Перевод руководства по использованию Spice (Spice guide — translation into Russian)

Ниже приведен образец технического перевода руководства по использованию Spice. Оригинальная статья.

1. HOW TO GET STARTED WITH SPICE? (for beginners)

1. КАК НАЧАТЬ РАБОТУ СО SPICE? (для начинающих)

   

This document will explain how to run Spice or HSpice. It does not explain the Spice commands. This can be found earlier in this document under How to Specify the Circuit Topology?, in your textbook, or the Spice User’s Guide.

In order to run Spice, you will have to go through the following steps:

  • Draw a schematic of the circuit (can be skipped)
  • Create an input file
  • Run the program
  • Look at the output file and print the results

В данном документе объясняется, как запустить Spice или HSpice. Здесь не объясняются команды Spice. Данное объяснение можно найти ранее в этом документе под заголовком Как определить топологию сети?, в вашем учебнике или в Руководстве пользователя Spice.

Чтобы запустить Spice, вам нужно совершить следующие действия:

  • Нарисовать схему цепи (можно пропустить)
  • Создать входной файл
  • Запустить программу
  • Посмотреть на выходной файл и распечатать результаты

 

1.1 Creating an Input File for Spice — Example 1.1 Создание входного файла для Spice – пример
We will first explain how to use PSpice without a Schematic Editor (see PSpice Primer for how to use the Schematic Editor). Сначала объясним, как использовать PSpice без Редактора схем (смотрите PSpice Primer, чтобы узнать, как пользоваться Редактором схем).
a. Draw a schematic of the circuit, number the nodes and label all elements. Note that the common node (ground) always has number «0».

A sample circuit is given below.


Figure 1

We are interested in the voltages v12, v2 and the current i4 when the input voltage vin is equal to 10V. We also want to find the Thevenin equivalent voltage and resistance seen by the terminals ab.

In addition, we like to step the input voltage between 0 and 20 V in steps of 2V and print and plot v12, vo, v2 and i4 as a function of vin.

Note that we inserted a DC voltage source, VMEAS, of zero value, in order to be able to measure the current i4.

a. Нарисуйте схему цепи, пронумеруйте узлы и обозначьте все элементы. Обратите внимание, что общий узел (земля) всегда обозначен номером «0».

Ниже приведен пример сети.

Рисунок 1

Нас интересуют напряжения v12, v2 и ток i4 при входном напряжении Vin, равном 10 В. Также мы хотим найти эквивалентное напряжение и сопротивление Тевенина, наблюдаемое на клеммах ab.

Кроме того, мы хотим изменять входное напряжение от 0 до 20 В с шагом в 2 В и распечатать и построить график v12, vo, v2 и i4 как функции Vin.

Обратите внимание, что мы добавили источник постоянного тока VMEAS с нулевым значением, чтобы можно было измерить ток i4.

b. Create the input file (source file) for PSpice.

The source file needs the extension (usually «.cir») in its name. For a description of the data, control and output statement, refer to «How to Specify the Circuit Topology» earlier in this document, the Spice manual or the textbook.

Create the input file with any editor, such as Emacs, Microsoft editor, Word perfect, NotePad under windows, etc. Save it on the c: drive or on your disk on the a: drive. In case you store it on the c: drive, put it in a subdirectory (ex. c:\users\filename.cir; the subdirectory is required for the PSpice version that runs on the network in the PC labs and sits on the h: drive). Save the file as a textfile (when using a word processor such as MS Word).

Example: c:\users\example1.cir

EXAMPLE PSpice
VIN 1 0 DC 10
F1 0 3 VMEAS 0.5
VMEAS 4 0 DC 0
R1 1 2 1K
R2 2 3 10K
R3 1 3 15K
R4 2 4 40K
R5 3 0 50K
.OP
.TF V(3,0) VIN
.DC VIN 0 20 2
.PRINT DC V(1,2) V(2,4) I(VMEAS)
.PLOT DC V(1,2) V(2,4)
.PLOT DC I(VMEAS)
.END

Notes:

  1. The first line is a title line and can be anything. It cannot be omitted.
  2. The last line must be the .END statement.
  3. You can insert comment lines. Anytime a line starts with an «*», PSpice ignores the whole line. Using an «*» is also handy to block out a command line.
  4. You can use upper or lower case letters.
  5. Don’t forget to add a carriage return after the .END statement.

b. Создайте входной файл (исходный файл) для PSpice.

Имя исходного файла должно содержать расширение (обычно «.cir»). Чтобы изучить оператор ввода данных, управления и вывода, обратитесь к разделу «Как определить топологию сети» ранее в этом документе, руководству по Spice или учебнику.

Создайте входной файл в любом редакторе, таком как Emacs, Microsoft editor, Word perfect, NotePad под Windows и т.д. Сохраните его на диске c: или диске a:. Если вы будете хранить его на диске c:, положите его в подпапку (например, c:\users\filename.cir; подпапка требуется для версии PSpice, которая работает в сети в компьютерных лабораториях и хранится на диске h:). Сохраните файл как текстовый (при использовании текстового редактора, такого как MS Word).

Пример: c:\users\example1.cir

EXAMPLE PSpice
VIN 1 0 DC 10
F1 0 3 VMEAS 0.5
VMEAS 4 0 DC 0
R1 1 2 1K
R2 2 3 10K
R3 1 3 15K
R4 2 4 40K
R5 3 0 50K
.OP
.TF V(3,0) VIN
.DC VIN 0 20 2
.PRINT DC V(1,2) V(2,4) I(VMEAS)
.PLOT DC V(1,2) V(2,4)
.PLOT DC I(VMEAS)
.END

Примечания:

  1. Первая строка – строка заголовка, и в ней может быть что угодно. Не может быть опущена.
  2. В последней строке должен быть оператор .END.
  3. Вы можете добавить строки с комментариями. Всякий раз, когда строка начинается с символа «*», PSpice игнорирует всю строку. Также удобно использовать символ «*» для блокировки командной строки.
  4. Вы можете использовать буквы верхнего и нижнего регистров.
  5. Не забудьте добавить символ возврата каретки после оператора .END.

c. Run Spice
Once you are in PSpice, pull down the File menu at the top of the screen and select «Open «. The system prompts you for the name of the file. Type in the file name of the circuit you have created before. As an example: c:\users\example1.cir

A window will appear telling you that Spice program is running, or that the simulation has been completed successfully, or that errors were detected. Click on the «OK» button.

c. Запустите Spice

Как только вы войдете в PSpice, откройте меню File в верхней части экрана и нажмите Open. Система выведет окно для ввода имени файла. Впечатайте имя файла сети, который вы создали ранее. Например, c:\users\example1.cir.

Откроется окно с сообщением о том, что программа Spice работает, или что симуляция была завершена успешно, или что были обнаружены ошибки. Нажмите кнопку «ОК».

2. PSPICE with Capture 2. PSPICE с Capture
3. HSPICE 3. HSPICE
3.1 Running HSPICE 3.1 Запуск HSPICE
You can run HSPICE on Eniac (Sun Sparc), which is basically the same program as PSpice, except for the Schematic editor and Probe. The advantage of using HSpice on Eniac is that you can run it from your room through a modem connection or over ResNet. In addition, it comes with a user-friendly and powerful graphical interface (gsi) provided you have access to an x-terminal.

First, you have to create the input file that contains the data, control and output statements in the same way as is done for PSpice. The format and commands are identical. You can create this input file with any editor. Once you have the input file, you can run HSpice by typing the following command at the unix prompt,

hspice inputfilename

in which inputfile is the name of your input file. The output will be displayed on the screen. You can also store the output of HSPice in an output file, as follows,
hspice inputfile > outputfile

To view the output file, use your favorite editor. The file can be printed as any other document:

lpr -w80 outputfile

Notice that HSpice does not give the DC voltages unless you have specified a certain analysis type, such as for instance .TRAN, or .AC analysis (Spice automatically does a DC analysis before doing a transient or AC analysis). Thus, if you are only interested in the DC voltages in HSpice, you should specify the .OP option, or the .DC option.

Вы можете запустить HSPICE на Eniac (Sun Sparc), который по сути является той же программой, что и PSpice, за исключением Редактора схем и Probe. Преимуществом использования HSpice на Eniac является то, что вы можете запускать его из своей комнаты через модем или ResNet. Кроме того, он имеет удобный для пользователя и мощный графический интерфейс (gsi) при условии, что у вас есть доступ к x-терминалу.

Сначала вам нужно создать входной файл, содержащий операторы ввода данных, управления и вывода, так же, как это делается для PSpice. Формат и команды идентичны. Вы можете создать этот входной файл в любом редакторе. Как только у вас будет входной файл, вы можете запускать HSpice посредством ввода следующей команды при приглашении к вводу Unix

hspice inputfilename

где inputfile – это имя вашего входного файла. Вывод будет отображен на экране. Вы также можете хранить выходные данные HSpice в выходном файле следующим образом

hspice inputfile > outputfile

Для просмотра выходного файла используйте свой любимый редактор. Файл можно распечатать как любой другой документ:

lpr -w80 outputfile

Обратите внимание, что HSpice не дает постоянные напряжения, если вы не указали определённый тип анализа, например, анализ .TRAN или .AC (Spice автоматически осуществляет анализ с постоянным током до осуществления анализа с переходным или переменным током). Следовательно, если вас интересуют только постоянные напряжения в HSpice, вам следует указать опцию .OP или опцию .DC.

3.2 Special Features of HSPICE 3.2 Специальные функции HSPICE
HSpice has many capabilities. If you intend to use HSpice for Integrated Circuits simulation you will need to make use of many of these. Please consult the MetaSoftware manual (available from the DSL, room 100M). Here are a couple of these features. HSpice умеет многое. Если вы собираетесь использовать HSpice для симуляции интегральных схем, вам понадобятся многие из этих функций. Пожалуйста, обратитесь к руководству MetaSoftware (доступно из DSL, комната 100M). Вот пара таких функций.
a .Mathematical expressions in Hspice

HSPICE supports a few mathematical functions which can be used to condition any output variable. The following general format should be used for all expressions:

.print varname=PAR(‘sqrt(v3)’)

This instructs HSPICE to print the square root of the voltage «v3» and assign it the variable name varname. The results can be found in the output file as well as gsi under the print’plot field. Apart from square root, other useful functions such as log(), sin() and tan() are supported. Consult the HSPICE manual for a complete listing.

a. Математические выражения в HSpice

HSPICE поддерживает несколько математических функций, которые могут использоваться для выполнения действий с любой выходной переменной. Следующий общий формат следует использовать для всех выражений:

.print varname=PAR(‘sqrt(v3)’)

Так HSPICE дается указание вывести на экран квадратный корень напряжения v3 и присвоить ему имя переменной varname. Результаты можно посмотреть в выходном файле, а также gsi под полем print’plot. Помимо квадратного корня, поддерживаются другие полезные функции, такие как log(), sin() и tan(). Полный список приведен в руководстве по HSPICE.

b. Node Names.

Instead of using node numbers, you can use node names in the input file. This makes the files much easier to read. The same names will appear in the output file and the graphical display.

b. Имена узлов

Вместо номеров узлов вы можете использовать имена узлов во входном файле. Благодаря этому файлы гораздо легче читать. Эти же имена появятся в выходном файле и на графическом дисплее.

3.3 Graphical Output: gsi 3.3 Графический вывод: gsi
In case you have access to an x-window terminal the output can also be viewed graphically using the gsi program. In order to use the graphical display, you have to include the statement «option post» in the input file. This will create a *.sw# (for .sweep analysis) or a *.tr# file (for transient analysis) which contains the simulation results in a format that can be interpreted by gsi.

To run gsi, type «gsi inputfilename». All node voltages will be saved for later display. In case you have a large circuit and don’t need to look at all the nodes, you can reduce the size of the file by specifying which node voltages to save. This is done by the «.option post probe», followed by the «.print nodenames» command. This last command is identical to the one you use to specify what node voltages, or currents you want Spice to save.

Here is an example of the input file, with the .option post command for gsi.

example hspice with gsi
vin input 0 dc 10
f1 0 output vmeas 0.5
vmeas 4 0 dc 0
r1 input 2 1k
r2 2 output 10k
r3 input 3 15k
r4 2 4 40k
r5 output 0 50k
.tf output vin
.dc vin 0 20 2
.option post
*.print dc v(1,2) v(2,4) i(vmeas)
*.plot dc v(1,2) v(2,4) i(vmeas)
.end

To see the graphical output, type gsi example1 (if on an x-window terminal; if you are not familiar with x-windows consult CETS). The gsi output is shown in the next figure. After typing «gsi», two windows will open.

The top one allows you to select what variables to display. After making the selection of the «type» of variables (voltages, current, etc.) and the «curves» to be displayed, click on the «Draw» button. The curves will be shown on the second window (Graph window).

You can select the number of panels by going to the «Panels» menu and selecting the number of panels. There are several option and manipulations you can incorporate (see Features of gsi below).

Если у вас есть доступ к x-терминалу, выходные данные также можно просмотреть в графическом виде с использованием программы gsi. Чтобы использовать графический дисплей, вам нужно добавить оператор «option post» во входной файл. Таким образом будет создан файл *.sw# (для анализа качания) или *.tr# (для анализа переходного процесса), содержащий результаты симуляции в формате, который может быть интерпретирован gsi.

Для запуска gsi напечатайте «gsi inputfilename». Все узловые напряжения будут сохранены для последующего отображения. Если у вас большая цепь и вам не нужно видеть все узлы, вы можете уменьшить размер файла, указав какие узловые напряжения нужно сохранить. Это делается с помощью команды «.option post probe», следом за которой идет команда «.print nodenames». Последняя команда идентична той, которую вы используете, чтобы указать, какие узловые напряжения или токи вы хотите, чтобы Spice сохранил.

Ниже приведен пример входного файла с командой «.option post» для gsi:

example hspice with gsi
vin input 0 dc 10
f1 0 output vmeas 0.5
vmeas 4 0 dc 0
r1 input 2 1k
r2 2 output 10k
r3 input 3 15k
r4 2 4 40k
r5 output 0 50k
.tf output vin
.dc vin 0 20 2
.option post
*.print dc v(1,2) v(2,4) i(vmeas)
*.plot dc v(1,2) v(2,4) i(vmeas)
.end

Чтобы увидеть графический вывод, введите gsi example1 (при использовании x-терминала; если вы не знакомы с x-окнами, обратитесь к CETS). Вывод gsi показан на следующем рисунке. После ввода «gsi» откроется два окна.

Верхнее окно позволяет выбрать, какие переменные отображать. После выбора «типа» переменных (напряжения, ток и т.д.) и «кривых», которые нужно отобразить, нажмите кнопку «Draw». Кривые будут показаны во втором окне (окно графиков).

Вы можете выбрать количество панелей, открыв меню «Panels» и выбрав число панелей. Есть несколько опций и манипуляций, которые вы можете задействовать (смотрите Функции gsi ниже).

Features of gsi Функции gsi
In the Graph window you have a number of interesting options. The measurement menu allows you to use cursors. To zoom in/out click on the right mouse button and select one of the zoom commands. Then with the left button draw a short line to indicate what you would like to zoom.

To clear a panel, click on the right mouse button and select «Clear».

Printing can be done by going to the «Print» menu. The print command will write the graphical output to a file (labeled as filename.gr#)) which can then be printed later on (using the lpr command).

Mathematical expressions can be plotted as well. In the top window, you will see a small box called expression. You can type mathematical expressions such as additions, multiplications, square, etc. of graphs. As an example lets calculate the power in a resistor (power = i(vmeas)*v(2)). To display the expression, select expression in the «Types» window and «power» in the «Curves» window. Next, click on the «Draw» button.

В окне графиков у вас есть ряд интересных опций. Меню measurement дает вам возможность использовать курсоры. Чтобы приблизить/отдалить, нажмите правую кнопку мыши и выберите одну из команд масштабирования. Затем левой кнопкой мыши нарисуйте короткую линию, чтобы показать, что вы хотите приблизить/отдалить.

Чтобы очистить панель, нажмите правую кнопку мыши и выберите «Clear».

Печать может быть выполнена при помощи меню «Print». Команда печати запишет графический вывод в файл (с именем filename.gr#), который затем можно будет распечатать (используя команду lpr).

Для математических выражений тоже можно строить графики. В верхнем окне вы увидите небольшое поле под названием expression. Вы можете вводить математические выражения, такие как сложение, умножение, квадрат и т.д. для графиков. В качестве примера рассчитаем мощность резистора (мощность = i(vmeas)*v(2)). Для отображения выражения выберите expression в окне «Types» и «power» в окне «Curves». Затем нажмите кнопку «Draw».

4. Most common mistakes 4. Самые частые ошибки

  1. Typos in the source file: wrong node numbers, wrong units (ex. the value of a capacitor of 12 picofarad, incorrectly specified as 12, instead of 12p.).
  2. Confuse M for mega instead of MEG: a 5 megaohm resistor should be specified as 5MEG and not 5M. (M or m stands for milli).
  3. Typing the letter O instead for the number 0 (zero as in 10).
  4. Omitting the final carriage return after the .END statement.

  1. Опечатки в исходном файле: неверные номера узлов, неверные единицы (например, емкость конденсатора в 12 пикофарад неверно указана как 12 вместо 12p.).
  2. Ошибочное использование M для обозначения мега вместо MEG: резистор в 5 мегаом следует указать как 5MEG, а не 5M. (M или m обозначает милли).
  3. Ввод буквы O вместо цифры 0 (ноль как в числе 10).
  4. Опущение конечного символа возврата каретки после оператора .END.

5. If Spice does not run. 5. Если Spice не запускается.

  1. First check that /cad/bin is in your path. If not, you should alter the path to statement in your shell initialization file to include /cad/bin.).
  2. To run hspice on eniac from an X-TERMINAL that runs on a computer different from eniac (lets say hobo in the EE domain):
    • logon to hobo.ee (to which the display is connected) and type:

      xhost eniac.seas.upenn.edu

    • login to eniac and type:

      rsh eniac.seas.upenn.edu; once on eniac type:

      setenv DISPLAY hobo.ee:0.0

  1. Сначала проверьте, чтобы путь содержал /cad/bin. Если это не так, вам следует изменить путь к оператору в файле инициализации оболочки так, чтобы он включал /cad/bin.
  2. Чтобы запустить hspice на eniac из X-ТЕРМИНАЛА, который запущен на компьютере, отличном от eniac (скажем, hobo в домене EE):
    • войдите в систему hobo.ee (к которому подключен дисплей) и напечатайте:
      xhost eniac.seas.upenn.edu
    • войдите в систему eniac и напечатайте:

      rsh eniac.seas.upenn.edu; как только зайдете на eniac, напечатайте:
      setenv DISPLAY hobo.ee:0.0

6. REFERENCES 6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. SPICE, A Guide to Circuit Simulation and Analysis Using PSpice, 3rd Ed., P. Tuinenga, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1995. This book comes with a IBM-PC 3.5 disk with the PSpice Student Version.
  2. Schematic Capture with MicroSim PSpice, 3rd Ed., Marc. E. Herniter, Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J, 1998. This book comes with a CD that contains an evaluation version of PSpice.
  3. MicroSim PSpice with Circuit Analysis, 2nd Ed., F. Monssen, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1998.
  4. MicroSim PSpice for Windows, Vol. I and II, R. W. Goody, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1998.
  5. Spice for Circuits and Electronics Using PSpice, 2nd ed., M. H. Rashid, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1995. This book comes with a tear-out card to order a disk with the PSpice Student Version (available for both PC and MAC). The cost for the disk is about $7.50-$15.50
  6. Computer-Aided Circuit Analysis Using PSpice, 2nd Ed., W. Banzhaf, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1992
  7. Hands On PSpice,»J.G. Gottling, Houghton Mifflin Co., MA, 1995
  8. The Spice Book, A. Vladimirescu, John Wiley & Sons, New York, NY, 1994
  9. Semiconductor Device Modeling with Spice, 2nd Ed., G. Massobrio and P. Antognetti, McGraw-Hill, NY, 1993
  10. Mosfet Modeling with Spice, D. Foty, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1997.
  11. Macromodeling with Spice, J.A. Connelly/P. Choi, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1992
  12. Inside SPICE, Overcoming the Obstacles of Circuit Simulation, R. M. Kielkowski, MacGraw-Hill, Inc., New York, 1994.
  13. SPICE, Practical Device Modeling, R. W. Kielkowski, McGraw-Hill, Inc., New York, 1995.
  14. Introduction to PSpice, A Supplement to Electric Circuits, 4th ed., by J. W. Nilsson and Susan A. Reidel, Addison-Wesley Publ. Company, Reading, MA, 1993
  15. Spice, by G. Roberts and A. Sedra, Oxford University Press, 1997, 2nd Edition.
  16. HSPice Users’ Manual, Meta-Software, Inc., Campbell, CA
  17. PSpice Users’ Guide, MicroSim Corporation, Irvine, CA
  18. SPICE User’s Guide

  1. SPICE, A Guide to Circuit Simulation and Analysis Using PSpice, 3rd Ed., P. Tuinenga, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1995. This book comes with a IBM-PC 3.5 disk with the PSpice Student Version.
  2. Schematic Capture with MicroSim PSpice, 3rd Ed., Marc. E. Herniter, Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J, 1998. This book comes with a CD that contains an evaluation version of PSpice.
  3. MicroSim PSpice with Circuit Analysis, 2nd Ed., F. Monssen, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1998.
  4. MicroSim PSpice for Windows, Vol. I and II, R. W. Goody, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1998.
  5. Spice for Circuits and Electronics Using PSpice, 2nd ed., M. H. Rashid, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1995. This book comes with a tear-out card to order a disk with the PSpice Student Version (available for both PC and MAC). The cost for the disk is about $7.50-$15.50
  6. Computer-Aided Circuit Analysis Using PSpice, 2nd Ed., W. Banzhaf, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1992
  7. Hands On PSpice,»J.G. Gottling, Houghton Mifflin Co., MA, 1995
  8. The Spice Book, A. Vladimirescu, John Wiley & Sons, New York, NY, 1994
  9. Semiconductor Device Modeling with Spice, 2nd Ed., G. Massobrio and P. Antognetti, McGraw-Hill, NY, 1993
  10. Mosfet Modeling with Spice, D. Foty, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1997.
  11. Macromodeling with Spice, J.A. Connelly/P. Choi, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1992
  12. Inside SPICE, Overcoming the Obstacles of Circuit Simulation, R. M. Kielkowski, MacGraw-Hill, Inc., New York, 1994.
  13. SPICE, Practical Device Modeling, R. W. Kielkowski, McGraw-Hill, Inc., New York, 1995.
  14. Introduction to PSpice, A Supplement to Electric Circuits, 4th ed., by J. W. Nilsson and Susan A. Reidel, Addison-Wesley Publ. Company, Reading, MA, 1993
  15. Spice, by G. Roberts and A. Sedra, Oxford University Press, 1997, 2nd Edition.
  16. HSPice Users’ Manual, Meta-Software, Inc., Campbell, CA
  17. PSpice Users’ Guide, MicroSim Corporation, Irvine, CA
  18. SPICE User’s Guide

Другие образцы

Перевод генеральной доверенности

Перевод простого соглашения по будущим токенам (SAFT)

Перевод решения
директоров

Перевод договора об оказании услуг