spice仿真例题(spice仿真软件教程)-众学网

SPICE是一种用于电路描述与仿真的语言，英文全称Simulation program with integrated circuit emphasis。作为UC Berkeley在1969至1970年间成功开发的一个经典项目（通用电路模拟仿真软件），首先应用在本科和研究生课程教学当中，得到广大师生和工程师的青睐，后来快速发展为工业界电路仿真的标准规范。

SPICE的成功得益于UC Berkeley之前开发的软件CANCER ( Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation)，它最初是作为Ronald A. Rohere教授的一个课程实践项目，由研究生Laurence W. Nagel领导一个小组进行开发和改进，该项目得到Donald O. Pederson教授的高度重视，并建议Nagel以此为博士课题进行研究，这才有了SPICE的产生。

SPICE开发第一版和第二版基于Fortran语言，第三版是基于C语言，之后随着商业软件的参与，它又发展为多种版本，其中比较著名的有Synopsys公司的Hspice和Cadence公司的Pspice。更多关于SPICE的介绍可以参考Laurence W. Nagel博士的相关演讲（见分享资料目录：1 SPICE介绍）

下面结合个人学习SPICE的经历，给大家推荐一下入门和提高的资料。

入门部分：论文 PPT 教材

论文：In a Nutshell: How SPICE Works

点评：全文共3页，用两页篇幅讲了节点法和修改节点法，其中修改节点法是SPICE算法的核心，来龙去脉介绍的比较详细；最后一页简要介绍了SPICE在瞬态分析和交流分析中的应用，对于快速入门比较有用。

课件：Semiconductor Modelling in SPICE

点评：课件主要分为两大部分，一是SPICE算法和实现部分，主要介绍了线性电路/非线性电路的电路求解原理、数值仿真收敛问题，二是SPICE器件模型部分，介绍二极管、BJT、MOSFET等器件在不同状态下的建模，课件简明扼要，重点突出，有助于加深对SPICE软件操作的理解。

教材：Fundamentals of Computer-Aided Circuit Simulation

点评：全书共八章，173页，前五章将SPICE求解中用到的关键技术都进行了详细的讲解，例如修改节点法、线性/非线性方程求解、稀疏矩阵法、数值积分等；后三章是针对特定应用的技术讲解（灵敏度分析等），初学者可以跳过。

提高部分：论文手册代码

UC Berkeley博士论文

【1】Nagel L W. SPICE2: A computer program to simulate semiconductor circuits. 1975.

【2】Quarles T L. Analysis of performance and convergence issues for circuit simulation. 1989.

点评：这两篇博士论文分别凝聚着SPICE2和SPICE3的技术精华，其中Nagel实现了SPICE的“从无到有”，经典技术包括改进的节点分析法（ModifiedNodal Analysis），稀疏矩阵解法（Sparse Matrix Solver），牛顿-拉夫逊迭代（Newton-Raphson Iteration），隐性数值积分（Implicit Numerical Integration），动态时间步控制（Dynamic Time Step Control），局部截断误差（LocalTruncation Error）等等；在此基础之上，Quarles对SPICE进行了功能升级，从电路仿真速度、精度以及规模三个方面，对仿真性能、算法收敛以及程序架构进行了优化和改进，大大提升了SPICE用户的体验。

如果想深入学习SPICE，请将Nagel论文打印出来，然后画上两三天的时间仔细研读，保证读完后受益匪浅，再次进行SPICE仿真时，不再会对各种各样的选项所困惑，反而会由衷赞叹程序设计的巧妙。

SPICE编程手册

【1】Cohen E. Program reference for SPICE2. 1976.

【2】Quarles T L. The SPICE3 implementation guide[M]. 1989.