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2020.08.19 仿真

总结

电子电路仿真基础

本文为“电子电路仿真基础”的最后一篇。作为最终汇总,下面总结了该系列中每篇文章的关键要点。

电子电路仿真基础

  1. 何谓SPICE

    关键要点

    ・SPICE软件仿真在电子电路的设计和评估中应用广泛。

    ・SPICE利用软件仿真,可简单且迅速地实施评估,并可减少开发成本和周期。

    ・可获得基于Spice的各种模拟器。

  2. SPICE模拟器和SPICE模型

    关键要点

    ・SPICE模拟器供应商会提供免费版软件,可下载并使用。

    ・要对使用了IC等的电路SPICE进行仿真,需要提供其元件参数信息的SPICE模型。

    ・SPICE模型大多可通过各厂家的官网下载。

  3. 什么是瞬态分析、AC分析、DC分析?:SPICE仿真的类型

    关键要点

    ・基于SPICE的模拟器具备DC分析、AC分析、瞬态分析、蒙特卡洛方法、S参数、傅里叶分析、噪声分析等功能。

    ・几乎所有的仿真软件都具备DC分析、AC分析、瞬态分析、蒙特卡洛方法等功能。

  4. SPICE仿真类型:蒙特卡洛方法

    关键要点

    ・基于SPICE的模拟器具备DC分析、AC分析、瞬态分析、蒙特卡洛方法、S参数、傅里叶分析、噪声分析等功能。

    ・蒙特卡洛方法是使用随机数进行仿真和数值计算的手法总称,用来考量部件的波动/误差。

    ・蒙特卡洛仿真的设置因模拟器而异。

  5. SPICE仿真的收敛性与稳定性

    关键要点

    ・基于SPICE的模拟器出现分析错误或结果不稳定的问题时,可能是收敛性或稳定性有问题。

    ・有时更改SPICE模拟器的设置可避免收敛性和稳定性的问题。

    ・如果SPICE器件模型存在缺陷,在用户一方很难解决。

  6. SPICE模型的种类

    关键要点

    ・SPICE模型分为“器件模型”和“子电路模型”两种。

    ・SPICE器件模型基本上是晶体管和二极管等元件的模型。

    ・SPICE子电路模型基本上是器件模型的组合。

  7. SPICE器件模型:二极管示例 其1

    关键要点

    ・SPICE模型分为“器件模型”和“子电路模型”两种。

    ・在SPICE器件模型中设置模型的各参数值。

  8. SPICE器件模型:二极管示例 其2

    关键要点

    ・SPICE模型分为“器件模型”和“子电路模型”两种。

    ・通过更改器件模型的参数值,可以调整特性。

    ・SPICE器件模型是基于理论公式的,因此仿真结果局限于公式能够表达的范围(可能与实际不符)。

  9. SPICE子电路模型:MOSFET示例 其1

    关键要点

    ・SPICE模型分为“器件模型”和“子电路模型”两种。

    ・SPICE子电路模型由连接信息和器件模型组成。

    ・SPICE子电路模型可以为理想特性的器件模型提供现实特性,可组成特定功能的电路等。

  10. SPICE子电路模型:MOSFET示例 其2

    关键要点

    ・SPICE模型分为“器件模型”和“子电路模型”两种。

    ・SPICE子电路模型由连接信息和器件模型组成。

    ・SPICE子电路模型可以为理想特性的器件模型提供现实特性,可组成特定功能的电路等。

  11. SPICE子电路模型:使用数学公式的模型

    关键要点

    ・SPICE子电路模型除器件模型组合而成的模型之外,还有数学公式构成的模型。

    ・可根据元器件的特性调整数学公式,再现性高。

    ・SPICE模型较复杂,因此仿真时间较长,容易产生收敛误差。

  12. 热模型(Thermal Model)

    关键要点

    ・SPICE模型中还包括用来进行热仿真的热模型(Thermal Model)。

    ・SPICE热模型是用来在电路上进行热路计算的相当于瞬态热阻的电路模型。

    ・将功耗Pd作为电流I施加于热模型Rth,可将结温Tj作为电压进行监测。

  13. 什么是热动态模型(Thermal Dynamic Model)

    关键要点

    ・SPICE热动态模型是内置热模型并且其特性由自发热而变化的SPICE模型。

    ・SPICE热动态模型是在元器件的子电路模型中添加了热模型的模型。

    ・通过内置的热模型计算出Tj,并将该Tj反映到元器件的电气特性中。

下载SPICE模型请点击这里