LTspice/SwitcherCAD

SPICE-симулятор для проведения компьютерного моделирования работы аналоговых и цифровых электрических цепей.

LTspice (он же SwitcherCAD) представляет собой универсальную среду для проектирования и создания электрических схем с интегрированным симулятором смешанного моделирования. Программа позволяет быстро менять компоненты и параметры электронных схем, испытывать работоспособность новых вариантов, находить оптимальные решения. Возможна загрузка списка соединений, сгенерированного другими инструментами для рисования схем или созданного вручную (расширения *.sp, *.cir, *.net или *.but). От аналогичных программ (Microcap, OrCAD) рассматриваемое ПО отличается малым объемом необходимого дискового пространства и более высокой скоростью моделирования процессов.

LTspice содержит полную библиотеку компонентов компании Linear Technology Corporation (пассивные элементы и интегральные схемы, включая редкие модели импульсных контроллеров и регуляторов). Поскольку программа использует стандартные SPICE-модели электронных деталей, к имеющейся базе можно добавлять библиотеки сторонних производителей, а также создавать свои собственные модели. Редактор имеет иерархическую структуру, рисование электронных цепей средней и большой сложности выполняется с помощью создания подсхем. Глубина иерархии и размер схемы ограничиваются только ресурсами компьютера.

Данный симулятор позволяет проводить:
• амплитудно-частотный анализ, при этом необходимо установить количество точек данных между линиями, тип шкалы, нижнюю и верхнюю частоты;
• анализ переходных процессов;
• спектральный анализ, который возможен лишь после исследования переходных процессов;

Кроме этого в LTspice можно построить семейство амплитудно-частотных характеристик при пошаговом изменении номинала выбранного элемента. Результаты всех моделирований отображаются в графическом окне, при этом существует возможность их дальнейшего анализа.

В отличие от других программ LTspice способен записывать в wav-файл сигнал из любой точки цепи. Частота дискретизации и количество разрядов устанавливаются пользователем, а полученный файл может редактироваться в специализированной программе. Данные из файлов с расширением *.wav, помимо внутренних источников, генерируемых программой, могут являться входными сигналами рабочих схем.

Для проектирования печатных плат предусмотрено построение списка соединений с функцией упорядочивания следования имен выводов. Из недостатков LTspice необходимо отметить довольно неудобный интерфейс и ограниченное количество библиотек элементов.

Программный комплекс LTspice разработан в компании Linear Technology. Организация была основана в 1981 году и базируется в городе Милпитас (Калифорния, США). Компания проектирует, производит и продает линейные интегральные микросхемы – источники и регуляторы напряжения, компараторы, усилители, линейные регуляторы, зарядные устройства батарей, монолитные фильтры, Ethernet-контроллеры, конвертеры DC-DC и данных. Ее продукция используются в мобильных телефонах, сетевых решениях, ноутбуках и настольных компьютерах, устройствах контроля безопасности, медицинских устройствах, автомобильной электронике, системах спутниковой навигации и управления производственными процессами.

Дистрибутив программы включает в себя готовые примеры схем и руководство пользователя.

Язык интерфейса LTspice – английский, однако в интернете можно найти самодельный русификатор.

Рассматриваемое ПО регулярно обновляется и поддерживает все операционные системы семейства Microsoft Windows.

Распространение программы: бесплатная

Официальный сайт LTspice/SwitcherCAD: http://www.linear.com/designtools/software/

Форматы файлов LTspice: ASC

Скачать LTspice/SwitcherCAD

Обсуждение программы на форуме

SPICE (симулятор электронных схем) — Википедия

SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) — симулятор электронных схем общего назначения с открытым исходным кодом. Является мощной программой, используемой в разработке как интегральных схем, так и печатных плат для проверки целостности схемы и для анализа её поведения.

Введение

Интегральные схемы, в отличие от печатных плат, практически не поддаются макетированию перед производством. Кроме того, высокая стоимость создания фотолитографических масок и других этапов полупроводникового производства приводят к необходимости очень тщательной разработки и верификации. Симуляция схемы при помощи SPICE является общепринятым в полупроводниковой промышленности способом верификации работы схемы на транзисторном уровне (перед её реализацией в кремнии).

Для печатных плат, особенно небольшой сложности, возможно проводить макетирование. Но на макетной плате некоторые свойства схем могут быть неточны по сравнению с итоговой платой. Например, на макетной плате у печатных дорожек будут иные паразитные сопротивления и ёмкости. Подобные паразитные элементы часто можно оценить при помощи симуляции на SPICE.

История

SPICE был разработан в Electronics Research Laboratory в Калифорнийском университете в Беркли Лоуренсом Нагелем (Laurence Nagel) и его научным руководителем профессором Дональдом Педерсоном (Donald Pederson). SPICE1 был в значительной степени основан на более ранней программе CANCER,^[1] написанной Лоуренсом с другим научным руководителем, профессором Рональдом Рохрером (Ronald Rohrer). Название программы расшифровывалось как «Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation» (Компьютерный анализ нелинейных схем, исключая радиацию), что было отсылкой к относительной свободе в Университете Беркли в 1960-х годах

Впервые SPICE1 был представлен на конференции в 1973.^[4] Программа была написана на языке FORTRAN и использовала анализ цепи методом узловых потенциалов для построения уравнений схемы. Метод узловых потенциалов имел ограничения в работе с индуктивностями, источниками переменного напряжения и с различными вариантами управляемых генераторов тока и напряжения. В SPICE1 было доступно небольшое количество элементов, программа использовала анализ переходных процессов (transient analysis) с фиксированным шагом по времени. Популярность пришла ко второй версии программы, SPICE2

С ранних версий SPICE являлась программным обеспечением с открытыми исходными кодами, что способствовало её широкому распространению и применению. SPICE стала индустриальным стандартом симуляции электрических схем^[8]. Исходные коды SPICE распространялись университетом по номинальной стоимости (по цене магнитной ленты). Лицензия изначально включала в себя условия, ограничивающие передачу кода в некоторые недружественные США страны, но в настоящее время программа распространяется по условиям лицензии BSD.

SPICE послужил основой для разработки множества других программ симуляции схем, как в академической, так и в промышленной среде. Первая коммерческая версия — ISPICE,^[9] (National CSS). Наиболее выдающиеся коммерческие версии SPICE: HSPICE (изначально Meta Software, ныне Synopsys) и PSPICE (ныне Cadence Design Systems). Академические версии программы: XSPICE (Georgia Tech, с поддержкой смешанных аналого-цифровых моделей) и Cider (ранее CODECS, UC Berkeley и Oregon State Univ.; с поддержкой полупроводниковых устройств). Индустрия проектирования интегральных схем достаточно рано начала пользоваться SPICE, и, до развития коммерческих реализаций, многие компании-разработчики микросхем имели собственные проприетарные версии SPICE.

В 2011 году появление SPICE было отнесено к IEEE Milestone,^[11] было отмечено, что SPICE и его производные стали неотъемлемой частью разработки практически любой интегральной схемы.

Особенности и структура программы

SPICE стал популярен, поскольку поддерживал анализ и содержал модели, необходимые для разработки интегральных схем того времени, и при этом был достаточно быстрым для практического использования.

Виды анализа

SPICE2 включает в себя:

Модели элементов

Входные и выходные форматы: Netlist, schematic capture и plotting

SPICE2 принимает netlist в текстовом виде на вход и выдает line-printer listings как результат своей работы. Такая программа была типичной для 1975 года. Листинги представляют либо колонки с номерами, соответствующими рассчитанным выходным параметрам (чаще всего, токам и напряжениям), либо представляли собой рисунок из символов (ASCII art). SPICE3 оставил формат netlist для описания схем, но позволил контролировать анализ с помощью командного интерфейса (CLI). Также в SPICE3 появились базовые варианты отрисовки схемы в графической среде X Window, по мере того, как Unix и рабочие станции становились более популярными.

См. также

Примечания

1. ↑ Nagel, L. W., and Rohrer, R. A. Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation (англ.) // IEEE Journal of Solid State Circuits : journal. — 1971. — August (vol. SC—6). — P. 166—182. — DOI:10.1109/JSSC.1971.1050166.
2. ↑ Life of SPICE (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 17 мая 2010. Архивировано 4 февраля 2012 года.
3. ↑ Perry, T. Donald O. Pederson (англ.) // IEEE Spectrum : magazine. — 1998. — June (vol. 35). — P. 22—27. — DOI:10.1109/6.681968. Архивировано 13 февраля 2009 года.
4. ↑ SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), Technical Report No. UCB/ERL M382, April 1973, Laurence W. Nagel and D.O. Pederson
5. ↑ SPICE2: A Computer Program to Simulate Semiconductor Circuits, Laurence W. Nagel, Berkeley Technical Report No. UCB/ERL M520 1975
6. ↑ Ho, Ruehli, and Brennan (April 1974). «The Modified Nodal Approach to Network Analysis». Proc. 1974 Int. Symposium on Circuits and Systems, San Francisco: 505–509. 
7. ↑ Quarles, Thomas L., Analysis of Performance and Convergence Issues for Circuit Simulation, Memorandum No. UCB/ERL M89/42, University of California, Berkeley, Apr. 1989.
8. ↑ Pescovitz, David. 1972: The release of SPICE, still the industry standard tool for integrated circuit design, Lab Notes: Research from the Berkeley College of Engineering (2 мая 2002). Дата обращения 10 марта 2007.
9. ↑ Vladimirescu, Andrei, SPICE — The Third Decade, Proc. 1990 IEEE Bipolar Circuits and Technology Meeting, Minneapolis, Sept. 1990, pp. 96-101
10. ↑ K. S. Kundert, The Designer’s Guide to SPICE and SPECTRE, Kluwer. Academic Publishers, Boston , 1998
11. ↑ List of IEEE Milestones (неопр.). IEEE Global History Network. IEEE. Дата обращения 1 января 2013. Архивировано 6 января 2013 года.
12. ↑ Nagel, L., Is it Time for SPICE4? Архивировано 26 сентября 2006 года., 2004 Numerical Aspects of Device and Circuit Modeling Workshop, June 23-25, 2004, Santa Fe, New Mexico. Retrieved on 2007-11-10
13. ↑ McCalla and Howard. BIAS-3 – A program for nonlinear D.C. analysis of bipolar transistor circuits (англ.) // IEEE J. of Solid State Circuits : journal. — 1971. — February (vol. 6). — P. 14—19. — DOI:10.1109/JSSC.1971.1050153.
14. ↑ Idleman, Jenkins, McCalla and Pederson. SLIC—a simulator for linear integrated circuits (неопр.) // IEEE J. of Solid State Circuits. — 1971. — August (т. 6). — С. 188—203. — DOI:10.1109/JSSC.1971.1050168.

Ссылки

Оригинальные работы о SPICE

Версии SPICE с исходными кодами

Руководства, информация для пользователей

Applications

SPICE (симулятор электронных схем) — Википедия

SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) — симулятор электронных схем общего назначения с открытым исходным кодом. Является мощной программой, используемой в разработке как интегральных схем, так и печатных плат для проверки целостности схемы и для анализа её поведения.

Введение

Интегральные схемы, в отличие от печатных плат, практически не поддаются макетированию перед производством. Кроме того, высокая стоимость создания фотолитографических масок и других этапов полупроводникового производства приводят к необходимости очень тщательной разработки и верификации. Симуляция схемы при помощи SPICE является общепринятым в полупроводниковой промышленности способом верификации работы схемы на транзисторном уровне (перед её реализацией в кремнии).

Для печатных плат, особенно небольшой сложности, возможно проводить макетирование. Но на макетной плате некоторые свойства схем могут быть неточны по сравнению с итоговой платой. Например, на макетной плате у печатных дорожек будут иные паразитные сопротивления и ёмкости. Подобные паразитные элементы часто можно оценить при помощи симуляции на SPICE.

История

SPICE был разработан в Electronics Research Laboratory в Калифорнийском университете в Беркли Лоуренсом Нагелем (Laurence Nagel) и его научным руководителем профессором Дональдом Педерсоном (Donald Pederson). SPICE1 был в значительной степени основан на более ранней программе CANCER,^[1] написанной Лоуренсом с другим научным руководителем, профессором Рональдом Рохрером (Ronald Rohrer). Название программы расшифровывалось как «Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation» (Компьютерный анализ нелинейных схем, исключая радиацию), что было отсылкой к относительной свободе в Университете Беркли в 1960-х годах^[2]. В то время большая часть симуляторов электронных схем разрабатывалась по грантам и контрактам министерства обороны США, одним из требований которых была возможность оценки влияния радиации на работу схем (См. Radiation hardening). После смены научного руководителя, Нагелю пришлось переписать проприетарный CANCER так, чтобы новую программу можно было опубликовать в открытом доступе, таким образом передав в общественное достояние.^[3]

Впервые SPICE1 был представлен на конференции в 1973.^[4] Программа была написана на языке FORTRAN и использовала анализ цепи методом узловых потенциалов для построения уравнений схемы. Метод узловых потенциалов имел ограничения в работе с индуктивностями, источниками переменного напряжения и с различными вариантами управляемых генераторов тока и напряжения. В SPICE1 было доступно небольшое количество элементов, программа использовала анализ переходных процессов (transient analysis) с фиксированным шагом по времени. Популярность пришла ко второй версии программы, SPICE2^[5], в 1975 году. Она тоже была написана на FORTRAN, но имела больше элементов, позволяла изменять шаг по времени при анализе переходных процессов, уравнения цепей формулировались при помощи модифицированного метода узловых потенциалов (modified nodal analysis)^[6], устраняя тем самым ограничения метода узловых потенциалов. Последняя версия SPICE, написанная на языке FORTRAN, — 2G.6 (1983 год). Следующую версию, SPICE3^[7] разработал Томас Кворлс (Thomas Quarles) в 1989. Она написана на языке Си, использует тот же формат данных об электрических цепях (netlist) и поддерживает визуализацию в среде X Window System.

С ранних версий SPICE являлась программным обеспечением с открытыми исходными кодами, что способствовало её широкому распространению и применению. SPICE стала индустриальным стандартом симуляции электрических схем^[8]. Исходные коды SPICE распространялись университетом по номинальной стоимости (по цене магнитной ленты). Лицензия изначально включала в себя условия, ограничивающие передачу кода в некоторые недружественные США страны, но в настоящее время программа распространяется по условиям лицензии BSD.

SPICE послужил основой для разработки множества других программ симуляции схем, как в академической, так и в промышленной среде. Первая коммерческая версия — ISPICE,^[9] (National CSS). Наиболее выдающиеся коммерческие версии SPICE: HSPICE (изначально Meta Software, ныне Synopsys) и PSPICE (ныне Cadence Design Systems). Академические версии программы: XSPICE (Georgia Tech, с поддержкой смешанных аналого-цифровых моделей) и Cider (ранее CODECS, UC Berkeley и Oregon State Univ.; с поддержкой полупроводниковых устройств). Индустрия проектирования интегральных схем достаточно рано начала пользоваться SPICE, и, до развития коммерческих реализаций, многие компании-разработчики микросхем имели собственные проприетарные версии SPICE.^[10] В настоящее время крупные производители микросхем развивают собственные программы симулирования на базе SPICE. Например, ADICE у компании Analog Devices, LTspice у Linear Technology, Mica у Freescale Semiconductor, TISPICE у Texas Instruments.

В 2011 году появление SPICE было отнесено к IEEE Milestone,^[11] было отмечено, что SPICE и его производные стали неотъемлемой частью разработки практически любой интегральной схемы.

Особенности и структура программы

SPICE стал популярен, поскольку поддерживал анализ и содержал модели, необходимые для разработки интегральных схем того времени, и при этом был достаточно быстрым для практического использования.^[12] Предшественники SPICE часто имели лишь одно предназначение, например BIAS^[13] позволял рассчитывать режимы биполярных транзисторов; SLIC^[14] производил анализ малых сигналов. SPICE комбинировал в себе несколько режимов анализа и достаточно обширную библиотеку моделей устройств.

Виды анализа

SPICE2 включает в себя:

Модели элементов

Входные и выходные форматы: Netlist, schematic capture и plotting

SPICE2 принимает netlist в текстовом виде на вход и выдает line-printer listings как результат своей работы. Такая программа была типичной для 1975 года. Листинги представляют либо колонки с номерами, соответствующими рассчитанным выходным параметрам (чаще всего, токам и напряжениям), либо представляли собой рисунок из символов (ASCII art). SPICE3 оставил формат netlist для описания схем, но позволил контролировать анализ с помощью командного интерфейса (CLI). Также в SPICE3 появились базовые варианты отрисовки схемы в графической среде X Window, по мере того, как Unix и рабочие станции становились более популярными.

См. также

Примечания

1. ↑ Nagel, L. W., and Rohrer, R. A. (August 1971). «Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation». IEEE Journal of Solid State Circuits. SC-6: 166—182. DOI:10.1109/JSSC.1971.1050166.
2. ↑ Life of SPICE
3. ↑ Perry, T. (June 1998). «Donald O. Pederson». IEEE Spectrum. 35: 22—27. DOI:10.1109/6.681968. Архивировано из оригинала 2009-02-13. Проверено 2010-05-17.
4. ↑ SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), Technical Report No. UCB/ERL M382, April 1973, Laurence W. Nagel and D.O. Pederson
5. ↑ SPICE2: A Computer Program to Simulate Semiconductor Circuits, Laurence W. Nagel, Berkeley Technical Report No. UCB/ERL M520 1975
6. ↑ Ho, Ruehli, and Brennan (April 1974). «The Modified Nodal Approach to Network Analysis». Proc. 1974 Int. Symposium on Circuits and Systems, San Francisco: 505–509. 
7. ↑ Quarles, Thomas L., Analysis of Performance and Convergence Issues for Circuit Simulation, Memorandum No. UCB/ERL M89/42, University of California, Berkeley, Apr. 1989.
8. ↑ Pescovitz, David. 1972: The release of SPICE, still the industry standard tool for integrated circuit design, Lab Notes: Research from the Berkeley College of Engineering (2 мая 2002). Проверено 10 марта 2007.
9. ↑ Vladimirescu, Andrei, SPICE — The Third Decade, Proc. 1990 IEEE Bipolar Circuits and Technology Meeting, Minneapolis, Sept. 1990, pp. 96-101
10. ↑ K. S. Kundert, The Designer’s Guide to SPICE and SPECTRE, Kluwer. Academic Publishers, Boston , 1998
11. ↑ List of IEEE Milestones. IEEE Global History Network. IEEE. Проверено 1 января 2013. Архивировано 6 января 2013 года.
12. ↑ Nagel, L., Is it Time for SPICE4? Архивировано 26 сентября 2006 года., 2004 Numerical Aspects of Device and Circuit Modeling Workshop, June 23-25, 2004, Santa Fe, New Mexico. Retrieved on 2007-11-10
13. ↑ McCalla and Howard (February 1971). «BIAS-3 – A program for nonlinear D.C. analysis of bipolar transistor circuits». IEEE J. of Solid State Circuits. 6 (1): 14—19. DOI:10.1109/JSSC.1971.1050153.
14. ↑ Idleman, Jenkins, McCalla and Pederson (August 1971). «SLIC—a simulator for linear integrated circuits». IEEE J. of Solid State Circuits. 6 (4): 188—203. DOI:10.1109/JSSC.1971.1050168.

Ссылки

Оригинальные работы о SPICE

Версии SPICE с исходными кодами

Руководства, информация для пользователей

Applications

SPICE (симулятор электронных схем) — это… Что такое SPICE (симулятор электронных схем)?

SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) — симулятор электронных схем общего назначения с открытым исходным кодом. Является мощной программой, используемой в разработке как интегральных схем, так и печатных плат для проверки целостности схемы и для анализа ее поведения.

Введение

Интегральные схемы, в отличие от печатных плат, практически не поддаются макетированию перед производством. Кроме того, высокая стоимость создания фотолитографических масок и других этапов полупроводникового производства приводят к необходимости очень тщательной разработки и верификации. Симуляция схемы при помощи SPICE является общепринятым в полупроводниковой промышленности способом верификации работы схемы на транзисторном уровне (перед её реализацией в кремнии).

Для печатных плат, особенно небольшой сложности, возможно проводить макетирование. Но на макетной плате некоторые свойства схем могут быть неточны по сравнению с итоговой платой. Например, на макетной плате у печатных дорожек будут иные паразитные сопротивления и ёмкости. Подобные паразитные элементы часто можно оценить при помощи симуляции на SPICE.

История

SPICE был разработан в Electronics Research Laboratory в University of California, Berkeley SPICE1 был основан на более ранней программе CANCER,^[1] того же автора, Laurence Nagel. Название программы расшифровывалось как «Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation» (Компьютерный анализ нелинейных схем, исключая радиацию), что было отсылкой к относительной свободе в Университете Berkeley в 1960-е года. В то время большая часть симуляторов электронных схем разрабатывалась по грантам и контрактам министерства обороны США и одним из требований была возможность оценки влияния радиации на работу схем (См. en:radiation hardness). После смены научного руководителя, Нагелю пришлось переписать проприетарный CANCER так, чтобы новую программу можно было публиковать и передать в общественное достояние.^[2]

Впервые SPICE1 был представлен на конференции в 1973.^[3] Программа была написана на языке FORTRAN и использовала анализ цепи методом узловых потенциалов для построения уравнений схемы. Метод узловых потенциалов имел ограничения в работе с индуктивностями, источниками переменного напряжения, и с различными вариантами управляемых генераторов тока и напряжения. В SPICE1 было доступно небольшое количество элементов, программа использовала анализ переходных процессов с фиксированным шагом по времени. Популярность пришла ко второй версии программы, SPICE2^[4], в 1975 году. Она тоже была написана на FORTRAN, но имела больше элементов, позволяла изменять шаг по времени в transient analysis, устраняя тем самым ограничения метода узловых потенциалов. Последняя версия SPICE на языке FORTRAN — 2G.6 (1983). Следующая версия, SPICE3^[5] разработана Thomas Quarles в 1989. Она написана на языке Си, использует тот же синтаксис входного формата (netlist) и поддерживает визуализацию в среде X Window System.

Виды анализа

SPICE2 включает в себя:

• AC анализ
• DC анализ
• анализ DC transfer curve
• анализ шумов
• анализ передаточной функции (входное и выходное усиление малых сигналов и вычисление импеданса)
• анализ переходных процессов

Модели элементов

Входные и выходные форматы: Netlist, schematic capture и plotting

SPICE2 принимает netlist в текстовом виде на вход и выдает line-printer listings как результат своей работы. Такая программа была типичной для 1975 года. Листинги представляют либо колонки с номерами, соответствующими рассчитанным выходным параметрам (чаще всего, токам и напряжением), либо представляли собой рисунок из символов (ASCII art). SPICE3 оставил формат netlist для описания схем, но позволил контролировать анализ с помощью командного интерфейса (CLI). Также в SPICE3 появились базовые варианты отрисовки схемы в графической среде X Window, по мере того, как Unix и рабочие станции становились более популярными.

См. также

Примечания

1. ↑ Nagel, L. W., and Rohrer, R. A. (August 1971). «Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation». IEEE Journal of Solid State Circuits SC-6: 166–182. DOI:10.1109/JSSC.1971.1050166.
2. ↑ Perry, T. (June 1998). «Donald O. Pederson». IEEE Spectrum 35: 22–27. DOI:10.1109/6.681968.
3. ↑ 2nd spice1 ref
4. ↑ 2nd spice2 ref
5. ↑ Quarles, Thomas L., Analysis of Performance and Convergence Issues for Circuit Simulation, Memorandum No. UCB/ERL M89/42, University of California, Berkeley, Apr. 1989.

Ссылки

Оригинальные работы о SPICE

Версии SPICE с исходными кодами

Руководства, информация для пользователей

Applications

SPICE (симулятор электронных схем) — Википедия. Что такое SPICE (симулятор электронных схем)

SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) — симулятор электронных схем общего назначения с открытым исходным кодом. Является мощной программой, используемой в разработке как интегральных схем, так и печатных плат для проверки целостности схемы и для анализа её поведения.

Введение

Интегральные схемы, в отличие от печатных плат, практически не поддаются макетированию перед производством. Кроме того, высокая стоимость создания фотолитографических масок и других этапов полупроводникового производства приводят к необходимости очень тщательной разработки и верификации. Симуляция схемы при помощи SPICE является общепринятым в полупроводниковой промышленности способом верификации работы схемы на транзисторном уровне (перед её реализацией в кремнии).

Для печатных плат, особенно небольшой сложности, возможно проводить макетирование. Но на макетной плате некоторые свойства схем могут быть неточны по сравнению с итоговой платой. Например, на макетной плате у печатных дорожек будут иные паразитные сопротивления и ёмкости. Подобные паразитные элементы часто можно оценить при помощи симуляции на SPICE.

История

SPICE был разработан в Electronics Research Laboratory в Калифорнийском университете в Беркли Лоуренсом Нагелем (Laurence Nagel) и его научным руководителем профессором Дональдом Педерсоном (Donald Pederson). SPICE1 был в значительной степени основан на более ранней программе CANCER,^[1] написанной Лоуренсом с другим научным руководителем, профессором Рональдом Рохрером (Ronald Rohrer). Название программы расшифровывалось как «Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation» (Компьютерный анализ нелинейных схем, исключая радиацию), что было отсылкой к относительной свободе в Университете Беркли в 1960-х годах^[2]. В то время большая часть симуляторов электронных схем разрабатывалась по грантам и контрактам министерства обороны США, одним из требований которых была возможность оценки влияния радиации на работу схем (См. Radiation hardening). После смены научного руководителя, Нагелю пришлось переписать проприетарный CANCER так, чтобы новую программу можно было опубликовать в открытом доступе, таким образом передав в общественное достояние.^[3]

Впервые SPICE1 был представлен на конференции в 1973.^[4] Программа была написана на языке FORTRAN и использовала анализ цепи методом узловых потенциалов для построения уравнений схемы. Метод узловых потенциалов имел ограничения в работе с индуктивностями, источниками переменного напряжения и с различными вариантами управляемых генераторов тока и напряжения. В SPICE1 было доступно небольшое количество элементов, программа использовала анализ переходных процессов (transient analysis) с фиксированным шагом по времени. Популярность пришла ко второй версии программы, SPICE2^[5], в 1975 году. Она тоже была написана на FORTRAN, но имела больше элементов, позволяла изменять шаг по времени при анализе переходных процессов, уравнения цепей формулировались при помощи модифицированного метода узловых потенциалов (modified nodal analysis)^[6], устраняя тем самым ограничения метода узловых потенциалов. Последняя версия SPICE, написанная на языке FORTRAN, — 2G.6 (1983 год). Следующую версию, SPICE3^[7] разработал Томас Кворлс (Thomas Quarles) в 1989. Она написана на языке Си, использует тот же формат данных об электрических цепях (netlist) и поддерживает визуализацию в среде X Window System.

С ранних версий SPICE являлась программным обеспечением с открытыми исходными кодами, что способствовало её широкому распространению и применению. SPICE стала индустриальным стандартом симуляции электрических схем^[8]. Исходные коды SPICE распространялись университетом по номинальной стоимости (по цене магнитной ленты). Лицензия изначально включала в себя условия, ограничивающие передачу кода в некоторые недружественные США страны, но в настоящее время программа распространяется по условиям лицензии BSD.

SPICE послужил основой для разработки множества других программ симуляции схем, как в академической, так и в промышленной среде. Первая коммерческая версия — ISPICE,^[9] (National CSS). Наиболее выдающиеся коммерческие версии SPICE: HSPICE (изначально Meta Software, ныне Synopsys) и PSPICE (ныне Cadence Design Systems). Академические версии программы: XSPICE (Georgia Tech, с поддержкой смешанных аналого-цифровых моделей) и Cider (ранее CODECS, UC Berkeley и Oregon State Univ.; с поддержкой полупроводниковых устройств). Индустрия проектирования интегральных схем достаточно рано начала пользоваться SPICE, и, до развития коммерческих реализаций, многие компании-разработчики микросхем имели собственные проприетарные версии SPICE.^[10] В настоящее время крупные производители микросхем развивают собственные программы симулирования на базе SPICE. Например, ADICE у компании Analog Devices, LTspice у Linear Technology, Mica у Freescale Semiconductor, TISPICE у Texas Instruments.

В 2011 году появление SPICE было отнесено к IEEE Milestone,^[11] было отмечено, что SPICE и его производные стали неотъемлемой частью разработки практически любой интегральной схемы.

Особенности и структура программы

SPICE стал популярен, поскольку поддерживал анализ и содержал модели, необходимые для разработки интегральных схем того времени, и при этом был достаточно быстрым для практического использования.^[12] Предшественники SPICE часто имели лишь одно предназначение, например BIAS^[13] позволял рассчитывать режимы биполярных транзисторов; SLIC^[14] производил анализ малых сигналов. SPICE комбинировал в себе несколько режимов анализа и достаточно обширную библиотеку моделей устройств.

Виды анализа

SPICE2 включает в себя:

Модели элементов

Входные и выходные форматы: Netlist, schematic capture и plotting

SPICE2 принимает netlist в текстовом виде на вход и выдает line-printer listings как результат своей работы. Такая программа была типичной для 1975 года. Листинги представляют либо колонки с номерами, соответствующими рассчитанным выходным параметрам (чаще всего, токам и напряжениям), либо представляли собой рисунок из символов (ASCII art). SPICE3 оставил формат netlist для описания схем, но позволил контролировать анализ с помощью командного интерфейса (CLI). Также в SPICE3 появились базовые варианты отрисовки схемы в графической среде X Window, по мере того, как Unix и рабочие станции становились более популярными.

См. также

Примечания

1. ↑ Nagel, L. W., and Rohrer, R. A. (August 1971). «Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation». IEEE Journal of Solid State Circuits SC-6: 166–182. DOI:10.1109/JSSC.1971.1050166.
2. ↑ Life of SPICE
3. ↑ Perry, T. (June 1998). «Donald O. Pederson». IEEE Spectrum 35: 22–27. DOI:10.1109/6.681968. Проверено 2010-05-17.
4. ↑ SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), Technical Report No. UCB/ERL M382, April 1973, Laurence W. Nagel and D.O. Pederson
5. ↑ SPICE2: A Computer Program to Simulate Semiconductor Circuits, Laurence W. Nagel, Berkeley Technical Report No. UCB/ERL M520 1975
6. ↑ Ho, Ruehli, and Brennan (April 1974). «The Modified Nodal Approach to Network Analysis». Proc. 1974 Int. Symposium on Circuits and Systems, San Francisco: 505–509. 
7. ↑ Quarles, Thomas L., Analysis of Performance and Convergence Issues for Circuit Simulation, Memorandum No. UCB/ERL M89/42, University of California, Berkeley, Apr. 1989.
8. ↑ Pescovitz, David. 1972: The release of SPICE, still the industry standard tool for integrated circuit design, Lab Notes: Research from the Berkeley College of Engineering (2 мая 2002). Проверено 10 марта 2007.
9. ↑ Vladimirescu, Andrei, SPICE — The Third Decade, Proc. 1990 IEEE Bipolar Circuits and Technology Meeting, Minneapolis, Sept. 1990, pp. 96-101
10. ↑ K. S. Kundert, The Designer’s Guide to SPICE and SPECTRE, Kluwer. Academic Publishers, Boston , 1998
11. ↑ List of IEEE Milestones. IEEE Global History Network. IEEE. Проверено 1 января 2013. Архивировано 6 января 2013 года.
12. ↑ Nagel, L., Is it Time for SPICE4? Архивировано 26 сентября 2006 года., 2004 Numerical Aspects of Device and Circuit Modeling Workshop, June 23-25, 2004, Santa Fe, New Mexico. Retrieved on 2007-11-10
13. ↑ McCalla and Howard (February 1971). «BIAS-3 – A program for nonlinear D.C. analysis of bipolar transistor circuits». IEEE J. of Solid State Circuits 6: 14–19. DOI:10.1109/JSSC.1971.1050153.
14. ↑ Idleman, Jenkins, McCalla and Pederson (August 1971). «SLIC—a simulator for linear integrated circuits». IEEE J. of Solid State Circuits 6: 188–203. DOI:10.1109/JSSC.1971.1050168.

Ссылки

Оригинальные работы о SPICE

Версии SPICE с исходными кодами

Руководства, информация для пользователей

Applications

Схемотехническое моделирование SPICE

rpm -ba -vv SRPMS/spice-3f4-2.src.rpm
rpm -i -U -vv RPMS/i386/spice-3f4-2.i386.rpm

rpm2cpio SRPMS/spice-3f4-2.src.rpm | cpio -i
tar xzpf spice3f4.tar.gz
patch < spice3f4.newlnx.patch
patch < spice3f4.dirs.patch
cd spice3f4
util/build linux

util/build linux install
strip /usr/bin/{spice3,help,nutmeg,sconvert,multidec,\
        proc2mod}
install -m 644 man/man1/spice.1 /usr/man/man1
install -m 644 man/man1/nutmeg.1 /usr/man/man1
install -m 644 man/man1/sconvert.1 /usr/man/man1
install -m 644 man/man3/mfb.3 /usr/man/man3
install -m 644 man/man5/mfbcap.5 /usr/man/man5

 AV1 = VO1 / VIN = - (gm1 / 2) * RL1

 AV2 = VO2 / VIN = (GM2 / 2) * RL2

Выходные напряжения

Создание презентаций в Linux. Программа Spice-Up

В Linux есть приложение Spice-up, которое развивается в рамках проекта Elementary OS. В нём есть все необходимое для создания простых и красивых презентаций.

Spice-up разработан в коде концепта приложения для создания презентаций, предложенного группой дизайнеров DeviantArt. Основная цель разработки — создание удобного интерфейса для быстрой подготовки простых, но красивых презентаций. Код написан на языке Vala с использованием GTK+ и поставляется под лицензией GPLv3.

Некоторые возможности приложения:

• Компоновка текста, изображений и форм.
• Поддержка градиентной заливки.
• Средства для демонстрации презентации c поддержкой пультов управления проектором с интерфейсом USB или Bluetooth (поддержка пультов реализована через библиотеку libgamepad).
• Экспорт в PDF.
• Режим навигации по ранее подготовленным презентациям, позволяющий выбрать нужную презентацию в один клик.
• Интеграция с внешними графическими редакторами — после изменения изображений, автоматически обновляются все связанные с ним слайды.
• Возможность использования шаблонов для быстрого создания типовых презентаций.

Установка

В терминале выполните следующие команды:

• sudo add-apt-repository ppa:philip.scott/spice-up-daily
• sudo apt-get update
• sudo apt-get install com.github.philip-scott.spice-up

Для Elementary OS можно воспользоваться установкой через магазин приложений:

Спасибо, что читаете! Подписывайтесь на меня в социальных сетях Facebook, Twitter, VK, OK и мессенджерах Telegram и TamTam!

Читайте анонсы и посты целиком в ЖЖ, Medium, Голосе и Яндекс.Дзен!

Поддержите мой блог финансово. Все донаты пойдут на оплату хостинга и развитие сайта!

Поделиться ссылкой:

Читайте также: