Проверенные нетлисты SPICE и примеры схем

Ниже приводятся предварительно протестированные нетлисты для SPICE 2g6 с краткими описаниями при необходимости. (См. Главу 2 «Компьютерное моделирование электрических цепей» для дополнительной информации о нетлистах в SPICE.)

Вы можете свободно «копировать» и «вставлять» любой из нетлистов в свой исходный файл SPICE для анализа и/или модификации. Цель двойственная: дать практические примеры проектирования нетлистов для лучшего понимания синтаксиса и показать, как простыми и компактными могут быть нетлисты SPICE для анализа простых схем.

Все выходные листинги для этих примеров «обрезаны» от лишней информации, давая максимально лаконичное представление вывода SPICE. Это делается в первую очередь для экономии места в документе.

Типичные выводы SPICE содержат много заголовков и сводной информации, не обязательно относящейся к задаче. Не удивляйтесь, если запустив симуляцию у себя, вы увидите вывод, который не в точности выглядит как показано здесь!

Пример схемы с несколькими DC источниками и резисторами, часть 1

Без карт .dc и .print или .plot вывод покажет только напряжения на узлах 1, 2, 3 (относительно узла 0, разумеется).

Нетлист:

 Multiple dc sources
v1 1 0 dc 24
v2 3 0 dc 15
r1 1 2 10k
r2 2 3 8.1k
r3 2 0 4.7k
.end

Вывод:

 node voltage node voltage node voltage
( 1) 24.0000 ( 2) 9.7470 ( 3) 15.0000
voltage source currents
name current
v1 -1.425E-03
v2 -6.485E-04
total power dissipation 4.39E-02 watts

Пример схемы с несколькими DC источниками и резисторами, часть 2

Добавив карту .dc и указав источник V₁ от 24 В до 24 В за 1 шаг (то есть постоянные 24 В), мы можем использовать карту .print для вывода напряжений между любыми двумя точками.

Странно, но при вызове .dc стандартные выводы напряжений узлов относительно земли исчезают, поэтому приходится явно указывать их в .print, чтобы увидеть их вообще.

Нетлист:

 Multiple dc sources
v1 1 0
v2 3 0 15
r1 1 2 10k
r2 2 3 8.1k
r3 2 0 4.7k
.dc v1 24 24 1
.print dc v(1) v(2) v(3) v(1,2) v(2,3)
.end

Вывод:

 v1 v(1) v(2) v(3) v(1,2) v(2,3)
2.400E+01 2.400E+01 9.747E+00 1.500E+01 1.425E+01 -5.253E+00

Пример RC-цепи с временной постоянной

Для DC-анализа начальные условия реактивных компонентов (C или L) должны быть заданы (напряжение для конденсаторов, ток для катушек). Это делается последним полем каждой карты конденсатора (ic=0).

Для выполнения DC-анализа должна быть указана опция .tran («transient»), где первое поле — шаг по времени в секундах, второе — общая длительность анализа в секундах, а «uic» — «use initial conditions» при анализе.

Нетлист:

 RC time delay circuit
v1 1 0 dc 10
c1 1 2 47u ic=0
c2 1 2 22u ic=0
r1 2 0 3.3k
.tran .05 1 uic
.print tran v(1,2)
.end

Вывод:

 time v(1,2)
0.000E+00 7.701E-06
5.000E-02 1.967E+00
1.000E-01 3.551E+00
1.500E-01 4.824E+00
2.000E-01 5.844E+00
2.500E-01 6.664E+00
3.000E-01 7.322E+00
3.500E-01 7.851E+00
4.000E-01 8.274E+00
4.500E-01 8.615E+00
5.000E-01 8.888E+00
5.500E-01 9.107E+00
6.000E-01 9.283E+00
6.500E-01 9.425E+00
7.000E-01 9.538E+00
7.500E-01 9.629E+00
8.000E-01 9.702E+00
8.500E-01 9.761E+00
9.000E-01 9.808E+00
9.500E-01 9.846E+00
1.000E+00 9.877E+00

Построение и анализ простой схемы с синусоидальным источником AC

Это упражнение демонстрирует правильную настройку для построения мгновенных значений синусоидального источника напряжения функцией .plot (как переходный анализ). Неудивительно, что Фурье-анализ в этом наборе также требует опцию .tran (переходный анализ) заданного временного диапазона.

Временной диапазон в этом наборе даёт Фурье-анализ с довольно низкой точностью. Чем больше циклов фундаментальной частоты охватывает переходный анализ, тем точнее будет Фурье-анализ. Это не каприз SPICE, а базовый принцип волн.

Нетлист:

 v1 1 0 sin(0 15 60 0 0)
rload 1 0 10k
* change tran card to the following for better Fourier precision
* .tran 1m 30m .01m and include .options card:
* .options itl5=30000
.tran 1m 30m
.plot tran v(1)
.four 60 v(1)
.end

Вывод:

 time v(1)
-2.000E+01 -1.000E+01 0.000E+00 1.000E+01
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0.000E+00 0.000E+00 . . * . .
1.000E-03 5.487E+00 . . . * . .
2.000E-03 1.025E+01 . . . * .
3.000E-03 1.350E+01 . . . . * .
4.000E-03 1.488E+01 . . . . *.
5.000E-03 1.425E+01 . . . . * .
6.000E-03 1.150E+01 . . . . * .
7.000E-03 7.184E+00 . . . * . .
8.000E-03 1.879E+00 . . . * . .
9.000E-03 -3.714E+00 . . * . . .
1.000E-02 -8.762E+00 . . * . . .
1.100E-02 -1.265E+01 . * . . . .
1.200E-02 -1.466E+01 . * . . . .
1.300E-02 -1.465E+01 . * . . . .
1.400E-02 -1.265E+01 . * . . . .
1.500E-02 -8.769E+00 . . * . . .
1.600E-02 -3.709E+00 . . * . . .
1.700E-02 1.876E+00 . . . * . .
1.800E-02 7.191E+00 . . . * . .
1.900E-02 1.149E+01 . . . . * .
2.000E-02 1.425E+01 . . . . * .
2.100E-02 1.489E+01 . . . . *.
2.200E-02 1.349E+01 . . . . * .
2.300E-02 1.026E+01 . . . * .
2.400E-02 5.491E+00 . . . * . .
2.500E-02 1.553E-03 . . * . .
2.600E-02 -5.514E+00 . . * . . .
2.700E-02 -1.022E+01 . * . . .
2.800E-02 -1.349E+01 . * . . . .
2.900E-02 -1.495E+01 . * . . . .
3.000E-02 -1.427E+01 . * . . . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

 fourier components of transient response v(1)
dc component = -1.885E-03
harmonic frequency fourier normalized phase normalized
no (hz) component component (deg) phase (deg)
1 6.000E+01 1.494E+01 1.000000 -71.998 0.000
2 1.200E+02 1.886E-02 0.001262 -50.162 21.836
3 1.800E+02 1.346E-03 0.000090 102.674 174.671
4 2.400E+02 1.799E-02 0.001204 -10.866 61.132
5 3.000E+02 3.604E-03 0.000241 160.923 232.921
6 3.600E+02 5.642E-03 0.000378 -176.247 -104.250
7 4.200E+02 2.095E-03 0.000140 122.661 194.658
8 4.800E+02 4.574E-03 0.000306 -143.754 -71.757
9 5.400E+02 4.896E-03 0.000328 -129.418 -57.420
total harmonic distortion = 0.186350 percent

Пример простой AC цепи резистор-конденсатор

Карта .ac задаёт точки AC-анализа от 60 Гц до 60 Гц в одной точке. Эта карта, конечно, более полезна для многочастотного анализа, где диапазон частот анализируется шагами. Карта .print выводит AC-напряжение между узлами 1 и 2 и AC-напряжение между узлом 2 и землёй.

Нетлист:

 Demo of a simple AC circuit
v1 1 0 ac 12 sin
r1 1 2 30
c1 2 0 100u
.ac lin 1 60 60
.print ac v(1,2) v(2)
.end

Вывод:

 freq v(1,2) v(2)
6.000E+01 8.990E+00 7.949E+00

Пример схемы низкочастотного фильтра

Этот НЧ-фильтр блокирует AC и пропускает DC к резистору R_load. Типично для фильтра подавления пульсаций от выпрямителя, он фактически имеет резонансную частоту, технически делая его полосовым фильтром.

Тем не менее, он хорошо работает для пропуска DC и блокировки высокочастотных гармоник, возникающих при выпрямлении AC в DC. Его характеристики измеряются с AC источником, сканирующим от 500 Гц до 15 кГц. При желании карту .print можно заменить или дополнить .plot для графического отображения AC напряжения на узле 4.

Нетлист:

 Lowpass filter
v1 2 1 ac 24 sin
v2 1 0 dc 24
rload 4 0 1k
l1 2 3 100m
l2 3 4 250m
c1 3 0 100u
.ac lin 30 500 15k
.print ac v(4)
.plot ac v(4)
.end

Вывод:

 freq v(4)
5.000E+02 1.935E-01
1.000E+03 3.275E-02
1.500E+03 1.057E-02
2.000E+03 4.614E-03
2.500E+03 2.402E-03
3.000E+03 1.403E-03
3.500E+03 8.884E-04
4.000E+03 5.973E-04
4.500E+03 4.206E-04
5.000E+03 3.072E-04
5.500E+03 2.311E-04
6.000E+03 1.782E-04
6.500E+03 1.403E-04
7.000E+03 1.124E-04
7.500E+03 9.141E-05
8.000E+03 7.536E-05
8.500E+03 6.285E-05
9.000E+03 5.296E-05
9.500E+03 4.504E-05
1.000E+04 3.863E-05
1.050E+04 3.337E-05
1.100E+04 2.903E-05
1.150E+04 2.541E-05
1.200E+04 2.237E-05
1.250E+04 1.979E-05
1.300E+04 1.760E-05
1.350E+04 1.571E-05
1.400E+04 1.409E-05
1.450E+04 1.268E-05
1.500E+04 1.146E-05

 freq v(4)
1.000E-06 1.000E-04 1.000E-02 1.000E+00
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
5.000E+02 1.935E-01 . . . * .
1.000E+03 3.275E-02 . . . * .
1.500E+03 1.057E-02 . . * .
2.000E+03 4.614E-03 . . * . .
2.500E+03 2.402E-03 . . * . .
3.000E+03 1.403E-03 . . * . .
3.500E+03 8.884E-04 . . * . .
4.000E+03 5.973E-04 . . * . .
4.500E+03 4.206E-04 . . * . .
5.000E+03 3.072E-04 . . * . .
5.500E+03 2.311E-04 . . * . .
6.000E+03 1.782E-04 . . * . .
6.500E+03 1.403E-04 . .* . .
7.000E+03 1.124E-04 . * . .
7.500E+03 9.141E-05 . * . .
8.000E+03 7.536E-05 . *. . .
8.500E+03 6.285E-05 . *. . .
9.000E+03 5.296E-05 . * . . .
9.500E+03 4.504E-05 . * . . .
1.000E+04 3.863E-05 . * . . .
1.050E+04 3.337E-05 . * . . .
1.100E+04 2.903E-05 . * . . .
1.150E+04 2.541E-05 . * . . .
1.200E+04 2.237E-05 . * . . .
1.250E+04 1.979E-05 . * . . .
1.300E+04 1.760E-05 . * . . .
1.350E+04 1.571E-05 . * . . .
1.400E+04 1.409E-05 . * . . .
1.450E+04 1.268E-05 . * . . .
1.500E+04 1.146E-05 . * . . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Пример AC схемы с несколькими источниками

Одна из идиосинкразий SPICE — неспособность обрабатывать контур, составленный исключительно из последовательных источников напряжения и индуктивностей. Поэтому «контур» V₁-L₁-L₂-V₂-V₁ недопустим.

Чтобы обойти это, пришлось вставить малое сопротивление где-то в этом контуре, чтобы разорвать его. Таким образом, у нас есть R_bogus между 3 и 4 (с сопротивлением 1 пикоом), и V₂ между 4 и 0. Схема выше — оригинальный дизайн, а ниже — с R_bogus, чтобы избежать ошибки SPICE.

Нетлист:

 Multiple ac source
v1 1 0 ac 55 0 sin
v2 4 0 ac 43 25 sin
l1 1 2 450m
c1 2 0 330u
l2 2 3 150m
rbogus 3 4 1e-12
.ac lin 1 30 30
.print ac v(2)
.end

Вывод:

 freq v(2)
3.000E+01 1.413E+02

Пример схемы демонстрации фазового сдвига AC

Токи через каждое плечо указаны падениями напряжения на соответствующих шунтирующих резисторах (1 А = 1 В через 1 Ом), выводятся терминами v(1,2) и v(1,3) карты .print. Фазы токов через каждое плечо указаны фазами падений напряжений на соответствующих шунтах, выводятся терминами vp(1,2) и vp(1,3) в карте .print.

Нетлист:

 phase shift
v1 1 0 ac 4 sin
rshunt1 1 2 1
rshunt2 1 3 1
l1 2 0 1
r1 3 0 6.3k
.ac lin 1 1000 1000
.print ac v(1,2) v(1,3) vp(1,2) vp(1,3)
.end

Вывод:

 freq v(1,2) v(1,3) vp(1,2) vp(1,3)
1.000E+03 6.366E-04 6.349E-04 -9.000E+01 0.000E+00

Пример схемы с трансформатором

SPICE понимает трансформаторы как набор взаимно связанных индуктивностей. Для симуляции трансформатора в SPICE нужно задать первичную и вторичную обмотки как отдельные индуктивности, затем указать SPICE связать их картой «k» с коэффициентом связи.

Для идеального трансформатора коэффициент связи был бы единицей (1). Однако SPICE не может обработать это значение, поэтому используем что-то вроде 0.999. Обратите внимание, что все пары обмоток должны быть связаны своими картами k для корректной работы. Для двухобмоточного трансформатора одной карты k достаточно.

Для трёхобмоточного трансформатора нужно три карты k (для связи L₁ с L₂, L₂ с L₃ и L₁ с L₃). Отношение индуктивностей L₁/L₂ = 100:1 даёт коэффициент трансформации 10:1 по напряжению. При 120 В на входе мы должны получить 12 В на обмотке L₂. Отношение L₁/L₃ = 100:25 (4:1) даёт понижение 2:1, то есть 60 В на L₃ при 120 В на входе.

Нетлист:

 transformer
v1 1 0 ac 120 sin
rbogus0 1 6 1e-3
l1 6 0 100
l2 2 4 1
l3 3 5 25
k1 l1 l2 0.999
k2 l2 l3 0.999
k3 l1 l3 0.999
r1 2 4 1000
r2 3 5 1000
rbogus1 5 0 1e10
rbogus2 4 0 1e10
.ac lin 1 60 60
.print ac v(1,0) v(2,0) v(3,0)
.end

Вывод:

 freq v(1) v(2) v(3)
6.000E+01 1.200E+02 1.199E+01 5.993E+01

В этом примере R_bogus0 — резистор очень малого значения, разрывающий контур источника/индуктивности V₁/L₁. R_bogus1 и R_bogus2 — резисторы очень больших значений, необходимые для предоставления DC путей к земле на каждой из изолированных цепей. Обратите внимание также, что одна сторона первичной цепи напрямую заземлена. Без этих опорных заземлений SPICE выдаст ошибки!

Пример схемы однополупериодного мостового выпрямителя

Диоды, как и все полупроводниковые компоненты в SPICE, должны быть смоделированы, чтобы SPICE знал все нюансы их работы. К счастью, SPICE поставляется с несколькими универсальными моделями, и диод — самый базовый. Обратите внимание на карту .model, которая просто указывает «d» как универсальную модель диода для mod1.

Так как мы строим графики волн, нужно задать все параметры AC источника в одной карте и выводить/строить все значения с опцией .tran.

Нетлист:

 fullwave bridge rectifier
v1 1 0 sin(0 15 60 0 0)
rload 1 0 10k
d1 1 2 mod1
d2 0 2 mod1
d3 3 1 mod1
d4 3 0 mod1
.model mod1 d
.tran .5m 25m
.plot tran v(1,0) v(2,3)
.end

Вывод:

 legend: *: v(1) +: v(2,3)
time v(1) (*)--------- -2.000E+01 -1.000E+01 0.000E+00 1.000E+01 2.000E+01
(+)--------- -5.000E+00 0.000E+00 5.000E+00 1.000E+01 1.500E+01
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0.000E+00 0.000E+00 . + * . .
5.000E-04 2.806E+00 . . + . * . .
1.000E-03 5.483E+00 . . + * . .
1.500E-03 7.929E+00 . . . + * . .
2.000E-03 1.013E+01 . . . +* .
2.500E-03 1.198E+01 . . . . * + .
3.000E-03 1.338E+01 . . . . * + .
3.500E-03 1.435E+01 . . . . * +.
4.000E-03 1.476E+01 . . . . * +
4.500E-03 1.470E+01 . . . . * +
5.000E-03 1.406E+01 . . . . * + .
5.500E-03 1.299E+01 . . . . * + .
6.000E-03 1.139E+01 . . . . *+ .
6.500E-03 9.455E+00 . . . + *. .
7.000E-03 7.113E+00 . . . + * . .
7.500E-03 4.591E+00 . . +. * . .
8.000E-03 1.841E+00 . . + . * . .
8.500E-03 -9.177E-01 . . + *. . .
9.000E-03 -3.689E+00 . . *+ . . .
9.500E-03 -6.380E+00 . . * . + . .
1.000E-02 -8.784E+00 . . * . + . .
1.050E-02 -1.075E+01 . *. . .+ .
1.100E-02 -1.255E+01 . * . . . + .
1.150E-02 -1.372E+01 . * . . . + .
1.200E-02 -1.460E+01 . * . . . + .
1.250E-02 -1.476E+01 .* . . . + .
1.300E-02 -1.460E+01 . * . . . + .
1.350E-02 -1.373E+01 . * . . . + .
1.400E-02 -1.254E+01 . * . . . + .
1.450E-02 -1.077E+01 . *. . .+ .
1.500E-02 -8.726E+00 . . * . + . .
1.550E-02 -6.293E+00 . . * . + . .
1.600E-02 -3.684E+00 . . x . . .
1.650E-02 -9.361E-01 . . + *. . .
1.700E-02 1.875E+00 . . + . * . .
1.750E-02 4.552E+00 . . +. * . .
1.800E-02 7.170E+00 . . . + * . .
1.850E-02 9.401E+00 . . . + *. .
1.900E-02 1.146E+01 . . . . *+ .
1.950E-02 1.293E+01 . . . . * + .
2.000E-02 1.414E+01 . . . . * +.
2.050E-02 1.464E+01 . . . . * +
2.100E-02 1.483E+01 . . . . * +
2.150E-02 1.430E+01 . . . . * +.
2.200E-02 1.344E+01 . . . . * + .
2.250E-02 1.195E+01 . . . . *+ .
2.300E-02 1.016E+01 . . . +* . .
2.350E-02 7.917E+00 . . . + * . .
2.400E-02 5.460E+00 . . + * . .
2.450E-02 2.809E+00 . . + . * . .
2.500E-02 -8.297E-04 . + * . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Пример схемы усилителя с общей базой на биполярном транзисторе

Этот анализ сканирует входное напряжение (Vin) от 0 до 5 В с шагом 0.1 В, затем выводит напряжение между коллектором и эмиттером транзистора v(2,3). Транзистор (Q1) — NPN с прямым Beta 50.

Нетлист:

 Common-base BJT amplifier
vsupply 1 0 dc 24
vin 0 4 dc
rc 1 2 800
re 3 4 100
q1 2 0 3 mod1
.model mod1 npn bf=50
.dc vin 0 5 0.1
.print dc v(2,3)
.plot dc v(2,3)
.end

Вывод:

 vin v(2,3)
0.000E+00 2.400E+01
1.000E-01 2.410E+01
2.000E-01 2.420E+01
3.000E-01 2.430E+01
4.000E-01 2.440E+01
5.000E-01 2.450E+01
6.000E-01 2.460E+01
7.000E-01 2.466E+01
8.000E-01 2.439E+01
9.000E-01 2.383E+01
1.000E+00 2.317E+01
1.100E+00 2.246E+01
1.200E+00 2.174E+01
1.300E+00 2.101E+01
1.400E+00 2.026E+01
1.500E+00 1.951E+01
1.600E+00 1.876E+01
1.700E+00 1.800E+01
1.800E+00 1.724E+01
1.900E+00 1.648E+01
2.000E+00 1.572E+01
2.100E+00 1.495E+01
2.200E+00 1.418E+01
2.300E+00 1.342E+01
2.400E+00 1.265E+01
2.500E+00 1.188E+01
2.600E+00 1.110E+01
2.700E+00 1.033E+01
2.800E+00 9.560E+00
2.900E+00 8.787E+00
3.000E+00 8.014E+00
3.100E+00 7.240E+00
3.200E+00 6.465E+00
3.300E+00 5.691E+00
3.400E+00 4.915E+00
3.500E+00 4.140E+00
3.600E+00 3.364E+00
3.700E+00 2.588E+00
3.800E+00 1.811E+00
3.900E+00 1.034E+00
4.000E+00 2.587E-01
4.100E+00 9.744E-02
4.200E+00 7.815E-02
4.300E+00 6.806E-02
4.400E+00 6.141E-02
4.500E+00 5.657E-02
4.600E+00 5.281E-02
4.700E+00 4.981E-02
4.800E+00 4.734E-02
4.900E+00 4.525E-02
5.000E+00 4.346E-02

 vin v(2,3)
0.000E+00 1.000E+01 2.000E+01 3.000E+01
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0.000E+00 2.400E+01 . . . * .
1.000E-01 2.410E+01 . . . * .
2.000E-01 2.420E+01 . . . * .
3.000E-01 2.430E+01 . . . * .
4.000E-01 2.440E+01 . . . * .
5.000E-01 2.450E+01 . . . * .
6.000E-01 2.460E+01 . . . * .
7.000E-01 2.466E+01 . . . * .
8.000E-01 2.439E+01 . . . * .
9.000E-01 2.383E+01 . . . * .
1.000E+00 2.317E+01 . . . * .
1.100E+00 2.246E+01 . . . * .
1.200E+00 2.174E+01 . . . * .
1.300E+00 2.101E+01 . . .* .
1.400E+00 2.026E+01 . . * .
1.500E+00 1.951E+01 . . *. .
1.600E+00 1.876E+01 . . * . .
1.700E+00 1.800E+01 . . * . .
1.800E+00 1.724E+01 . . * . .
1.900E+00 1.648E+01 . . * . .
2.000E+00 1.572E+01 . . * . .
2.100E+00 1.495E+01 . . * . .
2.200E+00 1.418E+01 . . * . .
2.300E+00 1.342E+01 . . * . .
2.400E+00 1.265E+01 . . * . .
2.500E+00 1.188E+01 . . * . .
2.600E+00 1.110E+01 . . * . .
2.700E+00 1.033E+01 . * . .
2.800E+00 9.560E+00 . *. . .
2.900E+00 8.787E+00 . * . . .
3.000E+00 8.014E+00 . * . . .
3.100E+00 7.240E+00 . * . . .
3.200E+00 6.465E+00 . * . . .
3.300E+00 5.691E+00 . * . . .
3.400E+00 4.915E+00 . * . . .
3.500E+00 4.140E+00 . * . . .
3.600E+00 3.364E+00 . * . . .
3.700E+00 2.588E+00 . * . . .
3.800E+00 1.811E+00 . * . . .
3.900E+00 1.034E+00 .* . . .
4.000E+00 2.587E-01 * . . .
4.100E+00 9.744E-02 * . . .
4.200E+00 7.815E-02 * . . .
4.300E+00 6.806E-02 * . . .
4.400E+00 6.141E-02 * . . .
4.500E+00 5.657E-02 * . . .
4.600E+00 5.281E-02 * . . .
4.700E+00 4.981E-02 * . . .
4.800E+00 4.734E-02 * . . .
4.900E+00 4.525E-02 * . . .
5.000E+00 4.346E-02 * . . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Пример схемы усилителя с общим истоком на JFET с автоподстройкой

Нетлист:

 common source jfet amplifier
vin 1 0 sin(0 1 60 0 0)
vdd 3 0 dc 20
rdrain 3 2 10k
rsource 4 0 1k
j1 2 1 4 mod1
.model mod1 njf
.tran 1m 30m
.plot tran v(2,0) v(1,0)
.end

Вывод:

 legend: *: v(2) +: v(1)
time v(2) (*)--------- 1.400E+01 1.600E+01 1.800E+01 2.000E+01 2.200E+01
(+)--------- -1.000E+00 -5.000E-01 0.000E+00 5.000E-01 1.000E+00
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0.000E+00 1.708E+01 . . * + . .
1.000E-03 1.609E+01 . .* . + . .
2.000E-03 1.516E+01 . * . . . + .
3.000E-03 1.448E+01 . * . . . + .
4.000E-03 1.419E+01 .* . . . +
5.000E-03 1.432E+01 . * . . . +.
6.000E-03 1.490E+01 . * . . . + .
7.000E-03 1.577E+01 . * . . +. .
8.000E-03 1.676E+01 . . * . + . .
9.000E-03 1.768E+01 . . + *. . .
1.000E-02 1.841E+01 . + . . * . .
1.100E-02 1.890E+01 . + . . * . .
1.200E-02 1.912E+01 .+ . . * . .
1.300E-02 1.912E+01 .+ . . * . .
1.400E-02 1.890E+01 . + . . * . .
1.500E-02 1.842E+01 . + . . * . .
1.600E-02 1.768E+01 . . + *. . .
1.700E-02 1.676E+01 . . * . + . .
1.800E-02 1.577E+01 . * . . +. .
1.900E-02 1.491E+01 . * . . . + .
2.000E-02 1.432E+01 . * . . . +.
2.100E-02 1.419E+01 .* . . . +
2.200E-02 1.449E+01 . * . . . + .
2.300E-02 1.516E+01 . * . . . + .
2.400E-02 1.609E+01 . .* . + . .
2.500E-02 1.708E+01 . . * + . .
2.600E-02 1.796E+01 . . + * . .
2.700E-02 1.861E+01 . + . . * . .
2.800E-02 1.900E+01 . + . . * . .
2.900E-02 1.916E+01 + . . * . .
3.000E-02 1.908E+01 .+ . . * . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Пример схемы инвертирующего операционного усилителя

Для симуляции идеального операционного усилителя в SPICE используем управляемый источник напряжения как дифференциальный усилитель с экстремально высоким усилением. Карта «e» настраивает зависимый источник с четырьмя узлами: 3 и 0 для выходного напряжения, 1 и 0 для входного. Питание для зависимого источника не нужно, в отличие от реального ОУ. Напряжение усиление задано как 999 000. Входной источник напряжения (V₁) сканируется от 0 до 3.5 В шагом 0.05 В.

Нетлист:

 Inverting opamp
v1 2 0 dc
e 3 0 0 1 999k
r1 3 1 3.29k
r2 1 2 1.18k
.dc v1 0 3.5 0.05
.print dc v(3,0)
.end

Вывод:

 v1 v(3)
0.000E+00 0.000E+00
5.000E-02 -1.394E-01
1.000E-01 -2.788E-01
1.500E-01 -4.182E-01
2.000E-01 -5.576E-01
2.500E-01 -6.970E-01
3.000E-01 -8.364E-01
3.500E-01 -9.758E-01
4.000E-01 -1.115E+00
4.500E-01 -1.255E+00
5.000E-01 -1.394E+00
5.500E-01 -1.533E+00
6.000E-01 -1.673E+00
6.500E-01 -1.812E+00
7.000E-01 -1.952E+00
7.500E-01 -2.091E+00
8.000E-01 -2.231E+00
8.500E-01 -2.370E+00
9.000E-01 -2.509E+00
9.500E-01 -2.649E+00
1.000E+00 -2.788E+00
1.050E+00 -2.928E+00
1.100E+00 -3.067E+00
1.150E+00 -3.206E+00
1.200E+00 -3.346E+00
1.250E+00 -3.485E+00
1.300E+00 -3.625E+00
1.350E+00 -3.764E+00
1.400E+00 -3.903E+00
1.450E+00 -4.043E+00
1.500E+00 -4.182E+00
1.550E+00 -4.322E+00
1.600E+00 -4.461E+00
1.650E+00 -4.600E+00
1.700E+00 -4.740E+00
1.750E+00 -4.879E+00
1.800E+00 -5.019E+00
1.850E+00 -5.158E+00
1.900E+00 -5.297E+00
1.950E+00 -5.437E+00
2.000E+00 -5.576E+00
2.050E+00 -5.716E+00
2.100E+00 -5.855E+00
2.150E+00 -5.994E+00
2.200E+00 -6.134E+00
2.250E+00 -6.273E+00
2.300E+00 -6.413E+00
2.350E+00 -6.552E+00
2.400E+00 -6.692E+00
2.450E+00 -6.831E+00
2.500E+00 -6.970E+00
2.550E+00 -7.110E+00
2.600E+00 -7.249E+00
2.650E+00 -7.389E+00
2.700E+00 -7.528E+00
2.750E+00 -7.667E+00
2.800E+00 -7.807E+00
2.850E+00 -7.946E+00
2.900E+00 -8.086E+00
2.950E+00 -8.225E+00
3.000E+00 -8.364E+00
3.050E+00 -8.504E+00
3.100E+00 -8.643E+00
3.150E+00 -8.783E+00
3.200E+00 -8.922E+00
3.250E+00 -9.061E+00
3.300E+00 -9.201E+00
3.350E+00 -9.340E+00
3.400E+00 -9.480E+00
3.450E+00 -9.619E+00
3.500E+00 -9.758E+00

Пример схемы неинвертирующего операционного усилителя

Другой пример причуды SPICE: так как зависимый источник «e» не считается нагрузкой для источника V₁, SPICE интерпретирует V₁ как разомкнутый и отказывается его анализировать. Лекарство — соединить R_bogus параллельно V₁ как DC нагрузку.

Поскольку он напрямую соединён с V₁, сопротивление R_bogus не критично для работы схемы, поэтому 10 кОм подойдёт. Я решил не сканировать входное напряжение V₁ в этой схеме для простоты нетлиста и вывода.

Нетлист:

 noninverting opamp
v1 2 0 dc 5
rbogus 2 0 10k
e 3 0 2 1 999k
r1 3 1 20k
r2 1 0 10k
.end

Вывод:

 node voltage node voltage node voltage
( 1) 5.0000 ( 2) 5.0000 ( 3) 15.0000

Пример схемы измерительного усилителя

Обратите внимание на резисторы очень больших сопротивлений R_bogus1 и R_bogus2 в нетлисте (не показаны на схеме для краткости) параллельно каждому входному источнику напряжения, чтобы SPICE не думал, что V₁ и V₂ разомкнуты, как в других примерах с ОУ.

Нетлист:

 Instrumentation amplifier
v1 1 0
rbogus1 1 0 9e12
v2 4 0 dc 5
rbogus2 4 0 9e12
e1 3 0 1 2 999k
e2 6 0 4 5 999k
e3 9 0 8 7 999k
rload 9 0 10k
r1 2 3 10k
rgain 2 5 10k
r2 5 6 10k
r3 3 7 10k
r4 7 9 10k
r5 6 8 10k
r6 8 0 10k
.dc v1 0 10 1
.print dc v(9) v(3,6)
.end

Вывод:

 v1 v(9) v(3,6)
0.000E+00 1.500E+01 -1.500E+01
1.000E+00 1.200E+01 -1.200E+01
2.000E+00 9.000E+00 -9.000E+00
3.000E+00 6.000E+00 -6.000E+00
4.000E+00 3.000E+00 -3.000E+00
5.000E+00 9.955E-11 -9.956E-11
6.000E+00 -3.000E+00 3.000E+00
7.000E+00 -6.000E+00 6.000E+00
8.000E+00 -9.000E+00 9.000E+00
9.000E+00 -1.200E+01 1.200E+01
1.000E+01 -1.500E+01 1.500E+01

Пример схемы интегратора на ОУ с синусоидальным входом

Нетлист:

 Integrator with sinewave input
vin 1 0 sin (0 15 60 0 0)
r1 1 2 10k
c1 2 3 150u ic=0
e 3 0 0 2 999k
.tran 1m 30m uic
.plot tran v(1,0) v(3,0)
.end

Вывод:

 legend: *: v(1) +: v(3)
time v(1) (*)-------- -2.000E+01 -1.000E+01 0.000E+00 1.000E+01
(+)-------- -6.000E-02 -4.000E-02 -2.000E-02 0.000E+00
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0.000E+00 6.536E-08 . . * + .
1.000E-03 5.516E+00 . . . * +. .
2.000E-03 1.021E+01 . . . + * .
3.000E-03 1.350E+01 . . . + . * .
4.000E-03 1.495E+01 . . + . . *.
5.000E-03 1.418E+01 . . + . . * .
6.000E-03 1.150E+01 . + . . . * .
7.000E-03 7.214E+00 . + . . * . .
8.000E-03 1.867E+00 .+ . . * . .
9.000E-03 -3.709E+00 . + . * . . .
1.000E-02 -8.805E+00 . + . * . . .
1.100E-02 -1.259E+01 . * + . . .
1.200E-02 -1.466E+01 . * . + . . .
1.300E-02 -1.471E+01 . * . +. . .
1.400E-02 -1.259E+01 . * . . + . .
1.500E-02 -8.774E+00 . . * . + . .
1.600E-02 -3.723E+00 . . * . +. .
1.700E-02 1.870E+00 . . . * + .
1.800E-02 7.188E+00 . . . * + . .
1.900E-02 1.154E+01 . . . + . * .
2.000E-02 1.418E+01 . . .+ . * .
2.100E-02 1.490E+01 . . + . . *.
2.200E-02 1.355E+01 . . + . . * .
2.300E-02 1.020E+01 . + . . * .
2.400E-02 5.496E+00 . + . . * . .
2.500E-02 -1.486E-03 .+ . * . .
2.600E-02 -5.489E+00 . + . * . . .
2.700E-02 -1.021E+01 . + * . . .
2.800E-02 -1.355E+01 . * . + . . .
2.900E-02 -1.488E+01 . * . + . . .
3.000E-02 -1.427E+01 . * . .+ . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Пример схемы интегратора на ОУ с прямоугольным входом

Нетлист:

 Integrator with squarewave input
vin 1 0 pulse (-1 1 0 0 0 10m 20m)
r1 1 2 1k
c1 2 3 150u ic=0
e 3 0 0 2 999k
.tran 1m 50m uic
.plot tran v(1,0) v(3,0)
.end

Вывод: <(1) +: v(3) time v(1) (*)————- -1.000E+00 -5.000E-01 0.000E+00 5.000E-01 1.000E+00 (+)————- -1.000E-01 -5.000E-02 0.000E+00 5.000E-02 1.000E-01 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0.000E+00 -1.000E+00 * . + . . 1.000E-03 1.000E+00 . . + . * 2.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 3.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 4.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 5.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 6.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 7.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 8.000E-03 1.000E+00 . .+ . . * 9.000E-03 1.000E+00 . +. . . * 1.000E-02 1.000E+00 . + . . . * 1.100E-02 1.000E+00 . + . . . * 1.200E-02 -1.000E+00 * + . . . . 1.300E-02 -1.000E+00 * + . . . . 1.400E-02 -1.000E+00 * +. . . . 1.500E-02 -1.000E+00 * .+ . . . 1.600E-02 -1.000E+00 * . + . . . 1.700E-02 -1.000E+00 * . + . . . 1.800E-02 -1.000E+00 * . + . . . 1.900E-02 -1.000E+00 * . + . . . 2.000E-02 -1.000E+00 * . + . . . 2.100E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.200E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.300E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.400E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.500E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.600E-02 1.000E+00 . .+ . . * 2.700E-02 1.000E+00 . +. . . * 2.800E-02 1.000E+00 . + . . . * 2.900E-02 1.000E+00 . + . . . * 3.000E-02 1.000E+00 . + . . . * 3.100E-02 1.000E+00 . + . . . * 3.200E-02 -1.000E+00 * + . . . . 3.300E-02 -1.000E+00 * + . . . . 3.400E-02 -1.000E+00 * + . . . . 3.500E-02 -1.000E+00 * +. . . . 3.600E-02 -1.000E+00 * .+ . . . 3.700E-02 -1.000E+00 * . + . . . 3.800E-02 -1.000E+00 * . + . . . 3.900E-02 -1.000E+00 * . + . . . 4.000E-02 -1.000E+00 * . + . . . 4.100E-02 1.000E+00 . . + . . * 4.200E-02 1.000E+00 . . + . . * 4.300E-02 1.000E+00 . . + . . * 4.400E-02 1.000E+00 . .+ . . * 4.500E-02 1.000E+00 . +. . . * 4.600E-02 1.000E+00 . + . . . * 4.700E-02 1.000E+00 . + . . . * 4.800E-02 1.000E+00 . + . . . * 4.900E-02 1.000E+00 . + . . . * 5.000E-02 1.000E+00 + . . . * - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -