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實用筆記 | 如何正確使用 SPICE 模型庫

是否還記得兒時製作的塑膠模型飛機套組?從那時起,我們開始搭建各種不同的汽車、輪船、飛機和火箭模型。或許從未意識到這一點,但是兒時搭建的所有模型總有一天會在我們的工程生涯中發揮作用:我們不僅在模型搭建方面獲得了寶貴的經驗,更在腦海中牢牢確立了如何使用模型表現其他東西的概念。

如今,我們早已把花費在模型飛機上的大量時間用來研究各種電腦輔助設計(CAD)模型,從電路圖符號和器件到 PCB 封裝和 STEP 模型,電路模擬 SPICE 模型亦是我們關注的重點。本文我們將討論 SPICE 模型,以及使用 SPICE 模型庫的方方面面。

SPICE 模型庫中的模型由什麼組成?

運行 SPICE 模擬時,所有必要的資料都收集自電路圖,並放入 SPICE 引擎的網表中。該網表包含許多行被編入特定組的數據,包括:

識別資訊:識別將要運行的模擬的文本行。

模擬命令:文本行中對模擬器進行指示的特定關鍵字。

網表連接:將器件引腳連接在一起的連接或節點列表。

模型描述:定義被類比設備電氣特性的文本行。

模型描述為 SPICE 模擬器識別每個器件,如電阻器或電容器。模型描述還包括端子(引腳)資訊、器件值、工作溫度等。模型資料以及資料量將隨器件的類型和複雜度變化。簡單的模型可以是單行文本,而複雜的模型則可能包含數百行文本。

圖 1:要成功實現 PCB 佈局,首先應該在 SPICE 中進行電路模擬

創建、管理和使用模型庫

SPICE 模型可以單獨包含在模型檔中,也可以成組放在庫檔中。當從供應商處下載特定的模型檔,或者在目錄庫中使用單個模型時,單獨放置單個模型檔的方式較為合適。當多個模型成組放在同一個檔中時,該檔有時被稱為 SPICE 模型庫。

當使用 SPICE 模型時,最好將其放入一個庫目錄結構中,並使之保持有序。許多命名規範可用於這些目錄。目錄可以根據器件供應商或「電阻器」等元件族或任何適合所處設計環境的格式來命名。在某些情況下,我們將在一個 SPICE 庫檔中放置多個模型,並將這些檔存儲在庫目錄中。在單個庫檔中放多個模型時,可以採用結構更為扁平的庫目錄。

儘管 SPICE 模型檔和 SPICE 庫檔通常採用唯一的檔案名來標識,但是不論資料來源如何,SPICE 工具本身都會使用這些資料。像「模型」和「庫」這樣的檔命名規範是為方便使用者而設計的,而並未考慮 SPICE 模擬器本身。

SPICE 模型庫管理中最重要的是要以最適合公司和標準的方式來組織數據。如此一來,我們就可以知道在何處使用適合的模型來關聯新構建的電路圖符號,以便我們的電路圖可以用於 SPICE 模擬。

圖 2:PSpice 中的圖形報告

選擇最優 SPICE 軟體

SPICE 有許多版本可供使用,我們應該尋找在易用性和 SPICE 模型可用性等屬性方面對我們幫助最大的版本。從一個已建好的 SPICE 模型庫開始工作會對我們非常有幫助,這樣我們就不必著急建立自己的模型庫。

此外,擁有一個能夠輕鬆從器件供應商或其他來源導入不同版本 SPICE 模型的 SPICE 工具也將非常有幫助。SPICE 工具中的另一大實用功能則是模型創建工具,可指導我們輕鬆構建自己的 SPICE 模型和庫。

Cadence 設計工具套件中的 OrCAD® PSpice® 軟體旨在成為目前市場上最實用且最易用的 SPICE 工具。PSpice 包含 34,000 多個模擬模型以及資料表驅動的建模嚮導,這些嚮導可為常見器件和結構創建用於模擬分型的模型。此外,透過 Cadence 的開放應用程式介面,PSpice 可實現設計環境定制,最大限度地滿足個人設計需求。

譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)

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