雏羽

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技术博客 I 如何正确使用SPICE模型库

2019-8-30 11:30:39 显示全部楼层
原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/s9IyYv1B7z4jqNeQavv3Gw

是否还记得儿时制作的塑料模型飞机套件?从那时起,我们开始搭建各种不同的汽车、轮船、飞机和火箭模型。或许从未意识到这一点,但是儿时搭建的所有模型总有一天会在我们的工程生涯中发挥作用:我们不仅在模型搭建方面获得了宝贵的经验,更在脑海中牢牢确立了如何使用模型表现其他东西的概念。

如今,我们早已把花费在模型飞机上的大量时间用来研究各种计算机辅助设计(CAD)模型,从原理图符号和器件到PCB封装和STEP模型,电路仿真SPICE模型亦是我们关注的重点。本文我们将讨论SPICE模型,以及使用SPICE模型库的方方面面。


SPICE模型库中的模型由什么组成?

运行SPICE仿真时,所有必要的数据都收集自原理图,并放入SPICE引擎的网表中。该网表包含许多行被编入特定组的数据,包括:

  • 识别信息:识别将要运行的仿真的文本行。
  • 仿真命令:文本行中对仿真器进行指示的特定关键字。
  • 网表连接:将器件引脚连接在一起的连接或节点列表。
  • 模型描述:定义被模拟设备电气特性的文本行。


模型描述为SPICE仿真器识别每个器件,如电阻器或电容器。模型描述还包括端子(引脚)信息、器件值、工作温度等。模型数据以及数据量将随器件的类型和复杂度变化。简单的模型可以是单行文本,而复杂的模型则可能包含数百行文本。

图1:要成功实现PCB布局,首先应该在SPICE中进行电路仿真

创建、管理和使用模型库

SPICE模型可以单独包含在模型文件中,也可以成组放在库文件中。当从供应商处下载特定的模型文件,或者在目录库中使用单个模型时,单独放置单个模型文件的方式较为合适。当多个模型成组放在同一个文件中时,该文件有时被称为SPICE模型库。

当使用SPICE模型时,最好将其放入一个库目录结构中,并使之保持有序。许多命名规范可用于这些目录。目录可以根据器件供应商或 “电阻器” 等元件族或任何适合所处设计环境的格式来命名。在某些情况下,我们将在一个SPICE库文件中放置多个模型,并将这些文件存储在库目录中。在单个库文件中放多个模型时,可以采用结构更为扁平的库目录。

尽管SPICE模型文件和SPICE库文件通常采用唯一的文件名来标识,但是不论数据来源如何,SPICE工具本身都会使用这些数据。像“模型”和“库”这样的文件命名规范是为方便用户而设计的,而并未考虑SPICE仿真器本身。

SPICE模型库管理中最重要的是要以最适合公司和标准的方式来组织数据。如此一来,我们就可以知道在何处使用适合的模型来关联新构建的原理图符号,以便我们的原理图可以用于SPICE仿真。

图2:OrCAD® PSpice® 软件中的图形报告

选择最优SPICE软件

SPICE有许多版本可供使用,我们应该寻找在易用性和SPICE模型可用性等属性方面对我们帮助最大的版本。从一个已建好的SPICE模型库开始工作会对我们非常有帮助,这样我们就不必着急建立自己的模型库。

此外,拥有一个能够轻松从器件供应商或其他来源导入不同版本SPICE模型的SPICE工具也将非常有帮助。SPICE工具中的另一大实用功能则是模型创建工具,可指导我们轻松构建自己的SPICE模型和库。

Cadence设计工具套件中的PSpice软件旨在成为目前市场上最实用且最易用的SPICE工具。PSpice包含34,000多个仿真模型以及数据表驱动的建模向导,这些向导可为常见器件和结构创建用于仿真分型的模型。此外,通过Cadence的开放应用程序接口,PSpice可实现设计环境定制,最大限度地满足个人设计需求。

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