Научная нотация в SPICE: практическое руководство

SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) — индустриальный стандарт симуляции цепей. Его вывод представлен в научной нотации, а входные нетлисты принимают и научную нотацию, и метрические префиксы. Для полного понимания SPICE-анализов нужно знать, как SPICE выражает напряжения, токи и мощность.

Простая симуляция цепи в SPICE

Начнём с простейшей цепи: батарея 24 В, соединённая с резистором 5 Ω. Схема:

Для симуляции назначим номера узлов, перечислим компоненты с этими номерами и напишем нетлист. Хотя для одного резистора это избыточно, пример иллюстрирует работу SPICE с научной нотацией.

Соответствующий нетлист:

 simple circuit
v1 1 0 dc 24
r1 1 0 5
.end

«v1 1 0 dc 24» задаёт батарею между узлами 1 и 0 с источником 24 В DC. «r1 1 0 5» — резистор 5 Ω между теми же узлами.

Запуск SPICE-анализа примера

Выполнение нетлиста в SPICE даёт:

 node voltage
( 1) 24.0000
voltage source currents
name current
v1 -4.800E+00
total power dissipation
1.15E+02 watts

Напряжение узла 24,0000 В — как и ожидалось. Ток батареи SPICE сообщает как -4,800E+00 А, то есть –4,800 А (отрицательный знак — условность SPICE, не проблема цепи). Общая рассеиваемая мощность 1,15E+02 Вт = 115 Вт.

Модификация исходной цепи в SPICE

Заменим резистор 5 Ω на 5 кОм и посмотрим изменение.

Обновлённый нетлист:

 simple circuit
v1 1 0 dc 24
r1 1 0 5k
.end

Результат:

 node voltage
( 1) 24.0000
voltage source currents
name current
v1 -4.800E-03
total power dissipation
1.15E-01 watts

Напряжение осталось 24 В, ток упал до –4,800E-03 А = –4,800 мА. Мощность стала 1,15E-01 Вт = 0,115 Вт = 115 мВт — перевод порядка в привычный метрический префикс упрощает интерпретацию.

Перевод чисел из научной нотации в обычные метрические префиксы

Самый быстрый способ перевести число из научной нотации в инженерную (метрическую) форму — использовать калькулятор в режиме «engineering». Введите значение в научной нотации, нажмите «=» или «Enter», и дисплей покажет эквивалентную цифру с соответствующим метрическим префиксом (например, 4,800E‑03 А → 4,8 мА).

Понимание научной нотации необходимо для точной интерпретации вывода SPICE и сделает ваши последующие анализы плавнее и надежнее.