SPICE Netlist Syntaxis Beheersen: Componentnamen, Passieve & Actieve Elementen, en Brondefinities

Hoewel deze gids zich richt op de essentials, biedt SPICE een uitgebreide set functies voor accurate schakelingssimulatie. Het volgende overzicht condenseert de belangrijkste syntaxisregels en voorbeelden om je te helpen schone, foutloze netlists te schrijven.

Elk SPICE-element wordt geïntroduceerd door een enkele-letter sleutelwoord: R voor weerstanden, C voor condensators, L voor spoelen, V voor spanningsbronnen, I voor stroom bronnen, D voor diodes, Q voor bipolaire transistors, M voor MOSFETs, J voor JFETs, en K voor transformator koppeling. De volgende tekens identificeren uniek elk exemplaar van een gegeven type. Namen mogen elke reeks van maximaal acht alfanumerieke tekens zijn; hoofdlettergevoeligheid wordt genegeerd, dus r1 en R1 verwijzen naar dezelfde weerstand. Overmatige lengte boven de acht tekens wordt afgekapt, wat naamconflicten kan veroorzaken. Bijvoorbeeld, rpulldown wordt geïnterpreteerd als rpulldow, potentieel rpulldow duplicerend als dat elders voorkomt.

SPICE ondersteunt metrische voorvoegsels om waardespecificatie te vereenvoudigen, hoewel de conventie enigszins afwijkt van de standaard door ASCII-beperkingen en case-insensitiviteit. Veelvoorkomende voorvoegsels zijn:

• t – tera (10¹²)
• g – giga (10⁹)
• meg – mega (10⁶)
• k – kilo (10³)
• m – milli (10^-3)
• u – micro (10^-6)
• n – nano (10^-9)
• p – pico (10^-12)
• f – femto (10^-15)

Wetenschappelijke notatie wordt ook ondersteund. Typische weerstandsdefinities:

 R1 1 0 2t ; 2 TΩ R2 1 0 4g ; 4 GΩ R3 1 0 47meg ; 47 MΩ R4 1 0 3.3k ; 3.3 kΩ R5 1 0 55m ; 55 mΩ R6 1 0 10u ; 10 µΩ R7 1 0 30n ; 30 nΩ R8 1 0 5p ; 5 pΩ R9 1 0 250f ; 250 fΩ R10 1 0 4.7e3 ; 4.7 kΩ R11 1 0 1e-12 ; 1 pΩ 

Passieve Componenten

Condensators

 C1 12 33 10u ; 10 µF C1 12 33 10u IC=3.5 ; 10 µF met 3.5 V initiële spanning 

Initiële conditie (IC) stelt de condensatorspanning in bij de start van DC-analyse; als weggelaten, is de standaard nul. Voor transiënte analyses, voeg de .tran kaart toe met de UIC optie om IC-waarden te respecteren.

Spoelen

 L1 12 33 133m ; 133 mH L1 12 33 133m IC=12.7m ; 133 mH met 12.7 mA initiële stroom 

IC specificeert de spoelstroom in ampères bij DC-start. Transiënte analyses vereisen de .tran kaart met UIC om IC-waarden te activeren.

Transformator Koppeling (k-apparaten)

 K1 L1 L2 0.999 ; 99.9 % koppeling tussen L1 en L2 

Koppelingsfactoren moeten strikt tussen 0 en 1 liggen. De volgorde van spoelen is irrelevant.

Weerstanden

 RLOAD 23 15 3.3k ; 3.3 kΩ tussen knooppunten 23 en 15 

Weerstandsvermogensratings worden niet weergegeven; alle componenten worden als ideaal behandeld tenzij anders gemodelleerd.

Actieve Componenten

Elk halfgeleiderapparaat moet gedefinieerd worden door een .MODEL kaart die de elektrische kenmerken specificeert. Weggelaten parameters vallen terug op SPICE's interne waarden.

Diodes

 D1 1 2 MOD1 ; diode met model MOD1 

Modeldefinitievoorbeeld:

 .MODEL MOD1 D ; eenvoudig diodemodel .MODEL MOD2 D VJ=0.65 RS=1.3 ; diode met junctiespanning en serieweerstand 

Belangrijke parameters zijn IS (verzadigingsstroom), RS (junctieweerstand), N (emissiecoëfficiënt), VJ (junctiepotentiaal), en BV (doorlaatspanning).

Bipolaire Transistors (BJT)

 Q1 2 3 0 MOD1 ; BJT met model MOD1 

Voorbeeld BJT-model (2N2222, NPN):

 .MODEL M2N2222 NPN IS=19f BF=150 VAF=100 IKR=.18 + ISE=50p NE=2.5 BR=7.5 VAR=6.4 IKR=12m + ISC=8.7p NC=1.2 RB=50 RE=0.4 RC=0.4 CJE=26p + TF=0.5n CJC=11p TR=7n XTB=1.5 KF=0.032f AF=1 

Voor een PNP-transistor (2N2907):

 .MODEL M2N2907 PNP IS=1.1p BF=200 NF=1.2 VAF=50 + IKF=0.1 ISE=13p NE=1.9 BR=6 RC=0.6 CJE=23p + VJE=0.85 MJE=1.25 TF=0.5n CJC=19p VJC=0.5 + MJC=0.2 TR=34n XTB=1.5 

Modelnamen moeten beginnen met een letter. Uitgebreide parameterlijsten zijn beschikbaar in The Spice Book van Andrei Vladimirescu (ISBN 0‑471‑60926‑9).

Junction Field-Effect Transistors (JFET)

 J1 2 3 0 MOD1 ; JFET met model MOD1 

JFET-modelvoorbeeld:

 .MODEL MOD2 NJF LAMBDA=1e-5 PB=0.75 

Parameters zijn VTO (drempelspanning), BETA (transconductantie), LAMBDA (kanaallengtemodulatie), en capaciteiten CGS, CGD.

MOSFETs

 M1 2 3 0 0 MOD1 ; MOSFET met model MOD1 

Modelsyntaxis:

 .MODEL MOD1 PMOS .MODEL MOD2 NMOS LEVEL=2 PHI=0.65 RD=1.5 .MODEL MOD3 NMOS VTO=-1 ; depletion-mode N-kanaal .MODEL MOD4 NMOS VTO=1 ; enhancement-mode N-kanaal .MODEL MOD5 PMOS VTO=1 ; depletion-mode P-kanaal .MODEL MOD6 PMOS VTO=-1 ; enhancement-mode P-kanaal 

De VTO parameter onderscheidt enhancement van depletion mode. Een positieve VTO op een P-kanaal (of negatieve op een N-kanaal) duidt depletion mode aan; een negatieve (of positieve) waarde duidt enhancement mode aan.

Spannings- & Stroom Bronnen

AC Sinusvormige Spanningbronnen (met .AC)

 V1 1 0 AC 12 SIN V1 1 0 AC 12 240 SIN ; 12 V bij 240° fase 

Gebruik deze vorm wanneer alle bronnen dezelfde frequentie delen maar in fase kunnen verschillen. Voor meerdere frequenties, gebruik de alternatieve syntaxis.

AC Sinusvormige Spanningbronnen (zonder .AC)

 V1 1 0 SIN(0 12 60 0 0) 

Parameters: offset (DC bias), voltage (piek), freq (Hz), delay (fase in seconden), damping (verval).

DC Spanningbronnen

 V1 1 0 DC ; DC bron gedefinieerd door .DC kaart V1 1 0 DC 12 ; expliciete 12 V DC 

Bij gebruik van de .dc analysekaart moeten bronnen gedeclareerd worden met het DC trefwoord. Anders geef je de spanningwaarde direct op.

Puls Spanningbronnen

 V1 1 0 PULSE(-3 3 0 0 0 10m 20m) 

Dit genereert een blokgolf die oscilleert tussen –3 V en +3 V, met nul opstijg/neerdaaltijden, een 20 ms periode, en 50 % duty cycle.

AC Sinusvormige Stroom Bronnen (met .AC)

 I1 1 0 AC 3 SIN I1 1 0 AC 1m 240 SIN ; 1 mA bij 240° fase 

AC Sinusvormige Stroom Bronnen (zonder .AC)

 I1 1 0 SIN(0 1.5 60 0 0) 

DC Stroom Bronnen

 I1 1 0 DC ; gedefinieerd door .DC kaart I1 1 0 DC 12 ; expliciete 12 A DC 

Let op: In SPICE is het eerste gespecificeerde knooppunt het negatieve knooppunt; stroom vloeit van het negatieve naar het positieve knooppunt.

Puls Stroom Bronnen

 I1 1 0 PULSE(-3m 3m 0 0 0 17m 34m) 

Produceren een blokgolf tussen –3 mA en +3 mA, met een 34 ms periode en 50 % duty cycle.

Afhankelijke Spanningbronnen

 E1 2 0 1 2 999k 

Creëert een voltage follower met een hoge versterking van 999 k. Afhankelijke bronnen laden het invoerknooppunt niet; ze moeten met zorg gebruikt worden in terugkoppelingsnetwerken.