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花几分钟搞懂SPICE的存在的意义

2019-08-19 11:11 来源:互联网 编辑:emma

大家经常说仿真?还说SPICE?那么这个究竟是什么意思,是研究什么的仿真软件,不用好奇,即将揭开谜底。

SPICE是最为普遍的电路级模拟程序,各软件厂家提供了Vspice、Hspice、Pspice等不同版本spice软件,其仿真核心大同小异,都是采用了由美国加州Berkeley大学开发的spice模拟算法。

构成方法:

目前构成器件模型的方法有两种:一种是从元器件的电学工作特性出发,把元器件看成‘黑盒子’,测量其端口的电气特性,提取器件模型,而不涉及器件的工作原理,称为行为级模型。这种模型的代表是IBIS模型和S-参数。其优点是建模和使用简单方便,节约资源,适用范围广泛,特别是在高频、非线性、大功率的情况下行为级模型几乎是唯一的选择。缺点是精度较差,一致性不能保证,受测试技术和精度的影响。另一种是以元器件的工作原理为基础,从元器件的数学方程式出发,得到的器件模型及模型参数与器件的物理工作原理有密切的关系。SPICE 模型是这种模型中应用最广泛的一种。其优点是精度较高,特别是随着建模手段的发展和半导体工艺的进步和规范,人们已可以在多种级别上提供这种模型,满足不同的精度需要。缺点是模型复杂,计算时间长。

仿真程序:

SPICE仿真软件模型与仿真器是紧密地集成在一起的,所以用户要添加新的模型类型是很困难的,但是很容易添加新的模型,仅仅需要对现有的模型类型设置新的参数即可。

SPICE模型由两部分组成:模型方程式(Model Equations)和模型参数(Model Parameters)。由于提供了模型方程式,因而可以把SPICE模型与仿真器的算法非常紧密地联接起来,可以获得更好的分析效率和分析结果。

现在SPICE模型已经广泛应用于电子设计中,可对电路进行非线性直流分析、非线性瞬态分析和线性交流分析。被分析的电路中的元件可包括电阻、电容、电感、互感、独立电压源、独立电流源、各种线性受控源、传输线以及有源半导体器件。SPICE内建半导体器件模型,用户只需选定模型级别并给出合适的参数。

采用SPICE模型在PCB板级进行SI分析时,需要集成电路设计者和制造商提供详细准确描述集成电路I/O 单元子电路的SPICE模型和半导体特性的制造参数。由于这些资料通常都属于设计者和制造商的知识产权和机密,所以只有较少的半导体制造商会在提供芯片产品的同时提供相应的SPICE模型。

PICE模型的分析精度主要取决于模型参数的来源即数据的精确性,以及模型方程式的适用范围。而模型方程式与各种不同的数字仿真器相结合时也可能会影响分析的精度。除此之外,PCB板级的SPICE模型仿真计算量较大,分析比较费时。

总结:通过学习可以进一步进行了解SPICE的相关知识

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