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SPICE電路分析

  • 資源大?。?/b>21573 K
  • 上傳時(shí)間： 2022-05-25
  • 上傳用戶：tigerwxf1
  • 資源積分：2 下載積分
  • 標(biāo)      簽： spice 電路分析

資 源 簡 介

電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)一般先從功能框圖開始，然后細(xì)化到原理圖，還要經(jīng)過很復(fù)雜和繁瑣的調(diào)試驗(yàn)證過程，最終才能完成。為了驗(yàn)證原理圖的正確性，都要焊接實(shí)驗(yàn)板（樣板），或使用易于插件的“面包板”，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須正確和可靠，連接或焊接過程都是細(xì)致而耗時(shí)的工作，在器件很多時(shí)幾乎是不可能完成的任務(wù)，而每次調(diào)整都要打樣，耗時(shí)長而成本高，在設(shè)計(jì)集成電路時(shí)更是如此，急需在制造之前驗(yàn)證集成電路的功能。這種現(xiàn)實(shí)需要就迫使人們想用他辦法來解決。
根據(jù)電路理論，人們可以建立起節(jié)點(diǎn)方程和回路方程，通過解這些方程組成的方程組就可以得到結(jié)果，也就是說可以通過計(jì)算來獲得電路的工作情況。但包含電感、電容等器件的電路形成的是一組微分方程組，人工計(jì)算依然是累人的活，而計(jì)算機(jī)則可以大展身手，通過其強(qiáng)大的存儲(chǔ)、計(jì)算和圖形顯示能力就能輕松完成，很快得到結(jié)果?；谶@種思想，人們開發(fā)出電路仿真軟件，通過快速的仿真，代替耗時(shí)且累人的反復(fù)調(diào)測(cè)，提高設(shè)計(jì)速度和效率，也節(jié)省了時(shí)間和成本。最早、最出色的仿真軟件就是SPICE。

SPICE是Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis的縮寫，由美國加利福尼亞大學(xué)伯克利(Berkeley)分校的電工和計(jì)算機(jī)科學(xué)系開發(fā)，骨干是Ron Rohrer和Larry Nagel，開始是使用FORTRAN語言設(shè)計(jì)的仿真軟件，用于快速可靠地驗(yàn)證集成電路中的電路設(shè)計(jì)以及預(yù)測(cè)電路的性能。第一個(gè)版本SPICE1于1971年推出，通過圍繞晶體管建立電流和電壓變量來仿真電路的行為，稱為模擬仿真或電路級(jí)仿真，且只能模擬100個(gè)晶體管的電路。
1975年SPICE2發(fā)布，開始正式實(shí)用化，1983年發(fā)布的SPICE2G.6在很長時(shí)間內(nèi)都是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它包含超過15000條FORTRON語句，運(yùn)行于多種中小型計(jì)算機(jī)上。1985年SPICE3推出，轉(zhuǎn)為用C語言開發(fā)，易于運(yùn)行于UNIX工作站，還增加了圖形后處理工具和原理圖工具，提供了更多的器件模型和分析功能。在1988年SPICE被定為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。

Spice仿真器采用修改的節(jié)點(diǎn)分析法來建立電路方程組，提供非線性直流分析，非線性瞬態(tài)分析（實(shí)域分析）和線性小信號(hào)分析（頻域分析）等。其中瞬態(tài)分析是最費(fèi)時(shí)的驗(yàn)證方法，通常是利用數(shù)值積分法把非線性微分方程變成一組代數(shù)方程組，然后用高斯消去法來求解，因?yàn)檫@些線性方程僅僅在積分時(shí)刻點(diǎn)是有效的，而隨著仿真器進(jìn)展到下一個(gè)積分步長，積分方法必須重復(fù)來得到新的線性方程組，如果信號(hào)變化得特別快，積分步長應(yīng)該取得非常小以便積分方法能收斂到正確的解，因此瞬態(tài)分析需要大量的數(shù)學(xué)操作。

隨著SPICE的發(fā)布，其他一些機(jī)構(gòu)也加入研究行列，更有一些軟件供應(yīng)商也看中這個(gè)商機(jī)，紛紛推出基于SPICE3的各種商業(yè)軟件，如XSPICE、PSPICE、ISSPICE、T-SPICE、HSPICE等等，功能更強(qiáng)，更方便使用，使SPICE成為電子電路仿真的主流軟件，一些軟件公司也是通過SPICE相關(guān)軟件得到發(fā)展，并逐漸成為現(xiàn)在的EDA軟件公司，成為知識(shí)創(chuàng)造財(cái)富的實(shí)例。因?yàn)镾PICE仿真需要相關(guān)的元器件仿真模型庫，還催生了依靠提供器件模型為生的公司和個(gè)人，但中國人都樂于奉獻(xiàn)，沒錢當(dāng)然不會(huì)買，這種公司在中國是無法存在的（http://www.aeng.com/spicemodeling.asp ）。
SPICE軟件也有一定局限性，有些電路無法仿真或仿真時(shí)因不能收斂而失敗，特別是用于數(shù)?；旌想娐芳懊}沖電路時(shí)尤其如此。就算通過仿真，最終還是要通過實(shí)際制作電路板調(diào)試和驗(yàn)證，仿真只是使這個(gè)過程大大縮短，次數(shù)大大減少，也就降低了成本。軟件能提高效率和降低成本，所以就有相應(yīng)的價(jià)值，但中國人的人工費(fèi)低廉而有的是時(shí)間，干得好干得快才讓人討厭，軟件在中國也就不值錢了。

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