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模擬

電子電路模擬基礎

SPICE模擬的類型:DC分析、AC分析、暫態分析

本文將介紹基於SPICE的模擬器可以做什麼,以及其代表性的分析功能和概要。

SPICE模擬的類型

基於SPICE的模擬器所具備的代表性功能如下。下表中前四行突出標示的DC分析(直流分析)、AC分析(交流分析)、暫態分析、蒙特卡洛方法是眾所周知的分析功能,絕大多數模擬器軟體中都會安裝這些功能。後續將對這四種分析方法分別進行介紹。本次介紹DC分析、AC分析和暫態分析。

分析方法 功能/特點
DC分析 靜態特性分析。(技術規格書中的所有DC特性)
AC分析 頻率特性分析。(容量、增益-相位)
暫態分析 時間響應分析。(示波器)
蒙特卡洛方法 使波動反映在電路元素中的模擬。
※需要在模型中描述波動。描述格式因軟體而異。
S參數 高頻特性分析。
傅立葉分析 諧波分析和訊號失真分析。
雜訊分析 測量點的雜訊分析。
※如果模型中不含雜訊,則不產生雜訊。

SPICE模擬:DC分析、AC分析、暫態分析

這些分析是評估元件和電路時的最基本方法,可能沒有必要進行介紹,不過還是透過以下範例簡單地介紹一下。

DC分析是對靜態特性進行分析。在上例中, 對ID相對於MOSFET的VDS而產生的變化進行了模擬。電晶體和IC等的技術規格書中的規格值一般分為DC特性(直流特性)和AC特性(交流特性)。DC分析能夠對技術規格書中的所有DC特性進行模擬。

AC分析(交流分析)主要能夠分析與頻率有關的特性。電阻和增益-相位相對於頻率的特性分析是最具代表性的。在上例中,對濾波電路的增益和相位的頻率特性進行了模擬。

暫態分析是時間響應特性的分析。上例是濾波器的階躍響應(Step Response),在評估開關電源的負載暫態響應時也經常使用暫態分析。暫態分析可想像是利用示波器觀察波形。

各種模擬器都具備多種功能,以對進行這些分析的電流/電壓源、訊號產生器(振盪器)、電流/電壓等實施測量,並透過圖表來顯示測量結果。

下一篇將對蒙特卡洛方法進行講解。

重點:

・基於SPICE的模擬器具備DC分析、AC分析、暫態分析、蒙特卡洛方法、S參數、傅立葉分析、雜訊分析等功能。

・幾乎所有的模擬軟體都具備DC分析、AC分析、瞬態分析、蒙特卡洛方法等功能。


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