Настройка AC-анализа в SPICE: кривые, точки и параметры частотного сканирования

AC АНАЛИЗ:

 Общая форма: .ac [кривая] [точки] [старт] [финиш]
Пример 1: .ac lin 1 1000 1000

Комментарии: Поле [кривая] может быть «lin» (линейная), «dec» (декада) или «oct» (октава), задающее (не)линейность частотного сканирования. [точки] указывает, сколько точек в пределах скана производить анализ (для декадного скана — точек на декаду; для октавного — точек на октаву). Поля [старт] и [финиш] задают начальную и конечную частоты сканирования. Важно: стартовое значение не может быть нулевым!

DC АНАЛИЗ:

 Общая форма: .dc [источник] [старт] [финиш] [шаг]
Пример 1: .dc vin 1.5 15 0.5

Комментарии: Карта .dc необходима, если вы хотите вывести или построить график напряжения между двумя ненулевыми узлами. Иначе стандартный «малосигнальный» анализ выводит только напряжения между каждым ненулевым узлом и узлом ноль.

ПЕРЕХОДНЫЙ АНАЛИЗ (TRANSIENT):

 Общая форма: .tran [шаг] [время_остановки] [время_старта] + [интервал_вычислений]
Пример 1: .tran 1m 50m uic
Пример 2: .tran .5m 32m 0 .01m

Комментарии: Пример 1 имеет шаг по времени 1 мс и время остановки 50 мс (при двух параметрах они трактуются как шаг и время остановки). Пример 2: шаг 0.5 мс, стоп 32 мс, старт 0 мс (без задержки), интервал вычислений 0.01 мс.

Значение времени старта по умолчанию — ноль. Переходный анализ всегда начинается в момент времени ноль, но сохранение данных происходит только между временем старта и стопа. Интервал вывода равен шагу или (стоп — старт)/50, в зависимости от того, что меньше. Однако переменная интервала вычислений может заставить более мелкий шаг. Для больших чисел точек переменная itl5 в карте .options может быть увеличена. Опция «uic» говорит SPICE «использовать начальные условия».

ВЫВОД ГРАФИКА (PLOT):

 Общая форма: .plot [тип] [выход1] [выход2] ... [выход n]
Пример 1: .plot dc v(1,2) i(v2)
Пример 2: .plot ac v(3,4) vp(3,4) i(v1) ip(v1)
Пример 3: .plot tran v(4,5) i(v2)

Комментарии: SPICE не может обработать более восьми запросов точек данных на одной карте .plot или .print. Если нужно больше — используйте несколько карт!

Важное замечание для SPICE версии 3: при AC-анализе запрос v(3,4) выводит только действительную часть комплексного числа в прямоугольной форме! SPICE версии 2 выдаёт полярную амплитуду — гораздо более осмысленную величину, если запрашивается одна величина. Чтобы заставить SPICE3 дать полярную амплитуду, перепишите аргумент .print или .plot как vm(3,4).

ВЫВОД ТАБЛИЦЫ (PRINT):

 Общая форма: .print [тип] [выход1] [выход2] ... [выход n]
Пример 1: .print dc v(1,2) i(v2)
Пример 2: .print ac v(2,4) i(vinput) vp(2,3)
Пример 3: .print tran v(4,5) i(v2)

Комментарии: То же ограничение — не более восьми запросов на карту.

ФУРЬЕ-АНАЛИЗ:

 Общая форма: .four [частота] [выход1] [выход2] ... [выход n]
Пример 1: .four 60 v(1,2)

Комментарии: Карта .four опирается на наличие карты .tran с правильными временными интервалами для анализа достаточного числа циклов. SPICE может «упасть», если вместе с .four не выполнен .plot, даже если параметры .tran технически верны. Наконец, .four работает только когда частота источника задана в его строке, а не в опции .ac.

Полезно включать переменную интервала вычислений в карту .tran для большей точности. Фурье-анализ выполняется до 9-й гармоники, где [частота] — основная (начальная) частота спектра.

РАЗНОЕ (OPTIONS):

 Общая форма: .options [опция1] [опция2] ...
Пример 1: .options limpts=500
Пример 2: .options itl5=0
Пример 3: .options method=gear
Пример 4: .options list
Пример 5: .options nopage
Пример 6: .options numdgt=6

Комментарии: Опций много. Наиболее нужная новичкам — «limpts». Если симуляция требует печати/построения более 201 точки, этот лимит нужно увеличить, иначе SPICE прервёт анализ. Пример limpts=500 выделяет память минимум на 500 расчётных точек любого типа анализа (DC, AC, переходный).

Пример 2 устанавливает итерационную переменную itl5 в 0. Существует шесть таких переменных, контролирующих ли циклы решения нелинейных уравнений. itl5 ограничивает максимальное число итераций для переходного анализа. Аналогично limpts, itl5 обычно нужно увеличивать при малом шаге вычислений на карте .tran. Установка itl5=0 снимает лимит полностью, позволяя бесконечное число итераций (бесконечное время). Предупреждение: это может привести к очень долгим симуляциям!

Пример 3 с «method=gear» задаёт метод численного интегрирования. По умолчанию — «trapezoid» (трапеции), а не «gear». Метод трапеций — простое геометрическое приближение площади под кривой. Метод «gear» основан на полиномах второго или более высокого порядка и назван в честь К.У. Гира (Numerical Integration of Stiff Ordinary Equations, Report 221, CS Dept, UIUC). Метод Gear более требователен к вычислениям («дорогой») и иногда даёт немного другие результаты.

Опция «list» (пример 4) даёт подробную сводку всех компонентов и их значений в финальном выводе.

По умолчанию SPICE вставляет ASCII коды разрыва страниц для разделения разделов анализа. Опция «nopage» (пример 5) отменяет эту пагинацию.

Опция «numdgt» (пример 6) задаёт число значащих цифр при выводе через .print. По умолчанию — 4 значащие цифры.

УПРАВЛЕНИЕ ШИРИНОЙ ВЫВОДА (WIDTH):

 Общая форма: .width in=[колонки] out=[колонки]
Пример 1: .width out=80