电子系统设计与仿真-第3节-SPICE仿真基础
spice仿真
spice仿真Spice仿真引言Spice (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) 是一种电路仿真程序，它可以模拟各种电路的性能和行为。
历经多年的发展，Spice已经成为电子设计领域中最为常用和广泛认可的仿真工具之一。
本文将介绍Spice仿真的基本原理、应用领域以及使用方法，帮助读者更好地了解和应用这一强大的工具。
一、Spice仿真的基本原理Spice仿真基于电路的数学模型和电路分析方法，通过求解一组线性或非线性的代数和微分方程来模拟电路的行为。
Spice可以对各种类型的电路进行仿真，包括模拟电路、数字电路以及混合信号电路。
它考虑了电路中各个元件的电性能，并基于电流和电压的关系对电路进行建模和分析。
Spice程序需要用户提供电路的拓扑结构以及各个元件的参数。
通过这些输入，Spice可以根据预定义的电路分析方法和解算器来计算电路中各个节点和元件上的电压、电流以及功率等参数。
通过对电路的相应参数进行实时仿真和分析，Spice可以为设计者提供准确的电路行为信息，帮助他们对电路性能进行优化和改进。
二、Spice仿真的应用领域Spice仿真在电子设计和电路分析中有广泛的应用。
以下列举了几个常见的应用领域：1.模拟电路设计：Spice可以用于模拟电路的设计和验证，帮助设计者检查电路的性能和稳定性。
通过Spice仿真，设计者可以预测电路的频率响应、幅频特性以及相位延迟等参数，从而改进电路的设计方案。
2. 数字电路分析：Spice可以模拟数字电路中的逻辑门、触发器和时序电路等元件，帮助设计者验证电路的正确性和稳定性。
通过仿真结果，设计者可以找出可能存在的逻辑错误和电路延迟，并及时进行优化和调整。
3.射频电路分析：Spice也可以用于射频电路的仿真和分析。
射频电路中经常涉及到高频信号的传输和耦合问题，通过对射频电路进行Spice仿真，设计者可以预测电路中的信号衰减、失真以及噪声等问题，从而优化电路的性能。
电子线路模拟仿真：SPICE软件的基本使用方法
电子线路模拟仿真：SPICE软件的基本使用方法电子线路模拟仿真是现代电子工程中重要的工具之一，它通过计算机软件模拟电子线路的工作原理和性能，能够快速、准确地评估电路设计的有效性。
其中，SPICE软件是目前应用较广泛的一种电子线路仿真软件。
本文将介绍SPICE软件的基本使用方法，包括安装、建立电路模型、设定仿真参数和分析仿真结果等步骤。
一、安装SPICE软件1. 在SPICE软件的官方网站上下载最新版本的软件安装包；2. 双击安装包，按照软件安装向导的提示，选择安装路径并完成安装；3. 打开SPICE软件，确认软件已成功安装。
二、建立电路模型1. 新建电路文件：在SPICE软件的界面上选择“文件-新建”，创建一个新的电路文件；2. 添加元件：通过选择“元件”或“库”菜单，从库中选取所需的元件，并将其拖放到电路模型的工作区中；3. 连接元件：通过选择“连接”工具，在元件之间建立正确的连接关系；4. 设置元件参数：双击元件，弹出元件参数设置对话框，根据需要填写或修改参数值；5. 建立电源：选择适当的电源元件，连接到电路中的合适位置，并设定电源的电压或电流值。
三、设定仿真参数1. 选择仿真类型：在SPICE软件的界面上选择“仿真-仿真设置”，弹出仿真设置对话框；2. 设定仿真时间：根据仿真需求，设置仿真的起始时间和结束时间；3. 设定仿真步长：设置仿真的时间步长，即每个仿真数据点之间的时间间隔；4. 设定仿真类型：选择所需的仿真类型，如直流仿真、交流仿真或脉冲仿真；5. 设定其他仿真参数：根据仿真需求，可以设置其他相关的仿真参数，如温度、频率等。
四、分析仿真结果1. 运行仿真：选择“仿真-运行仿真”或点击运行仿真的工具按钮，开始进行电路仿真；2. 查看仿真结果：仿真结束后，选择“仿真-波形查看器”或点击波形查看器的工具按钮；3. 设置波形显示：在波形查看器中，选择所需显示的电压或电流波形，并设定波形的颜色和线型；4. 分析波形：对波形进行分析，如测量电压峰值、波形周期、频率等。
PSpice基础仿真分析与电路控制描述
PSpice基础仿真分析与电路控制描述简介本文档将介绍PSpice基础仿真分析和电路控制的相关概念和使用方法。
PSpice是一款电路仿真软件，可帮助电路设计师评估和优化电路性能。
PSpice的基本功能- 电路仿真：通过输入电路原理图和元件参数，PSpice可以对电路进行仿真分析，以评估电路的性能和行为。
- 波形分析：PSpice可以生成电路中各个节点电压和电流的波形图，以帮助理解电路运行情况。
- 参数扫描：PSpice可以对电路中的元件参数进行扫描，以评估元件参数对电路性能的影响。
- 优化分析：PSpice可以通过自动化搜索算法优化电路参数，以达到用户定义的目标。
仿真步骤1. 绘制电路原理图：使用PSpice提供的元件库绘制电路原理图，设置元件参数和连接关系。
2. 设置仿真选项：设置仿真类型和仿真参数，如直流分析、交流分析、变化频率分析等。
3. 运行仿真：通过点击仿真按钮或执行仿真命令，PSpice开始进行仿真计算。
4. 分析仿真结果：根据仿真结果生成的波形图和数据表格，分析电路的性能和行为。
电路控制描述- 电源控制：通过设置电源的电压或电流源来控制电路中的电压和电流。
- 开关控制：通过激活或关闭开关元件, 来控制电路中的电压或电流流动。
- 反馈控制：通过将电路输出信号与输入信号进行比较，并根据差异调整电路参数，实现对电路的控制。
示例下面是一个简单的PSpice仿真和电路控制的示例：* 这是一个简单的RC电路R1 N1 N2 1kC1 N2 N3 1uV1 N1 0 DC 10R2 N3 0 10k.tran 0.1ms 10ms.end通过上述示例，我们可以：1. 进行直流分析，评估电路的直流稳态行为。
2. 进行时间域分析，查看电路中各个节点的电压随时间的变化。
3. 通过改变元件参数、调整输入电压或通过反馈控制等方式，控制电路的行为和性能。
希望本文档能够帮助您了解PSpice的基础仿真分析和电路控制的相关内容。
电子系统设计与仿真-第3节-SPICE仿真基础资料
204424 Digital Design Automation
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4.电源描述
PSpice将电源分为两大类：独立源和受控源。 独立源描述语句的格式为 <电源名称>N+ N-[DC<直流值>][AC<<幅值><相位 >>][<瞬时值>][模型名和参数] 其中N+为电压正节点，N-为电压负节点，N+电 位必须高于N-,正电流从N+流向N-。语句中DC， AC和瞬态值的默认值为0。在直流分析时，要设置 DC值；在交流分析时，要设置AC值，其相位值如 省略则为0；在进行时域分析时，可以设置随时间 变化的电源，如脉冲值，指数电源，正弦波等。
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1.直流分析
。 直流分析包括以下指令： .DC——对独立电压/电流源进行直流扫描； .OP——计算直流工作点； .TF——交流小信号传输函数分析； .SENS——小信号灵敏度分析。
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**** EL7212 model **** * input * | gnd * | | Vsupply * | | | Vout .subckt M7212 2 3 6 7 V1 12 3 1.6 R1 13 15 1k R2 14 15 5k R5 11 12 100 C1 15 3 43.3 pF D1 14 13 dmod X1 13 11 2 3 comp1 X2 16 12 15 3 comp1 sp 6 7 16 3 spmod sn 7 3 16 3 snmod
Spice仿真介绍和操作
数字逻辑基础LOGOEDA工具在数字逻辑课程中的应用--Multisim工具之Spice仿真在模拟电子课程中，我们通过使用晶体管的小信号模型，手工计算得到小规模模拟电子电路电压增益、电流增益、输入阻抗、输出阻抗、频率响应特性等。
⏹这种通过人工计算的分析方法就显得效率很低。
⏹随着计算机性能的不断提高，电子设计自动化（ElectronicDesign Automation，EDA）工具出现。
它成为电子系统设计和分析的强有力的助手。
⏹EDA工具取代了传统的手工计算方法，显著的提高了设计电路和分析电路的效率。
EDA工具在数字逻辑课程中的应用--Multisim工具之Spice仿真以集成电路为重点的仿真程序（Simulation Programwith Integrated Circuit Emphasis，SPICE），它是为了执行日益庞大而复杂的集成电路仿真工业而发展起来的，它是一个通用的、开源的模拟电子电路仿真工具。
⏹SPICE是一个程序用于集成电路和板级设计，用于检查电路设计的完整性，并且预测电路的行为。
⏹SPICE最早由加州大学伯克利分校开发，1975年改进成为SPICE2的标准，它使用FORTRAN语言开发。
在1989年，Thomas Quarles 开发出SPICE3，它使用C语言编写，并且增加了窗口系统绘图功能。
EDA 工具在数字逻辑课程中的应用--Multisim 工具之Spice 仿真在目前流行的NI 公司的Mutisim Workbench 工具、Altium 公司的Altium Designer 工具和Cadence 公司的OrCAD 工具中都嵌入了SPICE 仿真工具。
⏹在SPICE仿真工具中，包含下面的模块：☐电路原理图输入程序。
☐激励源编辑程序。
☐电路仿真程序。
☐输出结果绘图程序。
☐模型参数提取程序。
☐元器件模型参数库。
下面将通过Multisim 环境下的设计实例，演示EDA工具在数字逻辑课程中的应用--Multisim工具之Spice仿真SPICE的基本分析功能包含三大类：⏹直流分析⏹交流分析⏹时域分析EDA工具在数字逻辑课程中的应用--Multisim工具之Spice仿真注1：直流分析是所有其它分析的基础。
SPICE仿真基础
1概览2SPICE仿真概览3SPICE仿真回顾4SPICE仿真模型5基础SPICE仿真模型参数6高级SPICE仿真模型参数7SPICE仿真选项8SPICE仿真控制语句9SPICE仿真源类型与参数10Connexions网站上的SPICE仿真课程11SPICE仿真用户指南概览NI公司的SPICE仿真基础系列是您了解电路仿真的免费互联网资源。
该系列是一组关于SPICE仿真、OrCAD pSPICE仿真、SPICE建模以及电路仿真中其他概念的指南和信息。
该系列分解成多篇深入详细的文档，提供了关于SPICE仿真的重要概念和细节的“如何”信息。
电路仿真对于任何一种设计过程都是一个重要的组成部分。
通过仿真您的电路，您可以在过程的早期发现错误，并避免代价昂贵的、极为耗时的重新进行原型构造的工作。
您也可以方便地更换部件以评估不同材料（BOM）的设计方案。
NI Multisim是一个易于使用的、功能强大的、灵活的SPICE仿真环境的范例，它支持教师们教授电路理论，并允许工程师们快速进行拓扑结构设计。
SPICE仿真概览目录1Overview2SPICE Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis (SPICE)3SPICE Simulation Models and Netlists4 A Tradeoff Between Speed and Accuracy5Using SPICE Simulation6Learning MoreOverviewThe National Instruments SPICE Simulation Fundamentals series is your free resource on the internet for learning about circuit simulation. The series is a set of tutorials and information on SPICE simulation, OrCAD pSPICE compatibility, SPICE modeling, and other concepts in circuit simulation.For more information, see the SPICE Simulation Fundamentals main page.The series is divided among a number of in-depth detailed articles that will give you HOW TO information on the important concepts and details of SPICE simulation.Circuit simulation is an important part of any design process. By simulating your circuits, you can detect errors early in the process, and avoid costly and time consuming prototype reworking. You can also easily swap components to evaluate designs with varying bills of materials (BOMs).SPICE Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis (SPICE)SPICE is a computer simulation and modeling program used by engineers to mathematically predict the behavior of electronics circuits. Developed at the University of California at Berkeley, SPICE can be used to simulate circuits of almost all complexities. However, SPICE is generally used to predict the behavior of low to mid frequency (DC to around 100MHz) circuits.SPICE Simulation Models and NetlistsSPICE has the ability to simulate components ranging from the most basic passive elements such as resistors and capacitors to sophisticated semiconductor devices such as MESFETs and MOSFETs. Using these intrinsic components as the basic building blocks for larger models, designers and chip manufacturers have been able to define a truly vast and diverse number of SPICE models. Most commercially available simulators include more than 15,000 different components.The quality of SPICE models can vary, and not all SPICE models are applicable to every application. It is important to consider this when using the models supplied with a SPICE simulation package. Using a SPICE model inappropriately can lead to inaccurate results, or even generate an error in some circumstances. One of the most common errors made by even seasoned engineers is confusing a SPICE model with a PSPICE model. PSPICE is a commercially available program that uses proprietary languages to define components and models.A circuit must be presented to SPICE in the form of a netlist. The netlist is a text description of all circuit elements such as transistors and capacitors, and their corresponding connections. Modern schematic capture and simulation tools such as Multisim allow users to draw circuit schematics in a user-friendly environment, and automatically translate the circuit diagrams into netlists. Consider as an example the simple voltage divider circuit below. We include both netlist and corresponding circuit schematic.Voltage Divider Netlist* Any text after the asterisk '*' is ignored by SPICE* V oltage DividervV1 1 0 12rR1 1 2 1000rR2 2 0 2000.OP * perform a DC operating point analysis.ENDVoltage Divider SchematicA Tradeoff Between Speed and AccuracyAlthough the SPICE models used in a SPICE simulation can greatly affect the accuracy of the results, simulation settings also contribute to varying degrees of accuracy. SPICE simulation options generally allow the user to gain more accuracy in the results at the cost of the speed of the simulation.To understand the tradeoff between speed and accuracy in SPICE simulation one must consider a number of factors. SPICE simulation was created over 30 years go and around that time a typical computer had less power than the average microwave oven did thirty years later. Computing power was very expensive. The simulation of a circuit to the highest degree of accuracy could have taken longer and cost more money than building the actual circuit to see the results. Also, consider that the broad purpose of circuit simulation is to augment basic hand calculations and predict general circuit behavior. With these considerations in mind, the designers of SPICE created a program that could produce reasonably accurate results in a cost-effective manner. They also included many options to allow engineers to customize the accuracy of a simulation.As computing power has increased exponentially over the years, so have the complexity of circuit designs being simulated. Speed and accuracy are still important factors to consider when simulating circuits.Using SPICE SimulationSPICE Simulation by itself can be used as a command line or text-based simulation tool. However, to effectively manage large and complex designs that span from simulation through to PCB layoutand routing, several commercial software tools have been built around SPICE and XSPICE including Multisim. Included in Multisim is a graphical user interface to allow quick and efficient schematic capture, and interactive simulation.'Learning MoreTo learn more about SPICE simulation, please see the SPICE Simulation Fundamentals home page.SPICE仿真回顾目录1Overview2SPICE Simulation History3ReferencesOverviewThe National Instruments SPICE Simulation Fundamentals series is your free resource on the internet for learning about circuit simulation. The series is a set of tutorials and information on SPICE simulation, OrCAD pSPICE compatibility, SPICE modeling, and other concepts in circuit simulation.For more information, see the SPICE Simulation Fundamentals main page.The series is divided among a number of in-depth detailed articles that will give you HOWTO information on the important concepts and details of SPICE simulation.Circuit simulation is an important part of any design process. By simulating your circuits, you can detect errors early in the process, and avoid costly and time consuming prototype reworking. You can also easily swap components to evaluate designs with varying bills of materials (BOMs). SPICE simulation has been used for over thirty years to accurately predict the behavior of electronic circuits. Over the years the many revisions of SPICE have seen improvements in both accuracy and speed. In addition to these improvements, additions to the language have allowed simulation and modeling of more complex integrated circuits including MOSFETs.SPICE Simulation HistoryS imulation P rogram with I ntegrated C ircuit E mphasis, or SPICE, has been used for over thirty years. The original implementation of SPICE was developed at the University of California Berkeley campus in the late 1960s. SPICE was developed largely as a derivative of CANCER (Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation) also developed by UC Berkeley. The first widely used version of SPICE was announced in Waterloo, Canada in 1973. Shortly thereafter SPICE was adopted by nearly all major engineering institutions throughout North America. SPICE has evolved into the academic and industry standard for analog and mixed-modecircuit simulation.Over the years additional simulation algorithms, component models, bug fixes, and capabilities were added to the program. Even today SPICE is still the most widely used circuit simulator in the world and as of 2006 the latest version is SPICE 3F5.XSPICE was developed at Georgia Tech as an extension to the SPICE language. XSPICE allows behavioral modeling of components which can drastically improve the speeds of mixed-mode and digital simulations. Multisim from National Instruments is based on SPICE 3F5 and XSPICE and provides additional convergence and speed improvements to complement these powerful simulation languages.ReferencesThe SPICE Book, Andrei Vladimirescu, © 1994 John Wiley & SonsThe Life of SPICE, Laurence W. Nagel, © 1996SPICE仿真模型目录1Overview2What is a SPICE Simulation Model?3Model Makers4Where to look for SPICE Simulation modelsOverviewThe National Instruments SPICE Simulation Fundamentals series is your free resource on the internet for learning about circuit simulation. The series is a set of tutorials and information on SPICE simulation, OrCAD pSPICE compatibility, SPICE modeling, and other concepts in circuit simulation.For more information, see the SPICE Simulation Fundamentals main page.The series is divided among a number of in-depth detailed articles that will give you HOWTO information on the important concepts and details of SPICE simulation.Circuit simulation is an important part of any design process. By simulating your circuits, you can detect errors early in the process, and avoid costly and time consuming prototype reworking. You can also easily swap components to evaluate designs with varying bills of materials (BOMs).An important key to performing accurate and successful SPICE simulation is to use high quality SPICE models. While most circuit simulation packages such as Multisim come with thousands of components and SPICE simulation models, frequently designers need to use a part that does not exist in the available database. When these situations arise, the software tool will typically have a way of adding custom components and models to the database. Multisim for example has adetailed component creation wizard that will guide designers through the process of defining custom parts for simulation and PCB layout (See Creating Custom Components in Multisim).What is a SPICE Simulation Model?A SPICE model is a text-description of a circuit component used by the SPICE Simulator to mathematically predict the behavior of that part under varying conditions. SPICE models range from the simplest one line descriptions of a passive component such as a resistor, to extremely complex sub-circuits that can be hundreds of lines long.SPICE models should not be confused with pSPICE models. pSPICE is a proprietary circuit simulator provided by OrCAD. While some pSPICE models are compatible with SPICE, there is no guarantee. SPICE is the most widely used circuit simulator, and is an open standard.Model MakersSome SPICE simulation programs such as Multisim include model makers to automatically generate SPICE models for various components. Multisim version 10.1 has 24 SPICE Model makers.Where to look for SPICE Simulation modelsThe best place to look for SPICE models is to browse the vendor or manufacturer’s webs ite. Listed below are some of the most popular chip vendors that supply SPICE models on their website.Vendor DescriptionAnalog Devices Amplifiers and Comparators, Analog to Digital Converters, Digital to Analog Converters, Embedded Processing & DSP, MEMS and Sensors, RF/IF Components, Switches/Multiplexers, Analog Microcontrollers, Interface, Power and Thermal ManagementAnalog and RF Models Analog and RF ModelsApex Microtechnology Linear Amplifiers, PWM Amplifiers Christophe Basso Switch-mode power suppliesCoilcraft, Inc.Power Magnetics, RF Inductors, EMI / RFI Filters, Broadband MagneticsDirected Energy Diodes, Switch-mode MOSFETs, HF / VHF Linear MOSFETs, MOSFET Driver ICsDuncan Amps Amplifiers, Vacuum tubesFairchild Semiconductors Amplifiers & Comparators, Diodes & Rectifiers, Interfaces, Digital Logic Devices, Signal Conversion, V oltage to Frequency Converters, Microcontroller, Optoelectronics, Switches, Power Controllers, Power Drivers, Transistors, Filters, V oltage RegulatorsInfineon Technologies AG Fiber Optics, Microcontrollers, Power Semiconductors, Small Signal DiscretesInternational Rectifier HEXFET Power MOSFETs, Diodes, Bridges, Thyristors, Relays, High V oltage ICs, Intelligent Power Modules, Intelligent Power Switch, HiRel Power MOSFETs, HiRel High V oltage Gate DriversKemet Home Page Surface-mount capacitors in aluminum, ceramic and tantalum and leaded capacitors in ceramic and tantalumLinear Technology Signal Conditioning, Data Conversion, Power Management, Interfacing, High Freuqency & OpticalMaxim Amplifiers and Comparators, Analog Switches and Multiplexers, Clocks, Counters, Delay Lines, Oscillators, RTCs, Data Converters, Sample-and-Holds, Digital Potentiometers, Fiber and Communications, Filters (Analog), High-Frequency ASICs, Hot-Swap and Power Switching, Interface and Interconnect, Memories: Volatile, NV, Multi-Function, Thermal Management, Sensors, Sensor Conditioners, V oltage References, Wireless, RF, and CableNational Semiconductor Amplifiers,Power Management, Temp Sensors, Interface, LVDS, Ethernet, USB Technologies, Micro SMDON Semiconductor Power Management, Amplifiers, Comparators, Analog Switches, Thyristors, Diodes, Rectifiers, Bipolar Transistors, FETs, Standard Logic, Differential Logic,Philips Analog/Linear, Audio, Automotive, Connectivity, Data/Media/Video processing, Discretes, Displays, Interface and control, Logic, Microcontrollers, Power and power management, RF, SensorsPolyfet Polyfet transistorsProtek Transient V oltage SuppressionSMPS Power Supplies Switch-mode power supply simulationSMPS Technology Switch-mode power supply designSupertex Mixed signal semiconductor, High-voltage interface productsSTMicroelectronics Amplifiers & Linear,Analog & Mixed Signal ICs, Diodes, EMI Filtering & Conditioning, Logic, Signal Switch, Memories, Microcontrollers, Power Management, Protection Devices, Sensors, Smartcard ICs, Thyristors & AC Switches, TransistorsTexas Instruments Buffers, Drivers and Transceivers, Flip-Flops, Latches and Registers, Gates, Counters, Decoders/Encoders/Multiplexers, Digital ComparatorsTyco Electronics (formerly Amp)Electromechanical components, passive components, power sources, RF & Microwave productsVishay Manufacturer of analog switches, capacitors, diodes, inductors, integrated modules, power ICs, LEDs, power MOSFETs, resistors and thermistors.Zetex DC-DC boost controllers, V oltage references, Current monitors, Motor control, Acoustar™ audio solutions, Linear regulators基础SPICE仿真模型参数目录1Overview2Basic SPICE Simulation Devices3SPICE Model SyntaxOverviewThe National Instrument SPICE Simulation Fundamentals series is your free resource on the internet for learning about circuit simulation. The series is a set of tutorials and information on SPICE simulation, OrCAD pSPICE compatibility, SPICE modeling, and other concepts in circuit simulation.For more information, see the SPICE Simulation Fundamentals main page.The series is divided among a number of in-depth detailed articles that will give you HOWTO information on the important concepts and details of SPICE simulation.Circuit simulation is an important part of any design process. By simulating your circuits, you can detect errors early in the process, and avoid costly and time consuming prototype reworking. You can also easily swap components to evaluate designs with varying bills of materials (BOMs).Basic SPICE Simulation DevicesSPICE includes several different types of electrical components that can be simulated. These range from simple resistors, to sophisticated MESFETs. The table below lists these components and their SPICE syntax.SPICE Model SyntaxParameters in angular parentheses <> are optional. If left unspecified, the default SPICE parameter values will be used.ResistorsSyntax Rname n1 n2 valueExample Rin 2 0 100Notes n1 and n2 are the two element nodes. Value is the resistance (in ohms) and may be positive or negative but not zero.Semiconductor ResistorsSyntax Rname n1 n2 <value> <Mname> <L=Length> <W=Width> <Temp=T>Example Rload 3 7 RMODEL L=10u W=1uNotes This is the more general form of the resistor and allows the modeling of temperature effects and for the calculation of the actual resistance value from strictly geometricinformation and the specifications of the process.CapacitorsSyntax Cname n+ n- value <IC=INCOND>Example Cout 13 0 1UF IC=3VNotes n+ and n- are the positive and negative element nodes, respectively. Value is the capacitance in Farads. The (optional) initial condition is the initial (time-zero) value ofcapacitor voltage (in V olts).Semiconductor CapacitorsSyntax Cname n1 n2 <value> <Mname> <L=Length> <W=Width> <IC=V AL>Example Cfilter 3 7 CMODEL L=10u W=1uNotes This is the more general form of the Capacitor and allows for the calculation of the actual capacitance value from strictly geometric information and the specifications ofthe process.InductorsSyntax Lname n+ n- value <IC=INCOND>Example LSHUNT 23 51 10U IC=15.7MANotes n+ and n- are the positive and negative element nodes, respectively. Value is the inductance in Henries. The (optional) initial condition is the initial (time-zero) valueof inductor current (in Amps) that flows from n+, through the inductor, to n-.Coupled (Mutual) InductorsSyntax Kname Lname1 Lname2 valueExample Kin L1 L2 0.87Notes Lname1 and Lname2 are the names of the two coupled inductors, and V ALUE is the coefficient of coupling, K, which must be greater than 0 and less than or equal to 1.SwitchesSyntax Sname n+ n- nc+ nc- Mname <ON><OFF>Wname n+ n- VNAM MnameL <ON><OFF>Examples Switch1 1 2 10 0 smodel1W1 1 2 vclock switchmod1Notes Nodes n+ and n- are the nodes between which the switch terminals are connected. The model name is mandatory while the initial conditions are optional. For the voltagecontrolled switch, nodes nc+ and nc- are the positive and negative controlling nodesrespectively. For the current controlled switch, the controlling current is that throughthe specified voltage source. The direction of positive controlling current flow is fromthe positive node, through the source, to the negative node.Voltage SourcesSyntax Vname n+ n- <DC<> DC/TRAN V ALUE> <AC <ACMAG <ACPHASE>>> <DISTOF1 <F1MAG <F1PHASE>>> <DISTOF2 <F2MAG <F2PHASE>>> Examples VCC 10 0 DC 6Vin 13 2 0.001 AC 1 SIN(0 1 1MEG)Notes n+ and n- are the positive and negative nodes, respectively. Note that voltage sources need not be grounded. Positive current is assumed to flow from the positive node,through the source, to the negative node. A current source of positive value forcescurrent to flow out of the n+ node, through the source, and into the n- node. V oltagesources, in addition to being used for circuit excitation, are the 'ammeters' for SPICE,that is, zero valued voltage sources may be inserted into the circuit for the purpose ofmeasuring current. They of course have no effect on circuit operation since theyrepresent short-circuits.DC/TRAN is the dc and transient analysis value of the source. If the source value iszero both for dc and transient analyses, this value may be omitted. If the source valueis time-invariant (e.g., a power supply), then the value may optionally be preceded bythe letters DC.Current SourcesSyntax Iname n+ n- <<DC> DC/TRAN V ALUE> <AC <ACMAG <ACPHASE>>> <DISTOF1 <F1MAG <F1PHASE>>> <DISTOF2 <F2MAG <F2PHASE>>> Examples Igain 12 15 DC 1Irc 23 21 0.333 AC 5 SFFM(0 1 1K)Notes ACMAG is the ac magnitude and ACPHASE is the ac phase. The source is set to this value in the ac analysis. If ACMAG is omitted following the keyword AC, a value ofunity is assumed. If ACPHASE is omitted, a value of zero is assumed. If the source isnot an ac small-signal input, the keyword AC and the ac values are omitted.DISTOF1 and DISTOF2 are the keywords that specify that the independent source hasdistortion inputs at the frequencies F1 and F2 respectively (see the description ofthe .DISTO control line). The keywords may be followed by an optional magnitudeand phase. The default values of the magnitude and phase are 1.0 and 0.0 respectively.Linear Voltage-Controlled Current SourcesSyntax Gname n+ n- nc+ nc- valueExample G1 2 0 5 0 0.1MMHONotes n+ andn- are the positive and negative nodes, respectively. Current flow is from the positive node, through the source, to the negative node. nc+ and nc- arethe positive and negative controlling nodes, respectively. VALUE is thetransconductance (in mhos).Linear Voltage-Controlled Voltage SourcesSyntax Ename n+ n- nc+ nc- valueExample E1 2 3 14 1 2.0Notes n+ is the positive node, and n- is the negative node. nc+ and nc- are the positive and negative controlling nodes, respectively. Value is the voltage gain.Linear Current-Controlled Current SourcesSyntax Fname n+ n- Vname valueExample F1 13 5 Vsen 5Notes n+ andn- are the positive and negative nodes, respectively. Current flow is from the positive node, through the source, to the negative node. Vname is the name of avoltage source through which the controlling current flows. The direction of positivecontrolling current flow is from the positive node, through the source, to the negativenode of Vname. Value is the current gain.Linear Current-Controlled Voltage SourcesSyntax Hname n+ n- Vname valueExample Hx1 5 17 Vz 0.5KNotes n+ and n- are the positive and negative nodes, respectively. Vnameis the name of a voltage source through which the controlling current flows. The direction of positivecontrolling current flow is from the positive node, through the source, to the negativenode of Vname. Value is the transresistance (in ohms).Non-linear Dependent SourcesSyntax Bname n+ n- <I=EXPR> <V=EXPR>Example B1 0 1 I=cos(v(1))+sin(v(2))Notes n+ is the positive node, and n- is the negative node. The values of the V and I parameters determine the voltages and currents across and through the device,respectively. If I is given then the device is a current source, and if V is given thedevice is a voltage source. One and only one of these parameters must be given. Thesmall-signal AC behavior of the nonlinear source is a linear dependent source (orsources) with a proportionality constant equal to the derivative (or derivatives) of thesource at the DC operating point.Lossless Transmission LinesSyntax Oname n1 n2 n3 n4 MnameExample O23 1 0 2 0 LOSSYMODNotes This is a two-port convolution model for single-conductor lossy transmission lines. n1 and n2 are the nodes at port 1; n3 and n4 are the nodes at port 2. Note that a lossytransmission line with zero loss may be more accurate than than the losslesstransmission line due to implementation details.Uniform Distributed RC Lines (lossy)Syntax Uname n1 n2 n3 Mname L=LEN <N=LUMPS>Example U1 1 2 0 URCMOD L=50UNotes n1 and n2 are the two element nodes the RC line connects, while n3 is the node to which the capacitances are connected. Mname is the model name, LEN is the length ofthe RC line in meters. Lumps, if specified, is the number of lumped segments to use inmodeling the RC line (see the model description for the action taken if this parameteris omitted).Junction DiodesSyntax Dname n+ n- Mname <Area> <OFF> <IC=VD> <TEMP=T>Example Dfwd 3 7 DMOD 3.0 IC=0.2Notes n+ and n- are the positive and negative nodes, respectively. Mname is the model name, Area is the area factor, and OFF indicates an (optional) starting condition on thedevice for dc analysis.Bipolar Junction Transistors (BJT)Syntax Qname nC nB nE <nS> Mname <AREA> <OFF> <IC=VBE, VCE> <TEMP=T> Example Q23 10 24 13 QMOD IC=0.6, 5.0Notes nC, nB, andnE are the collector, base, and emitter nodes, respectively. nS is the (optional) substrate node. If unspecified, ground is used. Mname is the modelname, Area is the area factor, and OFF indicates an (optional) initial condition on thedevice for the dc analysis.Junction Field-Effect Transistors (JFET)Syntax Jname nD nG nS Mname <Area> <OFF> <IC=VDS, VGS> <TEMP=T>Example J1 7 2 3 JM1 OFFNotes nD, nG, and nS are the drain, gate, and source nodes, respectively. Mname is the model name, Area is the area factor, and OFF indicates an (optional) initialcondition on the device for dc analysis.MOSFETsSyntax Mname ND NG NS NB MNAME <L=V AL> <W=V AL> <AD=V AL> <AS=V AL> <PD=V AL> <PS=V AL> <NRD=V AL> <NRS=V AL> <OFF> <IC=VDS, VGS, VBS><TEMP=T>Example M31 2 17 6 10 Mname L=5U W=2UNotes nD, nG, nS, and nB are the drain, gate, source, and bulk (substrate) nodes, respectively. Mname is the model name. L and W are the channel length and width,in meters. AD and AS are the areas of the drain and source diffusions, in 2meters . Note that the suffix U specifies microns (1e-6 m) 2 and P sq-microns(1e-12 m ). If any of L, W, AD, or AS are not specified, default values are used. MESFETsSyntax Zname nD nG nS Mname <Area> <OFF> <IC=VDS, VGS>Example Z1 7 2 3 ZM1 OFFNotes nD, nG, andnS are the drain, gate, and source nodes, respectively. Mname is the model name, Area is the area factor, and OFF indicates an (optional) initialcondition on the device for dc analysis.高级SPICE仿真模型参数OverviewThe National Instruments SPICE Simulation Fundamentals series is your free resource on the internet for learning about circuit simulation. The series is a set of tutorials and information on SPICE simulation, OrCAD pSPICE compatibility, SPICE modeling, and other concepts in circuit simulation.For more information, see the SPICE Simulation Fundamentals main page.The series is divided among a number of in-depth detailed articles that will give you HOWTO information on the important concepts and details of SPICE simulation.Circuit simulation is an important part of any design process. By simulating your circuits, you candetect errors early in the process, and avoid costly and time consuming prototype reworking. You can also easily swap components to evaluate designs with varying bills of materials (BOMs).Advanced Model ParametersThe SPICE language can model many sophisticated real world effects such as the result of temperature variations on a component.The attached document lists the detailed model parameters for all the native SPICE models.Downloadsadvanced_model_parameters.xlsSPICE仿真选项目录1Overview2What are SPICE Simulation Options?3 A Tradeoff Between Speed and Accuracy4Changing SPICE Simulation Options5 A Listing of SPICE Simulation Options6SPICE2 Emulation ModeOverviewThe National Instruments SPICE Simulation Fundamentals series is your free resource on the internet for learning about circuit simulation. The series is a set of tutorials and information on SPICE simulation, OrCAD pSPICE compatibility, SPICE modeling, and other concepts in circuit simulation.For more information, see the SPICE Simulation Fundamentals main page.The series is divided among a number of in-depth detailed articles that will give you HOWTO information on the important concepts and details of SPICE simulation.Circuit simulation is an important part of any design process. By simulating your circuits, you can detect errors early in the process, and avoid costly and time consuming prototype reworking. You can also easily swap components to evaluate designs with varying bills of materials (BOMs).What are SPICE Simulation Options?SPICE simulation can help to predict the behaviour of electronic circuits of almost any complexity. The SPICE simulator will execute a desired transient, DC, AC or other simulation based on the parameters of the simulation (e.g. length of time, start/stop frequencies, initial conditions, etc.) and。
SPICE仿真和模型简介
SPICE仿真和模型简介SPICE 仿真和模型简介1、SPICE仿真程序电路系统的设计人员有时需要对系统中的部分电路作电压与电流关系的详细分析，此时需要做晶体管级仿真（电路级），这种仿真算法中所使用的电路模型都是最基本的元件和单管。
仿真时按时间关系对每一个节点的I/V关系进行计算。
这种仿真方法在所有仿真手段中是最精确的，但也是最耗费时间的。
SPICE（Simulation program with integrated circuit emphasis）是最为普遍的电路级模拟程序，各软件厂家提供提供了Vspice、Hspice、Pspice等不同版本spice软件，其仿真核心大同小异，都是采用了由美国加州Berkeley大学开发的spice模拟算法。
SPICE可对电路进行非线性直流分析、非线性瞬态分析和线性交流分析。
被分析的电路中的元件可包括电阻、电容、电感、互感、独立电压源、独立电流源、各种线性受控源、传输线以及有源半导体器件。
SPICE内建半导体器件模型，用户只需选定模型级别并给出合适的参数。
2、元器件模型为了进行电路模拟，必须先建立元器件的模型，也就是对于电路模拟程序所支持的各种元器件，在模拟程序中必须有相应的数学模型来描述他们，即能用计算机进行运算的计算公式来表达他们。
一个理想的元器件模型，应该既能正确反映元器件的电学特性又适于在计算机上进行数值求解。
一般来讲，器件模型的精度越高，模型本身也就越复杂，所要求的模型参数个数也越多。
这样计算时所占内存量增大，计算时间增加。
而集成电路往往包含数量巨大的元器件，器件模型复杂度的少许增加就会使计算时间成倍延长。
反之，如果模型过于粗糙，会导致分析结果不可靠。
因此所用元器件模型的复杂程度要根据实际需要而定。
如果需要进行元器件的物理模型研究或进行单管设计，一般采用精度和复杂程度较高的模型，甚至采用以求解半导体器件基本方程为手段的器件模拟方法。
二微准静态数值模拟是这种方法的代表，通过求解泊松方程，电流连续性方程等基本方程结合精确的边界条件和几何、工艺参数，相当准确的给出器件电学特性。
SPICE电路仿真
Common emitter amplifier .model 2n3904 NPN(Is=6.734f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=74.03 Bf=416.4 Ne=1.259 + Ise=6.734f Ikf=66.78m Xtb=1.5 Br=.7371 Nc=2 Isc=0 Ikr=0 Rc=1 + Cjc=3.638p Mjc=.3085 Vjc=.75 Fc=.5 Cje=4.493p Mje=.2593 + Vje=.75 Tr=239.5n Tf=301.2p Itf=.4 Vtf=4 Xtf=2 Rb=10) V1 Vcc 0 DC 12V Q1 vc vb ve 2n3904 Rc Vcc vc 2k Re ve 0 500 R1 vb 0 7k R2 Vcc vb 33k C1 Vin vb 0.1u C2 vc Vout 0.1u RL Vout 0 100k Vsig Vin 0 ac 10mV sin(0 10mV 1kHz) .end
SPICE 语法 SPICE 仿真 SPB, Multisim 实例
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SPICE分析的类型
.op – Operating point，计算电路的直流偏置状态 .dc – DC sweep，当电路中某一参数在一定范围 内变化时计算相对应的电路直流偏置特性 .ac – 计算电路的交流小信号频率响应特性 .tran – Transient，瞬态分析，在给定激励信号的 作用下，计算电路输出端的瞬态响应 .noise – 噪声分析 .pz – Pole-zero analyse，零极点分析 .disto – 失真分析 .tf – Transfer function，直流小信号传递函数分析
实验三-MOS管参数仿真及Spice学习
实验三-MOS管参数仿真及Spice学习一、实验介绍本次实验的主要内容是对MOS管参数进行仿真，并通过Spice软件进行电路模拟，掌握MOS管参数和Spice软件的使用方法。
本实验主要包括以下内容：1.MOS管参数的基本概念和理论知识2.PSpice软件的使用方法3.MOS管参数的仿真实验二、MOS管参数的基本概念和理论知识MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的半导体器件，广泛应用于数字电路、模拟电路和功率电子器件等领域。
MOS管中最常用的参数有场效应迁移率，漏极电阻，漏极导纳，截止电压等。
下面分别介绍这些参数的定义和作用。
1.1 场效应迁移率场效应迁移率是描述MOS管输出特性的重要参数，通常用符号μ表示，单位为cm2/Vs，是指电子在沟道中移动的速度与电场强度之比。
MOS管的场效应迁移率与沟道电阻、沟道长度、衬底材料等因素有关，一般情况下，迁移率越高，MOS管的性能越好，但也需要考虑其他因素的影响。
1.2 漏极电阻漏极电阻是指当MOS管工作在 saturation 区时，漏极电压变化时引起的漏极电流变化的比值，通常用符号rds表示，单位为欧姆。
MOS管的漏极电阻直接影响其输出电压的变化范围，漏极电阻越大，输出信号的电压变化范围就越小，反之亦然。
1.3 漏极导纳漏极导纳是指MOS管漏极电阻的导纳值，通常用符号Gds表示，单位为S （西门子）。
MOS管的漏极导纳与漏极电阻成反比，漏极电阻越小，漏极导纳越大，输出信号的电压变化范围也就越大。
1.4 截止电压截止电压是指当MOS管工作在截止区时，栅源电压达到的最大值，超过这个值后MOS管就会进入饱和状态，通常用符号VGS(off)表示，单位为伏特。
MOS管的截止电压与其工作状态有关，在设计电路时需要合理选择MOS管的截止电压，以确保电路的正常工作。
以上是MOS管常用的几个参数，这些参数的选择和设计对电路的性能和稳定性都有很大的影响，需要仔细考虑。
SPICE基础仿真实例
Frequency (Hz)
集成电路专业
黑龙江大学
《数模混合集成电路设计》
卜
丹
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推挽反相器仿真
Ｖｄｄ＝２．５Ｖ， ＰＭＯＳ栅极与输入相连 请写出该电路的网表，并仿真其Ｖｏｕｔ－Ｖｉｎ的ＤＣ特性 Ｖｄ
０
Ｖｄｄ
Ｗ＝２ｕ， Ｌ＝１ｕ
＊Ｐｕｓｈ－ｐｕｌｌ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ Ｖｄ ｖｄｄ ０ ２．５Ｖ
＊ＮＭＯＳ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ ｍ１ １ ２ ０ ０ ｎｃｈ Ｗ＝１ｕ Ｌ＝２ｕ Ｖｄ １ ０ １Ｖ Ｖｇ ２ ０ １Ｖ ．ｄｃ Ｖｄ ０Ｖ ２．５Ｖ ０．０１ ．ｐｒｉｎｔ ｇｍｏ（ｍ１） ｇｄｓｏ（ｍ１） ｇｂｓｏ（ｍ１） ．ｅｎｄ
集成电路专业 黑龙江大学 《数模混合集成电路设计》 卜 丹 7
• ｎ１ ｎ２ ．．． 外界调用子电路的端口的名称 • 一般子电路内部的节点都是“局域”（ＬＯＣＡＬ）的，也就是说，和外界调用子 电路的电路的节点没有关系，外界不能调用子电路内部的节点． •节点０（地）是“全局”（ｇｌｏｂａｌ）的，对每个子电路都相同
• 调用子电路： Ｘｎａｍｅ ｎ１ ＜ｎ２ ｎ３ …＞ ｓｕｂｎａｍｅ 必须以Ｘ开头
集成电路专业 黑龙江大学 《数模混合集成电路设计》 卜 丹 22
子电路：
＊Ｓｕｂｃｋｔ ｂｕｆｆｅｒ 两个反相器组成的缓冲器（ｂｕｆｆｅｒ） ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ Ｖｄ ｖｄｄ ０ ２．５Ｖ Ｖｉｎ ｉｎ ０ ＳＩＮ １．２５ １．２５ １００ＭｅｇＨｚ ４／０．２ １０／０．２ ｘ１ ｉｎ １ ｖｄｄ ｉｎｖ１ ５ ５ ｘ２ １ ｏｕｔ ｖｄｄ ｉｎｖ２ Ｃ１ ｏｕｔ ０ ２ｐ ２／０．２ ５ ５／０．２ ５ ．ｓｕｂｃｋｔ ｉｎｖ１ ｉｎ ｏｕｔ ｖｄｄ Ｍｐ１ ｏｕｔ ｉｎ ｖｄｄ ｖｄｄ ｐｃｈ Ｗ＝４ｕ Ｌ＝０．２５ｕ Ｍｎ１ ｏｕｔ ｉｎ ０ ０ ｎｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝０．２５ｕ ．ｅｎｄｓ ．ｓｕｂｃｋｔ ｉｎｖ２ ｉｎ ｏｕｔ ｖｄｄ Ｍｐ１ ｏｕｔ ｉｎ ｖｄｄ ｖｄｄ ｐｃｈ Ｗ＝１０ｕ Ｌ＝０．２５ｕ Ｍｎ１ ｏｕｔ ｉｎ ０ ０ ｎｃｈ Ｗ＝５ｕ Ｌ＝０．２５ｕ ．ｅｎｄｓ ．ｔｒａｎ ０．０１ｎ １００ｎ ．ｐｒｉｎｔ ｔｒａｎ ｖ（ｘ２．ｏｕｔ） ｖ（ｘ１．ｉｎ） ．ｅｎｄ
2电路仿真程序spice入门
4
SPICE出生于加州大学伯克利分校(UCB)EECS系， 是预测集成电路电器特性的软件。事实上， SPICE这个名字是从"Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis"来的。(重点应用于 集成电路的仿真程序) 23年前，1973年4月12日， 在加拿大滑铁卢 举行的第十六届中西部电路理论研讨会上， SPICE面世了。 提供论文的是UCB的Donald O. Pederson教授。我相信并不是每个人对这篇论文 或者它所描述的程序都有清晰的认识。
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2.电源
（1）独立恒压源和恒流源 恒压源： V<name> N1 N2 Type Value ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
恒压源 电源名 正端节点 负端节点 电源形式 电压值
恒流源： I<name> N1 ↑ ↑ ↑ ↑
恒流源 电源名
N2 ↑
Type Value ↑
电源形式 电流值
流入端节点 流出端节点
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当所有人对SPICE不抱大的希望时，所发 生的事情却是非常显著的。 短短几年内， SPICE被几乎所有的电子工程学院接受， 工业的发展支持SPICE的发展，很快扩展 至集成电路工业。到二十五年后的今天， 所有的电子工程学院的学生都在学习如何 使用SPICE及其派生物。 事实上，每一个 处理电路网表的CAD软件都精确的使用最 初的SPICE 2G6同样的网表描述。一句话， SPICE成了各种标准组织，委员会，会议， 定位论文和机构等等的工业标准。
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（2）线性受控源 压控电压源 E<name> N1 N2 压控电流源 G<name> N1 N2 流控电压源 H<name> N1 N2 流控电流源 F<name> N1 N2
spice仿真
spice仿真简介Spice（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种电路仿真软件，广泛应用于电子工程领域。
它可以模拟电路中的各种元件和信号，提供了丰富的仿真功能，能够准确地预测电路的行为和性能。
spice软件特点Spice软件具有以下主要特点：1.模型库丰富：Spice软件提供了各种各样的元件模型，包括传输线、电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。
用户可以根据自己的需要选择合适的元件模型，进行仿真分析。
2.仿真精度高：Spice软件采用了复杂的数学算法，能够对电路进行准确的仿真计算。
它能够考虑到电路中各种元件的非线性特性，并给出准确的仿真结果。
3.仿真速度快：Spice软件在运行时采用了高效的算法和优化技术，提高了仿真的速度。
用户可以在较短的时间内得到仿真结果，提高工作效率。
4.灵活性强：Spice软件具有丰富的仿真选项和参数配置功能，能够满足不同用户的需求。
用户可以通过调整参数来改变仿真条件，观察电路的行为和性能变化。
5.支持多平台：Spice软件在设计上具有良好的可移植性，能够在不同操作系统上运行。
用户可以根据自己的实际情况选择合适的操作系统进行仿真。
spice仿真流程Spice仿真的基本流程如下：1.定义电路元件：首先，用户需要定义电路中的元件，包括电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。
可以通过编辑器或文本方式进行定义。
2.建立电路拓扑：用户需要根据实际电路设计，在编辑器中建立电路的拓扑结构。
可以使用类似于网表的方式描述电路的连接关系。
3.设置仿真参数：用户需要设置仿真的参数，包括仿真时间、仿真步长等。
可以根据需要进行适当的调整。
4.运行仿真：用户可以直接运行仿真，Spice软件会根据定义的电路元件和参数进行仿真计算，并得出仿真结果。
5.结果分析：用户可以通过仿真结果进行电路性能分析，比如电压波形图、电流曲线等。
可以根据需要调整仿真参数，再次进行仿真，以达到理想的仿真效果。
电路仿真SPICE入门
SPICE入门甘才军的SPICE电路仿真笔记关键词：电工学；EDA1.简介SPICE-simulation program for integrated circuit emphasis。
他将计算机技术、数值技术、晶体管模型很好地结合在一起，可以验证电路设计和预测电路行为。
是EDA技术的基础。
其发展史：前身：1968年第一个非线性电路仿真程序cancer》1971年改进的cancer版本，更名为SPICE》1975年SPICE2》1983年，SPICE2G6》1993年用C语言编写的比较成熟的版本SPCE3F》1997年最新版本SPICE3F5SPICE已经成为事实上的工业标准。
PSIPCE是SPICE移植到PC机上的产品。
PSIPCE在不但扩展，已经偏离了标准的SPICE 语法，使用时需注意。
现在大多数电路仿真软件都可以直接收入电路，但电路图输入方法不能取代SPICE语言描述电路的方法。
元件的建模、电路结构的研究、对于分析功能的使用等都要求对SPICE 有较深入的理解。
只有在掌握SPICE语言的基础上，才能使用电路仿真软件。
用SPICE可以对电路的分析包括：电路的静态工作点；直流扫描分析；直流小信号的传输函数、交流分析、瞬态分析、灵敏度分析、噪声分析、畸变分析、蒙特卡洛分析。
spice中电路可接受的元件：在分析时每种元件都有相应温度、默认温度时27摄氏度。
2.SPICE电路文件2.1. 如何描述电路一个完整文件的具体形式：spice用节点电压法求电解电路。
所以首先要为电路的节点编写名称、节点的名称可以是任意的字符串，但参考节点的名称必须为“0”。
下图用数字表示所有节点。
这里的节点与电路中的节点稍有不同。
任意元件外接端点都是节点。
spice算法要求任何节点必须要有到参考节点的通道。
若不满足此条件，编写电路前要在此节点到参考节点间加一个大的电阻（阻值要足够大，如10e20），此电阻的存在不会影响电路的特性。
[电路与模拟电子电路PSpice仿真分析及设计 (1)[34页]
![[电路与模拟电子电路PSpice仿真分析及设计 (1)[34页]](https://img.taocdn.com/s3/m/3b2e7959eff9aef8941e067d.png)
• 1．OrCAD/PSpice支持的元器件类型 • 2．OrCAD/PSpice 分析的电路特性 • 3．OrCAD/PSpice软件包的软件模块 • 4．OrCAD/PSpice电路模拟的基本步骤
第1章
概论
杨维明，谌雨章
1.1 传统的电子电路设计
• 传统的电路设计过程主要有三个过程：(1)设计人 员根据实际需要及具体要求提出设计指标；(2)参 考有关资料并凭借经验，初步确定电路方案和元 器件参数；(3)将电路及元器件模型进行简化，根 据已知的参数对电路指标进行检验。检验的方法 多采用解析法、物理模拟法或二者结合法。
• OrCAD软件覆盖了电子设计中的4项核心任务：电 路原理图输入及器件信息管理系统OrCAD/Capture CIS，模拟、数字及模拟/数字混合电路分析与优化 设 计 OrCAD/Pspice A/D ， 可 编 程 逻 辑 设 计 OrCAD/Express Plus ， 印 刷 电 路 板 （ PCB ） 设 计 OrCAD/Layout Plus。
能进行模拟电路分析、数字电路分析和模拟数字混合电 路分析。 现已成为微机级电路模拟标准软件。
PSpice5.0及以前的版本都为DOS版，而PSpice 5.1及以后的 各种版本均为窗口版。
PSpice软件分为工业版(Production Version)和教学版 (Evaluation Version)。
1.3.1 SPICE发展历程
• 1998年1月MicroSim公司与OrCAD公司合并，称为 OrCAD公司。两公司强强联合后，相继推出一系 列基于PC机的EDA软件系统。
电子设计中的SPICE仿真技术
电子设计中的SPICE仿真技术在电子设计中，SPICE仿真技术是一种非常重要的工具，它可以帮助工程师在设计电路之前进行准确的分析和验证。
SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种用于模拟电路行为的通用工具，通过模拟电路中的元件和信号传输来预测电路的性能和稳定性，从而节省了设计成本和时间。
在进行电子设计中，SPICE仿真技术可以帮助工程师进行以下方面的工作：1. 电路分析：SPICE仿真技术可以帮助工程师分析电路中各个元件的工作状态、电压、电流等参数，从而帮助工程师了解电路的整体工作情况，有助于发现潜在问题并进行优化。
2. 参数优化：在设计电路时，工程师可以通过SPICE仿真技术来寻找最佳的元件数值，使得电路性能达到最佳状态，比如最小功耗、最大增益等。
3. 稳定性分析：SPICE仿真技术可以帮助工程师分析电路的稳定性，如相位裕度、阻尼比等，避免在实际使用中出现振荡等问题。
4. 故障分析：通过SPICE仿真技术，工程师可以分析电路中的故障原因，比如元件烧坏、短路等，从而快速定位并解决问题。
5. 产品验证：SPICE仿真技术可以帮助工程师在设计阶段对产品进行验证，模拟出实际工作环境中可能出现的情况，从而提前发现问题并改进设计。
在使用SPICE仿真技术时，工程师需要注意以下几点：1. 选择合适的SPICE软件：目前市面上有多种SPICE仿真软件可供选择，如LTspice、OrCAD、PSpice等，工程师需要根据自己的需求和熟悉程度选择适合的软件。
2. 模型准确性：在进行SPICE仿真时，工程师需要确保所选用的元件模型和参数准确无误，以保证仿真结果的准确性。
3. 参数设置：工程师在进行SPICE仿真时，需要合理设置仿真参数，如仿真时间、步长等，以确保仿真过程的准确性和效率。
4. 结果分析：工程师在进行SPICE仿真后，需要对仿真结果进行详细的分析，从而得出关键问题和优化方案。
SPICE仿真软件基础
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。
Spice仿真
（5）运行Pspice。执行Pspice/Run命令。
（6）查看分析结果。 分析计算结束后，系统自动调用Probe模块，屏幕上出现 如图所示的Probe窗口。
在Probe窗口中，执行 Trace/Add Trace命令， 出现Add Trace 对话框。
可用以下两种方法选择要显示的变量名：
① 在对话框左边的输出变量列表中用光标点中要显示的变量名， 该变量名即出现在下端的“Trace Expression”文本框中，允 许同时点选多个输出变量。 ② 在“Trace Expression”
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元器件属性参数编辑
Capture自动为每个元器件设置一个元件名和参数值，元 器件设置不符合要求时，可对元器件参数进行编辑
(1).元器件群的参数编辑。选中所有要编辑的元器件。然后点击鼠标右键，调 出快捷菜单，选择执行Edit Properties 命令，即可开启该元器件群的属性编辑 对话框，点击对话框左下方的Part按钮，便可更改各元器件的名称和参数。 (2).单个元件的参数编辑。双击该元件，即出现对话框。在Value文本框中键入 新值即可。同时可以修改该元件电路图中的显示格式（Display Format）、字 体（Font）、颜色（Color）和放置位置（Rotation）等。
SPICE仿真及分立元件电路实验
目的： 1. 学会仿真软件使用，熟练掌握PSPICE9.2 的基本操作 2. 学习利用仿真手段分析设计电子电路
Spice仿真
软件简介 仿真步骤 放大电路各种性能指标的仿真方法 实验内容
OrCAD/PSpice9软件组成
1、 Capture CIS 模块：电路原理图设计软件。除可生成各类 模拟电路、数字电路和数／模混合电路的电路原理图外，还配 备有元器件信息系统CIS（Component Information System）, 可以对元器件的采用实施高效管理。 2、PSpice 模块：通用电路模拟软件。除可对模拟电路、数字 电路和数／模混合电路进行模拟外，还具有优化设计的功能。 该软件中的Probe模块，不但可以在模拟结束后显示结果信号 波形，而且可以对波形进行各种运算处理，包括提取电路特性 参数，分析电路特性参数与元器件参数的关系。
SPICE 仿真和模型简介
SPICE 仿真和模型简介1、SPICE 仿真程序电路系统的设计人员有时需要对系统中的部分电路作电压与电流关系的详细分析，此时需要做晶体管级仿真（电路级），这种仿真算法中所使用的电路模型都是最基本的元件和单管。
仿真时按时间关系对每一个节点的I/V 关系进行计算。
这种仿真方法在所有仿真手段中是最精确的，但也是最耗费时间的。
SPICE（Simulation program with integrated circuit emphasis）是最为普遍的电路级模拟程序，各软件厂家提供提供了Vspice、Hspice、Pspice 等不同版本spice 软件，其仿真核心大同小异，都是采用了由美国加州Berkeley 大学开发的spice 模拟算法。
SPICE 可对电路进行非线性直流分析、非线性瞬态分析和线性交流分析。
被分析的电路中的元件可包括电阻、电容、电感、互感、独立电压源、独立电流源、各种线性受控源、传输线以及有源半导体器件。
SPICE 内建半导体器件模型，用户只需选定模型级别并给出合适的参数。
2、元器件模型为了进行电路模拟，必须先建立元器件的模型，也就是对于电路模拟程序所支持的各种元器件，在模拟程序中必须有相应的数学模型来描述他们，即能用计算机进行运算的计算公式来表达他们。
一个理想的元器件模型，应该既能正确反映元器件的电学特性又适于在计算机上进行数值求解。
一般来讲，器件模型的精度越高，模型本身也就越复杂，所要求的模型参数个数也越多。
这样计算时所占内存量增大，计算时间增加。
而集成电路往往包含数量巨大的元器件，器件模型复杂度的少许增加就会使计算时间成倍延长。
反之，如果模型过于粗糙，会导致分析结果不可靠。
因此所用元器件模型的复杂程度要根据实际需要而定。
如果需要进行元器件的物理模型研究或进行单管设计，一般采用精度和复杂程度较高的模型，甚至采用以求解半导体器件基本方程为手段的器件模拟方法。
二微准静态数值模拟是。
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4.电源描述
PSpice将电源分为两大类：独立源和受控源。 独立源描述语句的格式为 <电源名称>N+ N-[DC<直流值>][AC<<幅值><相位 >>][<瞬时值>][模型名和参数] 其中N+为电压正节点，N-为电压负节点，N+电 位必须高于N-,正电流从N+流向N-。语句中DC， AC和瞬态值的默认值为0。在直流分析时，要设置 DC值；在交流分析时，要设置AC值，其相位值如 省略则为0；在进行时域分析时，可以设置随时间 变化的电源，如脉冲值，指数电源，正弦波等。
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2.元件单位名称
元件节点后跟随元件值。元件值有两个后 缀，前一个为数量级后缀，后一个为单位后 缀。 数量级后缀全为大写，PSpice规定了以 下10种比例因子： F=1×10-15 P=1×10-12 N=1×10-9 U=1×10-6 MIL=25.4×10-6 M=1×10-3 K=1×103 MEG=1×106 G=1×109 T=1×1012
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2.交流分析
交流分析包括以下指令： .AC——小信号频域响应； .NOISE——噪声分析。 其中噪声分析必须与小信号交流分析（.AC）同 时进行。
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3.瞬态分析
瞬态分析包括以下指令： .TRAN——分析时域响应； .FOUR——傅里叶分析。 傅里叶分析必须与时域瞬态分析（.TRAN）同时 进行。
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**** EL7212 model **** * input * | gnd * | | Vsupply * | | | Vout .subckt M7212 2 3 6 7 V1 12 3 1.6 R1 13 15 1k R2 14 15 5k R5 11 12 100 C1 15 3 43.3 pF D1 14 13 dmod X1 13 11 2 3 comp1 X2 16 12 15 3 comp1 sp 6 7 16 3 spmod sn 7 3 16 3 snmod
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输出指令格式
若在输入文件中设定输出指令，在输入文 件（*. out）中就会有相应的输出数据和输 出曲线，还可能产生*.dat数据文件。常用输出 指令如下： .PLOT——打印输出曲线； .PRINT——打印输出数据； .PROBE——图形后处理程序； .WIDTH——输出字符宽度定义。
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例1 二极管实际电路
2 + 50Ω Vin 1 - + Vs 10V R2 500 Ω RL 500 Ω V0 R1 3 D1 4 C1 10u F 5 +
二 极管 电 路
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.ends comp1
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电子系统设计的生态系统
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生态系统
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1.直流分析
。 直流分析包括以下指令： .DC——对独立电压/电流源进行直流扫描； .OP——计算直流工作点； .TF——交流小信号传输函数分析； .SENS——小信号灵敏度分析。
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*Diode Circuit ；必须有以“*”号开头的标题行，否则PSpice自动 将下一行作为标题行 VS 1 0 DC 10V ；直流电压源 VIN 2 1 AC 10MV SIN(0 10M 10KHZ) ；交流电压源 R1 2 3 50 R2 4 0 500 C1 4 5 10UF RL 5 0 500 D1 3 4 DIN914 ；二极管D1，模型名为DIN914 .MODEL DIN914 D (IS=100E-15 RS=16 CJO=2PF TT=12NS BV=100 IBV=100E-15) ；二级管模型参数 .TRAN 2US 200US ；瞬态分析语句，分析步长为2µs,分析时间 为200µs .AC DEC 10 1HZ 1KHZ ；交流分析语句，以10为底的对数坐标 .PLOT TRAN V(5) V(2，1) ；产生绘图仪曲线数据 .OP ；计算工作点 .PROBE ；产生输出数据文件（*.dat），查看输出波形 20 ；结束语句 November 8, 2016 204424 .END Digital Design Automation
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分析指令格式
PSpice程序能够用来进行多种电路分析， 直流分析（.DC）、交流分析（.AC）、瞬态 分析（.TRAN）是常用的3种类型。每个电路 分析由点指令给出
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PLOT VM (2) VP (2) 绘制交流分析电压源V(2)的幅值和相位曲 线。 PROBE V (5) V (4, 3) I (R2) 产生数据文件，包括上述电压、电流值在 相关分析中的数据，可以在屏幕上显示输出曲 线。若Probe语句后面不加变量值，则可产生 所有节点电压和支路电流在相关分析中的数据 文件。
电子系统设计与仿真
第3节-SPICE仿真基础
Where we are...
Today: 仿真技术历史 spice原理
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仿真技术历史
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g1 11 0 13 0 938μ .model dmod d .model spmod vswitch ron3 roff2meg von1 voff1.5 .model snmod vswitch ron4 roff2meg von3 voff2 .ends M7212 .subckt comp1 out inp inm vss e1 out vss table { (v(inp) v(inm))* 5000} (0,0) (3.2,3.2) Rout out vss 10meg Rinp inp vss 10meg Rinm inm vss 10meg
整个电子行业仿真的程序基础
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Pspice 编程
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R1 2Ω
5 L1 1.5mH
3
+ C1 V0=V(3) 10u F -
Vi=10sin[2000π]
图2-2
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1.节点
我们以简单的RLC电路来说明节点的规 则。RLC电路如图2-2所示。 每个元器件必须连接在两个或两个以上节 点之间，节点序号可以不连接，0节点指定为 地节点。节点号必须是0-999之间的整数。 每个节点要连接两个以上元件，即要在输 入文件中至少出现两次。在描述语句中元件名 后紧跟连接节点序号，一般按电流流入元件方 向排列节点顺序。
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通用芯片的spice模型
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High Speed, Dual Channel Power MOSFETDrivers The EL7202/EL7212/EL7222 ICs are matched dualdrivers that improve the operation of the industry standard DS0026 clock drivers.
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