Spice简介

nullSpice简介Spice简介内容内容课程安排 Spice的起源与发展 Spice功能简介 Spice程序 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与程序结构 Spice中的器件模型 电路方程的建立与编程 例 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 Spice 语法简介 课程安排课程安排讲课 ：1-10周（每周两次） Spice软件的使用、以及Spice的语法，Spice编程和电路分析与设计 参考教材： 刘明山 电子电路CAD与OrCAD 技术 机械工业出版社 2010 赵雅兴 PSpice与电子器件模型 北京邮电大学出版社 2006 上机实验（每周一次） 课程特点 内容内容课程安排 Spice的起源、发展及演变 Spice功能简介 Spice程序设计与程序结构 Spice中的器件模型 电路方程的建立与编程 例题 Spice 语法简介 电路仿真的起源与发展电路仿真的起源与发展电路仿真的出现与发展 SPICE(Simulation Program for Integrated Circuit Emphasis) CANCER(1968) SPICE(1971) SPICE2(1975) SPICE2G6(1983) SPCE3F5(1997)SPICE的发展SPICE的发展SPICE的研发 IBM公司的ASTAP小组 Berkeley大学的Spice小组 SPICE被广泛应用的原因SPICE将计算机技术、数值分析 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和晶体管建模很好的结合在一起，可以验证电路设计和预测电路的行为。 SPICE源代码可以让任何人廉价得到。 Berkeley的毕业生到电子公司工作时带着Spice程序，这样推广了这个程序。nullSPICE被美国定义为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 工具 D.Pederson教授获得了1998年IEEE荣誉金奖，被称为SPICE之父 目前，几乎所有的电路仿真应用软件都是以SPICE为内核的，或者是在SPICE基础上的扩充，SPICE已经成为事实上的工业标准。因此，SPICE是EDA的语言基础。SPICE的各种商业版本SPICE的各种商业版本Pspice(OrCAD) Hspice(Synopsys) Smartspice(Silvaco)内容内容课程安排 Spice的起源、发展及演变 Spice功能简介 Spice程序设计准则与程序结构 Spice中的器件模型 电路方程的建立与编程 例题 Spice 语法简介 SPICE的功能SPICE的功能直流分析 交流分析 噪声分析 瞬态分析 灵敏度分析 蒙特卡罗分析 电路优化设计直流分析直流分析直流分析 　　 直流工作点分析 直流小信号传递 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 值分析 直流扫描分析(DC Sweep)； 直流小信号灵敏度分析(Sensitivity)。 在进行直流工作点分析时，电路中的电感全部短路，电容全部开路，分析结果包括电路每一节点的电压值和在此工作点下的有源器件模型参数值。null直流小信号传递函数值是电路在直流小信号下的输出变量与输入变量的比值，输入电阻和输出电阻也作为直流解析的一部分被计算出来。进行此项分析时电路中不能有隔直电容。 　　直流扫描分析可作出各种直流转移特性曲线。输出变量可以是某节点电压或某节点电流，输入变量可以是独立电压源、独立电流源、温度、元器件模型参数和通用（Global）参数（在电路中用户可以自定义的参数）。 null直流小信号灵敏度分析是分析电路各元器件参数变化时，对电路特性的影响程度。灵敏度分析结果以归一化的灵敏度值和相对灵敏度形式给出。nullnullnullnullnull直流分析例题直流分析例题交流分析交流分析交流分析是一种频域分析方法。PSpice进行交流分析前，先计算电路的静态工作点，决定电路中所有非线性器件的交流小信号模型参数，然后在用户所指定的频率范围内对电路进行仿真分析。 频率响应分析能够分析传递函数的幅频响应和相频响应，亦即，可以得到电压增益、电流增益、互阻增益、互导增益、输入阻抗、输出阻抗的频率响应。分析结果均以曲线方式输出。放大器的频率响应放大器的频率响应放大器的频率响应放大器的频率响应噪声分析噪声分析PSpice用于噪声分析时，可计算出每个频率点上的输出噪声电平以及等效的输入噪声电平。噪声电平都以噪声带宽的平方根进行归一化。瞬态分析瞬态分析瞬态分析(Transient)： 　　即时域分析，包括电路对不同信号的瞬态响应，时域波形经过快速傅里叶变换（FFT）后，可得到频谱图。通过瞬态分析，也可以得到数字电路时序波形。 　　另外，PSpice可以在瞬态分析的基础上对电路的输出进行傅里叶分析，得到时域响应的傅里叶分量（直流分量、各次谐波分量、非线性谐波失真系数等）。 示波器示波器频谱分析仪频谱分析仪信号源信号源瞬态分析例题瞬态分析例题nullColpitts Oscillator R1 1 5 12k R2 1 0 4.7k R3 3 0 1k R4 2 4 10k R6 4 5 100 C1 2 3 100p C2 3 4 1000p C3 1 0 0.1u C4 4 0 0.1u L1 2 6 6.595u ;ic=0.01meg R5 4 6 0.1 Q1 2 1 3 MQ VCC 5 0 12 .model MQ NPN is=1e-14 rb=10 bf=100 +cje=2p cjc=2p tf=8n .op .tran 1e-10 20e-6 0 5e-8 ;uic *.options ITL5=0 .probe .end输出波形输出波形蒙特卡罗分析蒙特卡罗分析蒙特卡罗分析（Monte Carlo）和最坏情况分析（Worst Case） 　　蒙特卡罗分析是分析电路元器件参数在它们各自的容差（容许误差）范围内，以某种分布规律随机变化时电路特性的变化情况，这些特性包括直流、交流或瞬态特性。 　　最坏情况分析与蒙特卡罗分析都属于统计分析，所不同的是 ，蒙特卡罗分析是在同一次仿真分析中，参数按指定的统计规律同时发生随机变化；而最坏情况分析则是在最后一次分析时，使各个参数同时按容差范围内各自的最大变化量改变，以得到最坏情况下的电路特性 温度特性分析温度特性分析温度特性分析 Spice所有的元器件参数和模型参数都设定为其在常温下的值（默认为300K），在进行基本分析的同时，可以用温度分析指定不同的工作温度。例如，电视机应在-10℃至40 ℃能正常运行，此时就要作不同温度分析。 电路优化电路优化电路优化属于电路设计与综合的内容，主要包含以下的功能： 优化电路，使之趋于完美。 估计一组参数值的性能。 优化程序是在分析的基础上进行的。使用的数值算法主要有梯度法等。内容内容课程安排 Spice的起源、发展及演变 Spice功能简介 Spice程序设计准则与程序结构 Spice中的器件模型 电路方程的建立与编程 例题 Spice 语法简介 程序设计准则程序设计准则SPICE的设计准则是：程序易用、有效、简洁和通用。设计目标是使之成为一个多功能的电路模拟试验台。 由于多数电路设计者不可能是程序员，所以程序的易用性对程序的实用化极为重要。应使每个用户稍加训练即能使用程序进行设计。 分析程序应当采用可靠、有效的算法。 SPICE采用比较法，将各种数值方法对相同的10个或15个标准电路进行计算，对各种算法的有效性与通用性、占用内存大小与运行时间长短等加以比较，经过大量的反复试验，然后加以取舍，选出比较优秀的算法。 程序结构程序结构CONTROLINPUTSETUPANALYSISOUTPUTUTILITY内容内容课程安排 Spice的起源、发展及演变 Spice功能简介 Spice程序设计与程序结构 Spice中的器件模型 电路方程的建立与编程 例题 Spice 语法简介 元件元件无源元件：电阻、电感、电容、互感、传输线、变压器、开关等。 半导体器件：二极管、双极型晶体管、场效应晶体管等。 宏模型：运算放大器等。 信号源：直流、交流、瞬态元器件模型元器件模型元器件的模型化，即实际的元器件由反映元器件的本质特性的理想元器件组成的等效电路来表示，是电路分析的基础。 器件模型的精度是影响电路仿真是否准确的一个关键因素。 无源器件模型 半导体器件模型 MOS1 MOS2 MOS3内容内容课程安排 Spice的起源、发展及演变 Spice功能简介 Spice程序设计与程序结构 Spice中的器件模型 电路方程的建立与编程 例题 Spice 语法简介 电路方程的建立与编程电路方程的建立与编程节点法 改进节点法 表矩阵法 双图法方程求解算法方程求解算法线性方程组求解 高斯消去法 LU分解法 非线性方程组求解 牛顿-拉夫逊法使用SPICE所需要的知识使用SPICE所需要的知识 除了熟悉SPICE的软件之外，还需要以下的知识。 了解元件的基本特性 熟悉所设计电路的原理功能 了解电路性能指标以及相关的组态 了解电路的输入信号特性 了解电路元器件参数以及模型 了解CAD算法以及编程 内容内容课程安排 Spice的起源、发展及演变 Spice功能简介 Spice程序设计与程序结构 Spice中的器件模型 电路方程的建立与编程 例题 Spice 语法简介 一个简单电路的SPICE分析一个简单电路的SPICE分析无阻尼振荡电路tran-1 c1 1 0 4p ic=1 l1 1 0 1/16 ic=1 .tran 0.1us 60us uic .print tran v(1) I(l1) .plot tran v(1) I(l1) .probe .end图示为无阻尼振荡电路，已知uc(0)=1V，IL(0)=1A。试求：uc(t)=?iL(t)=?仿真结果仿真结果电路原理图输入电路原理图输入设置分析类型和时间设置分析类型和时间仿真结果仿真结果Output FileOutput File** Creating circuit file "1-1.cir" ** WARNING: THIS AUTOMATICALLY GENERATED FILE MAY BE OVERWRITTEN BY SUBSEQUENT SIMULATIONS *Libraries: * Profile Libraries : * Local Libraries : * From [PSPICE NETLIST] section of D:\Program Files\orcad\tools\PSpice\PSpice.ini file: .lib "nom.lib" *Analysis directives: .TRAN 0 60u 0 .PROBE V(alias(*)) I(alias(*)) W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*)) .INC "..\SCHEMATIC1.net" **** INCLUDING SCHEMATIC1.net **** * source 1-1 C_C1 0 N00085 4pF IC=1 L_L1 0 N00085 1/16 IC=2 **** RESUMING 1-1.cir **** .ENDnullnullSIMPLE DIFFERENTIAL PAIR VCC 7 0 12 VEE 8 0 -12 VIN 1 0 AC 1 RS1 1 2 1K RS2 6 0 1K Q1 3 2 4 MOD1 Q2 5 6 4 MOD1 RC1 7 3 10K RC2 7 5 10K RE 4 8 10K .MODEL MOD1 NPN BF=50 VAF=50 IS=1.E-12 RB=100 CJC=.5PF TF=.6NS .TF V(5) VIN .AC DEC 10 1 100MEG .probe .ENDnullnull**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS V(5)/VIN = 6.922E+01 INPUT RESISTANCE AT VIN = 7.344E+03 OUTPUT RESISTANCE AT V(5) = 9.535E+03内容内容课程安排 Spice的起源、发展及演变 Spice功能简介 Spice程序设计与程序结构 Spice中的器件模型 电路方程的建立与编程 例题 Spice 语法简介 网表结构网表结构tran-1 c1 1 0 4 ic=1 l1 1 0 1/16 ic=1 .tran 0.1us 6us uic .print tran v(1) I(l1) .plot tran v(1) I(l1) .probe .end标题行结束元件描述分析语句输出语句语法规定语法规定1、语句英文字符大小写没有不区分，程序处理时自动将大写转换为小写。 2、在任何行中分号“;”后面的内容被认为是行间注释； 3、在一条语句中的信息由一个或多个空格、逗号、等号、左括号或右括号等隔开，只第一个空格有效，其余空格忽略不计。 4、空白行被忽略； 5、以“+”号开头的行表示为上一行的续行。 6、PSPICE规定节点0为地节点，其他节点的编号可以是任意数字或字符串。 7、PSPICE不允许有悬浮节点，即每个节点对地均要有直流通路。当这个条件不满足时，通常是接一个大电阻使该悬浮节点具有直流通路。 null8、数字表示： 数字可以用整数，如12，-5； 浮点数，如2.3845，5.98601； 整数或浮点数后面跟整数指数，如6E-14，3.743E+3； 在整数或浮点数后面跟比例因子，如10.18k 9、比例因子：为了使用方便，PSPICE中规定了10种比例因子。它们用特殊符号表示不同的数量级。这10种比例因子为： T=1E+12，G=1E+9，MEG=1E+6，K=1E+3，MIL=25.4E-6，M=1E-3，U=1E-6，N=1E-9，P=1E-12，F=1E-15 null10、单位：以工程单位米、千克和秒（MKS）为基本单位。由此得到的其它电学单位可省略。如10，10V表示同一电压数。1000Hz，1000，1E+3，1k，1kHz都表示同一个频率值。同样，W、A等标准单位在描述时均可省略。 11、要求电路元器件名称必须以规定的字模打头，其后可以是任意数字或字母，整个名称长度一般不超过8个字符。电路元器件首字母规定电路元器件首字母规定