基礎知識之SPICE

SPICE是對電子電路的模擬工作進行模擬的軟件。取“ Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis “的首字母組成”SPICE”。于1973年由加利福尼亞大學伯克利分校開發(fā)，經過下表的開發(fā)變遷發(fā)展至今。 最初發(fā)行的SPICE是使用FORTRAN語言編寫的。而現在大家所使用的商用SPICE模擬器是在SPICE2G.6的基礎上，使用C語言描述的。

在此處略作說明。。。 FORTRAN是面向科學技術計算的過程式編程語言。目的是使有助于實現高速化的并行計算易于達到最優(yōu)化，實現高速處理。 換句話說就是進行這樣的設計的語言。那時是在被稱為主機架的大型計算機上運行程序。

SPICE是“對電子電路的模擬工作進行模擬的軟件”，具體來說即為非線性DC分析、非線性過渡分析以及線性AC分析的通用電路模擬程序。 具體方式為根據“基爾霍夫電流定律、電壓定律”使利用修正節(jié)點法輸入的電路方程式化（生成），并將表示元件工作的理論、實驗方程式（稱之為元器件模型）組合起來求解。

【元器件模型】 基于理論或試驗性的考察開發(fā)的分析式

可模擬的元件和要素如下。

• 無源元件（電阻、電容器、電感器等）
• 有源元件（二極管、雙極晶體管、MOSFET晶體管等）
• 傳輸線路
• 各種電源

分析方法可使用以下方法:

• 過渡分析
• 直流分析
• 小信號交流分析
• 雜音分析

在SPICE出現以前，全部都是通過手工計算進行IC設計。 但是，隨著生產技術的進步，配置于IC的元件數發(fā)生了飛躍性的增加，且因計算機的出現等原因，使必須電路設計電子化的元件也對SPICE的出現起到了推動作用。鏗騰電子科技有限公司的PSpice?是利用PC操作的第一個模擬器，這是隨著從主機架轉變到PC而推出的一款模擬器。

PSpice最初是作為電子電路的模擬器使用的，隨著CPU的高速工作，PCB電路板的設計也需要模擬元件，現在已成為傳輸高速電氣信號的電路板設計所必需的一個工具。

• 電子電路設計用 (PSpice模型)
• PCB電路板設計和驗證 (IBIS模型)

現在的模擬器的電路模擬流程如下圖所示 “電路描述” ? “電路分析” ?“分析結果輸出” 。 由于GUI (Graphical User Interface 的簡稱。 可利用計算機圖形進行直觀操作的方法）的改進而作為獨立封裝的軟件進行供給。

以前是使用正文編輯器輸入下圖 “電路分析”右側所示的【xxx描述】部分。 而現在是將使用電路圖編輯器輸入的電路圖變換為網表，交付給分析機，自動實施模擬。

這里，請注意下圖的【模型參數的描述】。另外，也請不要忘記前項的“元器件模型”。

【元器件模型】 基于理論或試驗性的考察開發(fā)的分析式

元器件模型＝分析式，構成此分析式的變量和常量即為模型參數。 換句話說即為使用模型參數將實際存在的元件特性再現于模擬器上。

內容并不難，我想大家應該已經理解了SPICE模擬器到底是干什么的。 實際的電子電路組合了多個IC、分立元件等。那么，所謂的IC的SPICE模型是什么樣的呢？ 就現在的IC來說，簡單的IC是由幾十個元件構成，而被稱為ULSI的IC是由幾億個元件構成。 若如實制作每個晶體管，則無法在模擬器上使其工作，或因模擬時間超長而變得不耐用。 所以，IC的SPICE模型與實際電路不同，是簡化了電路的模型。 我們稱之為宏模型。