在"SPICE"中,通常是使用"時間域"來描述電路的行為。線程指令,它顯示的結果與時間作為x軸。然而,SPICE提供了廣泛的可能性來探索電路的行為,修改其他的數(shù)量,如電壓,溫度,電流,電阻等。這種可能性是可以實現(xiàn)的。行動和。將指令組合在一起,允許用戶使用時間以外的方式創(chuàng)建圖形。

通常情況下,在進行瞬態(tài)分析時。TLON指令,SPICE語言顯示結果作為時間的一個函數(shù)。實際上,圖表是在時間域中.x軸表示時間變量,圖表顯示各種電氣量隨時間變化。例如,考慮圖1中所示的電路,其中包括限制電阻和電解電容。在這種情況下,分析是通過指令在瞬態(tài)時間域:

.TRAN 1

通過向電路提供電流,?電容器充電作為RC時間常數(shù)的函數(shù)。在這個電路中,有一個直流電壓源,有一個100歐的電阻和一個電容器,其容量為2,200歐姆F。指令。ICV=0設置"輸出"節(jié)點的初始條件;換言之,電容器最初是放電的,其兩端是0V。模擬持續(xù)一秒鐘,感興趣的節(jié)點是"輸出",位于電阻器和電容器之間。電壓開始通過電阻為電容器充電,該電路的行為將是典型的RC電路(電阻器和串聯(lián)電容器),電容器開始按指數(shù)曲線充電。電阻限制了電容器的充電速度,"輸出"節(jié)點的電壓逐漸增加,直到它達到15伏。在圖表中,橫坐標代表從模擬開始時的瞬間零度到每秒的時間。

圖1:用該方法進行的瞬態(tài)模擬.TLON指令顯示了橫坐標的時間。

同樣的,那個。直流指令在直流下進行模擬,改變電壓或電流,并顯示與變電壓源相關的興趣量趨勢。圖2中的示例顯示了含有直流電壓源的另一個電路,?電阻器 以及二極管,分析是在發(fā)電機的電壓域通過指令:

.DC V1 0 4 10m

在模擬開始時,V1從0V開始,逐漸增加到4V。1K電阻限制電流通過電路。1N4148二極管的閾值電壓約為0.7%。這意味著對于"輸出"節(jié)點電壓低于約0.7%的電壓,二極管不導電。當電壓超過0.7%時,二極管將開始導電,允許電流通過二極管。顯然,這個值的趨勢是模擬的,而不是數(shù)字的,所以電壓的變化越來越大,而不是突然的變化。由于二極管的特性,超過0.7%時,二極管上的電壓幾乎保持在0.7%。

圖2:在直流域的模擬與.直流指令顯示發(fā)電機在橫坐標上的電壓增加。

定制x軸

一個非常有趣和強大的方面的SPICE是顯示圖的能力,在圖中,x軸表示的是時間或電壓以外的數(shù)量,如溫度,電流,電阻等。要做到這一點,你可以把它結合起來。行動和。步驟指令。...OP指令對電路的操作點進行分析.該分析返回電路中電壓和電流的靜態(tài)值,不隨時間變化,但不直接生成圖表。另一方面,那個。步進指令允許您進行參數(shù)模擬,也就是說,在改變諸如溫度、電阻、電壓或電流等參數(shù)時對電路進行分析。通過合并。一步到位。您可以修改參數(shù)并觀察相關圖中的變化。圖3中的例子顯示了一個電路,其圖顯示在晶體管R1的基阻值域中。實際上,橫坐標值與R1值相對,在100kp和1mp之間。這是一個簡單的電路,使用一個BJTNPN晶體管和工作作為放大器。模擬的目的是為了簡單地改變晶體管基阻器的值,從而表明在線性區(qū)域內(nèi)的收集器電流和操作點是如何改變的。...步進指令定義了一個電阻,其值介于100K至1000K之間。它確保執(zhí)行多個模擬,每個有不同的R1電阻值。...OP指令為每一個R1值返回電路中電壓和電流的固定值,使您可以看到R1電阻如何影響晶體管的操作。分析是在基阻域內(nèi)進行的,使用的指令是:

.操作系統(tǒng)

.STEP PARAM R1 100K 1000K 10K

這兩個圖代表了晶體管在電路中相對于通過基阻流動的電流的行為。上圖顯示電流通過電路的負載電阻流動,因為基流變化。坐標軸(y-軸)代表以毫米為單位的電流,而橫坐標軸(x-軸)代表電阻R1的值。底部圖顯示的電壓在收集器;同樣,隨著基礎電阻變化.坐標軸(y軸)代表電壓,而橫坐標軸與第一個圖相同,并顯示參數(shù)R1。如你所見,收集器電壓為VCC/2的理想點是基阻值約為331kb,在2.73mA的收集器電流中。能夠觀察電阻值域中的圖表是非常有用的,因為它允許用戶仔細選擇電子元件,而不必運行幾個電子模擬。電容器和電感器也是如此。

圖3:電阻區(qū)的模擬,與x軸上的相對值

本文的最后一個例子與MOSFET耗散的功率圖有關,它的溫度在x軸上。圖4中的電路圖顯示了在參數(shù)模擬中使用MOSFET的電路,其中溫度從-10℃到180℃不等。根據(jù)下列指令,分析是在溫度領域進行的:

.操作系統(tǒng)

.STEP TEMP -10 180 1

...OP指令為每個溫度值計算電路中的穩(wěn)態(tài)電流和電壓值。...步驟臨時指令(這一次,不需要添加帕拉姆關鍵字)允許用戶分析MOSFET的特性是如何隨著溫度變化變化的。在較高的溫度下,MOSFET的行為不同于在較低的溫度下的行為,模擬將顯示這些變化如何影響電路的整體運行。圖中顯示了MOSFET作為溫度函數(shù)的功率耗散趨勢,x軸表示操作溫度。請記住,一般而言,MOSFET耗散的功率是用下列公式計算的:

文件格式 莫斯費特 = ( V 排干 × 我 排干 ) + ( V 門 × 我 門 )

閘門電流通常被認為是零,因為它的大小非常低。溫度變化會影響元件耗散的功率,官方數(shù)據(jù)表也證實了這一點。觀察溫度域圖的能力也很有用,因為它建立了正確的工作溫度范圍,使電路安全可靠。

圖4:溫度域的模擬,以及橫坐標的相對值

在SPICE中,混合使用。行動和。步進指令給設計者提供了很大的靈活性來探索電路在時間或電壓變量之外的行為,比如溫度、電阻、電流或功率。這種方法使人們能夠研究各種工作條件下的電路,從而更深入地了解各種元件的總體性能和變化。...OP指令對電路進行靜態(tài)分析,計算每個節(jié)點的電壓和電流的操作點或穩(wěn)定狀態(tài)。它不考慮時間的變化,而是在假定恒定的情況下,計算給定時間電路的狀態(tài)。...通過允許通過修改參數(shù)(或參數(shù))在指定范圍上運行多個模擬來增加分析的動態(tài)維度。它不僅僅執(zhí)行一個靜態(tài)分析,它允許設計者看到電壓、電流和其他數(shù)量是如何隨著變量的變化而變化的。典型的情況是,從PISECE模擬得出的圖表使用x軸上的時間(在瞬態(tài)分析中)或電壓(在直流掃描分析中)來顯示一個數(shù)量是如何隨時間變化的,或者作為輸入電壓的函數(shù)。但是,使用。行動和。在x軸表示溫度和電阻等其他量的地方,可以進行"步驟"。這種能力使用戶能夠在各種不同的情況下檢查電子電路的行為,例如熱設計、確定最佳值的組件尺寸等等。這種額外的分析能力對于準確和自信的電路設計是必不可少的,因為它允許用戶測試電路本身如何響應諸如溫度或電阻等關鍵參數(shù)的變化,并根據(jù)不同的操作條件對其進行優(yōu)化。