第九章 SPICE 电路的联合仿真

1. 第九章 SPICE电路的联合仿真 9.1 介绍 SPICE是一个仿真不同元件组成的电子电路和定义子电路的程序。这些电路是在一个孤立的环境内进行仿真的，但是在 实际的环境中，他们会与一起其他设备相互影响,比如天线和微带线。SEMCSD-X即能仿真电磁问题也能够使用实际信号 去驱动电磁系统，比如：你能够任意观看电路中的电压和电流的波形，而且SPICE还计算了时间域和频率域的电压和电流。 在SEMCAD-X中，SPICE3f5被使用，能够仿真分析由下面元件组成的不同电路：电压和电流源，电阻，电容，电感， 互感器，传输线，开关，二极管，晶体管，结型场效应管，MOS管，金属半导体肖特基结场效应管。 SPICE建立了半导体（三极管）的模型，使用者只需要定义相关模型的参数就行啦。 SPICE能够在电路中进行如下各种类型的分析：1.非线型DC分析；2.非线型瞬间分析；3.线型AC分析；4.温度分析； 5.噪声分析；6.灵敏度分析；7.傅立叶分析；8.Mont Carlo分析；9.失真分析。

2. 9.2 SPICE仿真的收敛 在SPICE的电路中，是通过迭代预算进行处理和仿真的，迭代被中止当出现下面的问题时： 1.非线性分支电流收敛，当误差在0.1％以内或者小于1PA。 2.节电电压收敛当误差在0.1％以内或者小于1MV。 虽然SPICE的运算法则是非常稳定的，但在有些情况下，它还是不能收敛。如果在DC仿真的过程中不能收敛， 那可能是因为：电路连接，元件的值，模型的参数出现问题，或者电路中有反馈电路。

3. 9.3 电路描述 9.3.1 一般的结构和协定 电路是靠一系列的元件代码（定义电路的布局和元件的值）和控制代码（定义模型参数和运行控制）被描述为 SPICE的。输入的文件的第一行代码必需是题目，而最后一行必需是“.end”。 电路中的每一个元件都是被元件代码定义的，包括：元件的名字，元件的节点，决定元件电器性能的参数值。 元件名的第一个字母代表了元件的类型，整个元件名是由一串字母或数字构成，比如：R1,RSE,RUOT,R3AC2ZY 都是有效的电阻名。电路中的每一个节点都必需有一个DC路径到地。 9.3.2 题目代码，注释代码，.END代码 题目代码：被放在输入文件的最前面，它的内容作为每部份输出的标题。 .END代码：总是放在输入文件的最后，表示结束。 注释代码：任何一行代码前加上一个星就表示此代码为注释代码。

4. 9.3.3设备模型 大多数简单的电路元件通常只需要很少的参数值，而SPICE中的一些设备就需要很多的参数值。 上面的代码中，MNAME是指模型的名字，TYPE是指模型的类型。模型的名字是自己指定的， 不能重复，而模型的类型则有下面15种：R（电阻模型），C（电容模型），SW（电压开关模型）， CSW（电流开关模型），URC（统一的分布式RC模型），LTRA（有损耗的传输线模型），D（二 极管模型），NPN（NPN晶体管模型），PNP（PNP晶体管模型），NJF（N沟道结型场效应管模型）， PJF(P 沟道结型场效应管模型)，NMOS（N沟道MOS管）,PMOS（P沟道MOS管），NMF（N沟道 金属半导体肖特基结场效应管），PMF（P沟道金属半导体肖特基结场效应管）。 上面的代码中，PNAME1,2为参数的名字，PVAL1,2为参数的值。

5. 9.3.4 子电路 在输入文件中，指定一组元件代码来定义子电路。在子电路被引用的地方，程序会自动的插入这组代码，对子 电路的大小和复杂程度没有限定，子电路中还可以包含其他的子电路。子电路使用的例子如下： 子电路的定义是以代码.SUBCKT开始的，.SUBNAM 是子电路的名字，N1,N2…是外部的节点，不能为0。 后面紧跟着的就是定义子电路的元件代码，电路定 义的最后一行代码是.END。 任何子电路定义的最后一行代码必须是.END代码， 括号里面的SUBNAM为哪个子电路的名字，那么这 个子电路的定义就结束，若括号里没有子电路的名 字，则整个子电路的定义都结束。主要是用于嵌套 的子电路的定义。 在SPICE中定义的子电路以字母X开始，后面就是电路 的节点。

6. 9.3.5 关联文件：.INCLUDE 代码 通常，在不同的输入文件中，部份电路的描述会重复出现，尤其是一些常用的模型和子电路。在任意的SPICE 输入文件中，这个.INCLUDE代码可以被使用去复制一些其他的文件。