Сходимость

Результаты как анализа по постоянному току, так и временного анализа получаются в ходе решения итерационного процесса; критерием его окончания является выполнение двух условии:

1. Нелинейные части токов сходятся к некоторой величине и их девиация не превосходит 0.1% или 1 пА (1E-12 А), в зависимости от того, что больше.

2. Напряжения в узлах схемы сходятся к некоторой величине и их девиация не превосходит 0.1% или 1 мкВ (1E-6 В), в зависимости от того, что больше.

Хотя алгоритм SPICE известен своей надёжностью, в некоторых случаях он не даёт сходимости решения. Когда имеет место такой казус, программа печатает узловые напряжения последней итерации и заканчивает выполнение задания. Эти узловые напряжения не являются корректным решением; более того, эти величины не являются даже далёким приближением решения. Ошибки сходимости в анализе по постоянному току обычно являются следствием ошибок описания соединении схемы, номиналов элементов или параметров моделей. Схемы с положительной обратной связью вероятно не будут сходится при анализе по постоянному току если не используется опция OFF для некоторых при- боров в цепи обратной связи или карта .NODESET используется для форсирования сходимости до желаемого состояния.

2. Формат входных данных

SPICE поддерживает свободный формат входных данных. Поля отделяются друг от друга пробелами, запятыми, символом равенства (=), а также левой и правой скобками; лишнее пространство карты игнорируется. Карта может быть продолжена введением знака “плюс” (+) в первую колонку карты продолжения; SPICE продолжит чтение данных, начиная с колонки 2. Имя поля должно начинаться с буквы (от А до Z) и не может содержать разделителей. Программа использует только 8 первых символов имени, остальные игнорируются. Данные могут быть заданы либо как целые числа (12, -44), либо как числа с плавающей запятой (12.65, 2.333), либо в экспоненциальном представлении (3.33Е-4, 4Е3) или же с использованием стандартных буквенных множителей (например, “К”-кило •1000 и т.д.) Буквы, не являющиеся множителями программой игнорируются. Например, числа 1000, 1000.0, 1000Hz, 1E3, 1.0E3, 1K, 1KHz задают одинаковые величины.

3. Язык описания схем

Цепь, которая должна быть проанализирована, описывается заданием карт элементов, которые определяют топологию цепи и номиналы элементов, и заданием управляющих карт, которые определяют параметры моделей, управляют прохождением задания. Первая картой задания должна быть строка заглавия, которая затем выводится в виде заголовка в выходном файле (в ней может быть помещен любой текст, не содержащий кириллицу). Строки комментариев содержит символ * в первой позиции (в них допускается использование кириллицы). Конец любой строки после знака ; воспринимается как комментарий. Последняя строка файла .END. Порядок ввода промежуточных строк значения не имеет. Строка продолжения начинается с символа + в первой позиции. Число пробелов между операторами в строке произвольное. Пробелы и запятые или знаки равенства эквивалентны. Программа Pspice не различает большие и малые буквы. В одном файле можно объединить задания на моделирование нескольких цепей; каждое задание начинается со своего заголовка и заканчивается директивой .END.

Каждый элемент цепи должен быть описан картой, которая содержит имя элемента, узлы подключения элемента и величины параметров, которые определяют электрические характеристики элемента. Имя компонента состоит из последовательности символов латинского алфавита и цифр, общая длина имени не должна превышать 131 символа (рекомендуется не более 8 символов). Первый символ - одна из букв латинского алфавита от А до Z, далее в любом порядке алфавитно-цифровые символы и знаки $, _, *, /, %. Первый символ имени компонента определяет его тип, например R1, ROUT, Q12.

Компоненты аналоговых и цифровых устройств

Первый Тип

символ

имени

В Арсенид - галлиевый полевой транзистор с каналом

п-типа

С Конденсатор

D Диод

E ИНУН

F ИТУТ

G ИНУТ

I Независимый источник тока

\J Полевой транзистор с управляющим р-n переходом (FET)

K Взаимная индуктивность или магнитный сердечник трансформатора

L Индуктивность

M МОП-транзистор

N Аналого-цифровой преобразователь на входе цифрового

устройства

О Цифро-аналоговый преобразователь на выходе цифрового устройства

Q Биполярный транзистор

R Резистор

S Ключ, управляемый напряжением

Т Линия задержки

V Независимый источник напряжения

W Ключ, управляемый током

U Цифровое устройство

Х Макромодель

Номера узлов перечисляются в определенном порядке, установленном для каждого компонента.

Далее указываются численные значения параметров компонента.

В программе Pspiсe осуществляется масштабирование чисел с помощью следующих суффиксов: F=10^-15, P=10^-12, N=10^-9, U=10^-6, MIL=25,4×10^-6, M=10³, K=10³, MEG=10⁶, G=10⁹, T=10¹². Допускается к масштабным суффиксам дописывать буквенные символы для улучшения наглядности обозначений. Так сопротивление 5,1 кОМ может быть записано несколькими способами: 5100, 5.1 К, 5.1 КОМ. 5.1 КОНМ, 5.1 К3, 0.0051Е3К. При этом допускается присоединить суффиксы и к числам в форме с плавающей запятой, как в последнем примере.

Поля данных, которые в Руководстве заключены в треугольные скобки “<...>” необязательны. Вся указанная пунктуация (запятые, скобки и т.п.) должна присутствовать в задании. В отношении напряжения и тока, SPICE использует общепринятое умолчание: ток течёт в направлении падения напряжения). Узлы схемы должны быть пронумерованы неотрицательными числами и не обязательно по порядку. Земляной (общий) узел должен иметь номер ноль (0). Цепь не может содержать петлю источников напряжения и/или индуктивностей, а также оборванные источники тока и/или конденсаторы. Должна существовать возможность прохода из любого узла цепи к общему выводу по эквивалентной цепи постоянного тока. Каждый узел должен иметь по крайней мере две связи, исключая прямую линию связи двух узлов и узлы для подключения МОП - подложки (которые имеют два внутренних соединения любым путём.