电路仿真SPICE入门.doc

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cancer1971年改进的cancer版本，更名为SPICE1975年SPICE21983年，SPICE2G61993年用C语言编写的比较成熟的版本SPCE3F1997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。*标题my first titleR1 1 2 10R2 1 0 10R3 2 3 10R4 0 3 10V1 1 3 DC 12Is 0 2 DC 1.OP.print V(1) V(2) V(3).end2.2. 元器件值的写法T=1e12G=1e9MEG=1e6K=1e3M=1e-3U=1e-6N=1e-9P=1e-12F=1e-15电路元器件不区分大小写、一律转换为大写元器件值可不带单位，为标准单位，电压（V）、电流（A）电容（F），电感（H）,电阻（）等。2.3. 电路文件的编辑和运行文件扩展名：.cir运行和编辑与仿真软件有关3. 元件语句3.1. 电阻、电容和电感3.1.1. 电阻(R)R N1 N2 value如R input 0 10 R1 1 0 1meg3.1.2. 电容和电感其中，是初始值，电容，为电压，电感为电流如C1 1 2 1u 5L1 1 3 1m 省略初始值表示初始值为03.2. 电源3.2.1. 独立恒压源和恒流源V N1 N2 type valueI N1 N2 type valuetype为类型，DC或AC或TRAN3.2.2. 线性受控源（1） 压控电压源E N1 N2 NC1 NC2 value（2） 流控电流源F N1 N2 Vcontrol value（3） 压控电流源G N1 N2 NC1 NC2 value（4） 流控电压源H N1 N2 Vcontrol value在压控电源中，控制电压的端点是NC1和NC2，在流控电源中，控制电流是流过电压源Vcontrol中的电流。Vcontrol可能是电路中的电压源，也可能是为了测量支路电路而加入的0V电压源3.2.3. 分段线性化电源分段线性化电源的语句为：V N1 N2 PWL(T1 V1 T2 V2 T3 V3 .)PWL是分段线性化电源的标志，T1 V1 T2 V2分别是各拐点的时间的电压值4. 直流分析语句4.1. .OP分析语句OP是分析直流电路最常用的命令，它指示spice计算：l 各节点电压l 流过独立恒压源中的电流l 每个元件的静态工作点4.2. .DC分析语句对直流电源的参数进行扫描计算，形式为.DC Sourcename START STOP STEPSTART :起始值，STOP：终止值、STEP,步长如：.DC V1 1 10 0.1也可以进行双参数扫描：.DC V1 1 10 0.1 V2 1 5 1扫描计算的点数为V1的点数与V2的点数积4.3. .TF语句.TF OUTSOURCE INSOURCEOUTSORCE为输出变量，INSOURCE为输入变量指示SPICE计算电路的直流小信号特性：l 输出变量和输入变量的比值（如增益或传输函数）l 输入段的输入电阻l 输出端的输出电阻用此命令可以计算有源二端口网络的戴维南等效电路。但要注意，如果电路中含有多个电源，要分别计算针对每个电源的直流小信号传输函数，戴维南等效电路的开路电压是各个单独电源的作用之和。5. 输出语句输出语句的形式为：plot绘图输出变量OV1/OV2/OV3type 是DC或AC或TRAN6. 子电路的定以和调用子电路的定义格式：例如，由R1、R2并联组成的一个子电路可定义为：.subckt R1_R2 a bR1 a b 1kR2 a b 10meg.ends R1_R2上面的子电路的调用语句为：.X1 1 2 R1_R2注意，除了“0”节点是全局节点，子电路中的其他任何节点只是局部节点。7. .model语句与二极管、开关在spice中的表示7.1. .model语句在spice中，.model语句定义元件的模型参数。元件的模型就像模板，只有填上模型参数值才能实例化为元件。只有spice内核中预定义的模型才能用，.model定义参数，每个参数都有相应的关键字，.model语句的形式为：modelname是元件名称，type是spice内预定义的元件模型的名称，（）中是对元件模型中的参数定义。spice3f5中的模型名称如下：调用已经实例化的元件跟元件模型的类型有关。7.2. 开关模型7.2.1. 压控开关模型定义：.model SWName SW(RON= VON= ROFF=)各参数默认值开关调用语句S N1 N2 NC1 NC2 SWName7.2.2. 流控开关模型定义：.model swname CSW(RON= VON= ROFF=)调用：W N1 N2 Vname Swname例如：W1 N1 N2 V1 SWName1.model SWName1 SCW(RON=10 VON=