文件第一行为标题语句，由任意字符串和字母组成，软件并不处理，而是直接在输出文件中作为第一行打印出来

2) 注释语句：由*开头的字符串，为文件的说明部分，为方便阅读而在自动产生的SPICE网表文件中大量存在

3) 电路描述语句：定义电路拓扑结构和元器件参数的语句，由元器件描述语句、模型描述语句、电源语句等组成

4) 电路特性分析和控制语句：以.开头的语句，描述要分析的电路特性及控制命令

5) 结束语句：即.END ，标志电路描述语句的结束，在文件最后一行

（最后将会给出SPICE网表文件的例子）

一、电路描述语句：是SPICE网表文件中最多也最复杂的，有以下一些规定：

1) 名称：为字符串，只有前8个字符有效，其中第一个字符必须为A--Z的字符，且有固定含义，对应不同类型的元件

2) 数字：有几种形式，整数、浮点数、整数或浮点数加上整数指数、浮点数或整数后面加上比例因子

常用的比例因子：有T、G、MEG、K、M、U、N、P、F、MIL等，不分大小写

3) 分隔符：有空格、逗号、等号、左括号、右括号等

4) 续行号：“+”，一行最多只能有80字符，如一行无法表达完全，可在第二行起始加+号，表示是前一行的继续

5) 单位：使用国际标准单位制，语句中缺省

6) 规定支路电流的正方向和支路电压的正方向一致

7) 节点编号：可以是任意的数字或字符串，节点0规定为地，不允许有悬浮的节点，即每个节

点对0节点都必须有直流的通路。当实际电路不满足这个要求时，可在悬浮节点与地之间接一个大电阻（如1G）.

8）不能分析的问题：电压源回路、电感回路、电压源和电感组成的回路、隔断的电流源和（或）电容

以下分别介绍一些常见的电路描述语句：

1. 无源元件描述语句：由元件名、元件连接的节点号、元件的参数值组成

1.1 电阻描述语句：RXXXXXXX N+ N- <(MODEL)NAME> VALUE >

其中：RXXXXXXX 元件名称

N+ N- 电阻两端的节点号，当电阻上加正电压时，电流从N+流向N- (MODEL)NAME 可选项，指出电阻将用上后面由.MODEL语句定义的模型

VALUE 电阻值，单位Ohm

TC="TC1" 可选的温度系数，TC1 TC2分别是一阶、二阶温度系数

1.1.1 电阻的温度公式：VALUE(T)=R*R0[1+TC1*(T-T0)+TC2*(T-T0)*(T-T0)]

其中：R0为电阻描述语句中的阻值，T0为常温300K

1.1.2 电阻模型语句：.MODEL MNAME RES R="PVAL1" 其中：RES为电阻模型关键字，R定义电阻倍乘系数，TCE定义指数温度系数 1.1.3 例句：R4 0 3 RMOD 100

.MODEL RMOD RES(R=2 TC1=0.1 TC2=0.01)

1.2 电容电感描述语句：CXXXXXXX N+ N- <(MODEL)NAME> VALUE

LXXXXXXX N+ N- <(MODEL)NAME> VALUE

其中：VALUE为电容电感的值，不能为零

IC规定初始条件，仅在瞬态分析语句中设关键字UIC时赋值才有意义

1.2.1 电容电感模型语句：.MODEL MNAME CAP(C=PVAL1 VC1=PVAL2 VC2=PVAL3 TC1=PVAL4

TC2=PVAL5)

.MODEL MNAME IND(L=PVAL1 IL1=PVAL2 IL2=PVAL3 TC1=PVAL4

TC2=PVAL5)

其中：C、L定义电容电感的倍乘系数

VC1、VC2分别是电容的一阶、二阶电压系数

IL1、IL2分别是电感的一阶、二阶电流系数

TC1、TC2分别是电容、电感的温度系数

1.2.2 电容电感的求值公式：C(V)=C0*C(1+VC1*V+VC2*V*V)

L(I)=L0*L(1+IL1*I+IL2*I*I)

其中：C0、L0分别是元件描述语句中的值

1.2.3 电容电感的温度公式与电阻的温度公式类似

1.3 互感描述语句：KXXXXXXX LYYYYYYY LZZZZZZZ ... VALUE <(MODEL)NAME> <(SIZE)VALUE> 其中：KXXXXXXX、LYYYYYYY、LZZZZZZZ是两个耦合电感的名称，也可以将多个耦合电感按顺序写下去

VALUE为耦合系数的值，且0

(MODEL)NAME为模型名，指出将用上后面由.MODEL语句定义的模型

(SIZE)VALUE用来定义磁芯的截面积的大小，缺省值为1