MicroSim Eval 8
SPICE CIRCUIT FILE
Un File di un “Circuito di SPICE” è una sequenza di istruzioni
“statements” che soddisfa tre scopi:
Ä definisce gli elementi ‘devices’ componenti il circuito e come
sono collegati;
Ä identifica il tipo di analisi della simulazione da realizzare;
Ä controlla i risultati ed il tipo di risposta calcolata nel file di
uscita “output file”
L’ordine o gerarchia delle istruzioni è il seguente:
Istruzione che definisce il:
“TITOLO DEL FILE”
Istruzioni che definiscono gli:
“ELEMENTI CIRCUITALI”
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Generatori Indipendenti di Tensione
Generatori Indipendenti di Corrente
Generatori Dipendenti o Pilotati di Tensione
Generatori Dipendenti o Pilotati di Corrente
Resistenze
Condensatori
Induttori
Istruzioni che definiscono i:
“COMANDI DELLA SIMULAZIONE”
1.
2.
3.
4.
5.
OP Operating Point Analysis
DC Analysis
AC Analysis
Transient Analysis
Transfer Function Analysis
Istruzioni che definiscono i:
“VALORI DELLE VARIABILI DI USCITA”
Istruzione che definisce la:
“FINE DEL FILE” .END
ELEMENT STATEMENTS
RESISTENZA – (RESISTOR)
R<nome> <1° nodo> <2° nodo> <valore>
(R<name> <1st node> <2st node> <value>)
♦ il campo <nome> è una stringa alfanumerica definita dall’utente, onde
assegnare una etichetta al componente circuitale (max 4 caratteri);
♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i
nodi ai quali il componente è connesso;
♦ il campo <valore> definisce poi il valore numerico della resistenza R,
espresso in Ohm.
Per esempio, l’istruzione:
RLOAD 3 7 1.2 MEG
definisce una resistenza denominata RLOAD, connessa fra i nodi 3 e 7, del
valore di 1,2 MΩ.
GENERATORE INDIPENDENTE DI TENSIONE
(INDEPENDENT VOLTAGE SOURCE)
V<nome> <1° nodo> <2° nodo> <tipo> <valore>
(V<name> <1st node> <2st node> <type> <value>)
♦ il campo <nome> è una stringa alfanumerica definita dall’utente, onde
assegnare una etichetta al componente circuitale (max 4 caratteri);
♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i
nodi fra i quali il generatore è connesso;
♦ i campi <tipo> e <valore> definiscono la forma d’onda della tensione
prodotta dal generatore. I tipi validi in SPICE sono i seguenti:
DC, AC, PULSE, EXP, SIN, PWL.
Per esempio, le istruzioni:
VBAT 1 0 DC 15V
VGEN 2 0 AC 256V -30
VS32 8 7 PULSE 1V 5V 0 10N 20N 100N 500N
definiscono, rispettivamente:
un generatore di tensione in corrente continua (dc source), denominato
VBAT, e del valore di 15V connesso fra i nodi 1 e 0; un generatore di
tensione in corrente alternata (ac source), denominato VGEN, avente valore
di picco di 256V e fase –30 gradi connesso fra i nodi 2 e 0; un generatore di
impulsi (pulse source), chiamato VS32, connesso fra i nodi 8 e 7.
Il tipo di sorgente di default è “dc”, cioè la sorgente a corrente continua.
GENERATORE INDIPENDENTE DI CORRENTE
(INDEPENDENT CURRENT SOURCE)
I<nome> <1° nodo> <2° nodo> <tipo> <valore>
(I<name> <1st node> <2st node> <type> <value>)
♦ il campo <nome> è una stringa alfanumerica definita dall’utente, onde
assegnare una etichetta al componente circuitale (max 4 caratteri);
♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i
nodi fra i quali il generatore è connesso;
♦ i campi <tipo> e <valore> definiscono i parametri della forma d’onda
della corrente prodotta dal generatore. I tipi validi in SPICE sono i
seguenti:
DC, AC, PULSE, EXP, SIN, PWL.
Per esempio, le istruzioni:
IBAT 1 0 DC 1.5A
IGEN 2 0 AC 250mA -45
IS25 8 7 PULSE 1A 3A 0 5N 15N 50N 100N
definiscono, rispettivamente:
un generatore di corrente in corrente continua (direct current source),
chiamato IBAT, e del valore di 1,5A collegato fra i nodi 1 e 0; un
generatore di corrente in corrente alternata (alternat current source),
denominato IGEN, avente valore di picco di 250mA e fase –45 gradi
connesso fra i nodi 2 e 0; un generatore di impulsi (pulse source),
chiamato IS25, connesso fra i nodi 8 e 7.
Il tipo di sorgente di default è il tipo dc, cioè la sorgente in corrente
continua.
GENERATORI DIPENDENTI (PILOTATI O COMANDATI)
(DEPENDENT SOURCE)
I generatori dipendenti o pilotati, sia di tensione sia di corrente, sono dei
dispositivi che forniscono, rispettivamente, una tensione (meglio una forza
elettromotrice) o una corrente il cui valore dipende dall’entità di un’altra
grandezza elettrica presente ai morsetti di un lato della rete a cui essi sono
collegati o appartengono.
I generatori dipendenti (detti anche generatori pilotati o comandati)
possono essere, come già detto, sia di tensione sia di corrente e la
grandezza elettrica che li pilota può essere a sua volta una tensione od
una corrente.
Le possibili combinazioni fra le due tipologie delle sorgenti dipendenti e la
nature (tensione o corrente) della grandezza elettrica che costituisce il
comando del generatore pilotato definiscono la seguente classificazione:
1. Generatore dipendente di TENSIONE pilotato in TENSIONE
VOLTAGE Controlled VOLTAGE Source --- VCVS
2. Generatore dipendente di TENSIONE pilotato in CORRENTE
CURRENT Controlled VOLTAGE Source --- CCVS
3. Generatore dipendente di CORRENTE pilotato in TENSIONE
VOLTAGE Controlled CURRENT Source --- VCCS
4. Generatore dipendente di CORRENTE pilotato in CORRENTE
CURRENT Controlled CURRENT Source --- CCCS
GENERATORE DI TENSIONE PILOTATO IN TENSIONE
(VOLTAGE CONTROLLED VOLTAGE SOURCE --- VCVS)
E<nome> <1º nodo> <2º nodo> <3º nodo> <4º nodo> <valore>
E<name> <1º node> <2º node> <3º node> <4º node> <value>
♦ il campo <nome> è una stringa alfanumerica definita dall’utente, onde
assegnare una etichetta al componente circuitale;
♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i
nodi fra i quali è connesso il generatore pilotato di tensione;
♦ i campi <3° nodo> e <4° nodo> sono numeri interi che definiscono i
nodi fra i quali risulta definita la “tensione” che controlla il generatore
dipendente;
♦ il campo <valore> definisce il valore del parametro µ detto “guadagno di
tensione” (ovvero il rapporto µ=Volt/Volt) specifico del generatore
pilotato inteso come rapporto fra la tensione del generatore comandato e
la tensione che lo pilota.
SPICE, al fine di definire la “convenzione di segno” della tensione,
contrassegna con il simbolo più (+) i morsetti relativi ai nodi definiti nei
campi <1° nodo> e <3° nodo>; assegna, poi, come verso positivo per la
corrente quello pertinente così alla convenzione di segno degli utilizzatori
(passive sign convention).
Per esempio, l’istruzione:
EEG 3 1 6 9 10K
definisce il generatore dipendente di tensione denominato EEG, avente
un guadagno di tensione di valore µ = 104 , connesso fra i nodi 3 ed 1, e
controllato dalla tensione esistente fra i nodi 6 e 9. Il nodo 3 definisce il
morsetto positivo per la tensione del generatore di tensione pilotato,
mentre il nodo 6 rappresenta il morsetto per il riferimento positivo della
tensione di comando del generatore medesimo.
GENERATORE DI CORRENTE PILOTATO IN TENSIONE
(VOLTAGE CONTROLLED CURRENT SOURCE --- VCCS)
G<nome> <1º nodo> <2º nodo> <3º nodo> <4º nodo> <valore>
G<name> <1º node> <2º node> <3º node> <4º node> <value>
♦ il campo <nome> è una stringa alfanumerica definita dall’utente, onde
assegnare una etichetta al componente circuitale;
♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i
nodi fra i quali è connesso il generatore pilotato di corrente;
♦ i campi <3° nodo> e <4° nodo> sono numeri interi che definiscono i
nodi fra i quali risulta definita la “tensione” che controlla il generatore
dipendente;
♦ il campo <valore> definisce il valore del parametro detto guadagno di
trans-conduttanza (se si opera in dc) oppure di trans-ammettenza (se si
opera in ac) (cioè il rapporto g = Ampere/Volt) del generatore pilotato
inteso come rapporto fra la corrente erogata dal generatore comandato e
la tensione che lo pilota.
SPICE, al fine di definire la “convenzione di segno” della tensione
contrassegna con il simbolo più (+) i morsetti relativi ai nodi definiti nei
campi <1° nodo> e <3° nodo>, così assegna, inoltre, come verso positivo
per la corrente quello pertinente alla convenzione di segno degli
utilizzatori (passive sign convention).
Per esempio, l’istruzione:
GA32 2 23 1 6 2M
definisce il generatore dipendente di corrente denominato GA32, avente
un guadagno di trans-conduttanza g=2·10-3 Simens, connesso fra i nodi 2
e 23, e controllato dalla tensione esistente fra i nodi 1 e 6. Il nodo 2 è il
morsetto positivo del generatore di corrente pilotato G32, mentre il nodo 1
rappresenta il morsetto per il riferimento positivo della tensione di
comando del generatore dipendente medesimo.
GENERATORE DI CORRENTE PILOTATO IN CORRENTE
(CURRENT CONTROLLED CURRENT SOURCE --- CCCS)
F<nome> <1º nodo> <2º nodo> <nome gener. tensione> <valore>
F<name> <1º node> <2º node> <voltage source name> <value>
♦ il campo <nome> è una stringa alfanumerica definita dall’utente, onde
assegnare una etichetta al componente circuitale;
♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i
nodi fra i quali è connesso il generatore pilotato di corrente;
♦ il campo <nome generatore di tensione> indica il nome del generatore
indipendente di tensione, al quale viene attribuito un valore nullo di
forza elettromotrice, la cui corrente controlla il generatore pilotato di
corrente. Il generatore indipendente di tensione necessario allo scopo deve
essere definito in un separato element statement;
♦ il campo <valore> definisce il valore del parametro β detto “guadagno di
corrente” (cioè il rapporto β = Ampere/Ampere) caratteristico del
generatore pilotato, inteso come il rapporto fra la corrente erogata dal
generatore comandato e la corrente che lo pilota.
SPICE, al fine di definire la “convenzione di segno” della tensione per il
generatore di tensione, contrassegna con il riferimento del simbolo più (+
) il morsetto relativo al nodo che viene definito nel campo <1° nodo>,
assegna, inoltre, come arbitrario verso positivo per la corrente del
generatore di corrente quello pertinente alla convenzione di segno degli
utilizzatori (passive sign convention).
Per esempio, le istruzioni:
VICON 27 35 DC 0
FALPHA 12 0 VICON 50
definiscono il generatore dipendente di corrente chiamato FALPHA,
avente un guadagno di corrente di valore β = 50, connesso fra i nodi 12 e
0, pilotato dalla corrente che fluisce nel generatore indipendente di
tensione VICON connesso fra i nodi 27 e 35. Il nodo 12 definisce, così, il
morsetto positivo del generatore di corrente pilotato FALPHA, mentre il
morsetto 35 definisce il riferimento positivo della tensione del generatore
indipendente VICON che, tramite la corrente in esso fluente, pilota il
generatore FALPHA.
GENERATORE DI TENSIONE PILOTATO IN CORRENTE
(CURRENT CONTROLLED VOLTAGE SOURCE --- CCVS)
H<nome> <1º nodo> <2º nodo> <nome gener. tensione> <valore>
H<name> <1º node> <2º node> <voltage source name> <value>
♦ il campo <nome> è una stringa alfanumerica definita dall’utente, onde
assegnare una etichetta al componente circuitale;
♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i
nodi fra i quali è connesso il generatore di tensione pilotato in corrente;
♦ il campo <nome generatore di tensione> indica il nome del generatore
indipendente di tensione, a cui è attribuito un valore nullo di forza
elettromotrice, la cui corrente costituisce il comando del generatore
dipendente di tensione stesso. Il generatore indipendente di tensione
necessario allo scopo deve essere dichiarato in un separato e specifico
element statement;
♦ il campo <valore> definisce il valore del parametro detto guadagno di
trans-resistenza (se si opera in dc) o, anche, di trans-impedenza (se si
opera in ac), (cioè il rapporto r = Volt/Ampere), del generatore pilotato,
inteso come rapporto fra la tensione del generatore pilotato e la corrente
che lo comanda.
SPICE, al fine di definire la “convenzione di segno” della tensione per il
generatore di tensione, contrassegna con il simbolo più (+) il morsetto
relativo al nodo che viene definito nel campo 1° nodo, inoltre assegna
come verso positivo per la corrente del generatore di corrente quello
pertinente alla convenzione di segno degli utilizzatori (passive sign
convention).
Per esempio, le istruzioni:
VIH21 11 3 DC 0
HT21 0 12 VIH21 250
definiscono il generatore dipendente di tensione chiamato HT21, avente
un guadagno di trans-resistenza di valore r = 250 Ω, connesso fra i nodi 0
e 12, controllato dalla corrente che transita proprio nel generatore
indipendente di tensione VIH21 connesso fra i nodi 11 e 3. Il nodo 0
definisce il morsetto positivo del generatore dipendente di tensione HT21,
mentre il morsetto 11 definisce il riferimento positivo della tensione del
generatore indipendente VIH21 che, tramite la corrente in esso fluente,
pilota il generatore HT21.
CONDENSATORE (CAPACITOR)
C<nome> <1° nodo> <2° nodo> <valore> [IC=<tensione iniziale>]
(C<name> <1st node> <2st node> <value> [IC=<initial voltage>])
♦ il campo <nome> è una stringa alfanumerica definita dall’utente, onde
assegnare una etichetta al componente circuitale;
♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i
nodi ai quali il componente è connesso;
♦ il campo <valore> definisce il valore numerico della capacità espresso in
Farad.
♦ Il campo [IC=<tensione iniziale>] è un campo opzionale ed è utilizzato
per definire il valore della tensione del condensatore all’istante t = 0.
L’assegnamento di default è IC = 0.
Per esempio, l’istruzione:
C17 23 6 52P IC = 5
definisce un condensatore denominato C17, connesso fra i nodi 23 e 6,
del valore di 52 pico Farad con tensione iniziale di 5V.
INDUTTANZA (INDUCTOR)
L<nome> <1° nodo> <2° nodo> <valore> [IC=<corrente iniziale>]
(L<name> <1st node> <2st node> <value> [IC=<initial current>])
♦ il campo <nome> è una stringa alfanumerica definita dall’utente, onde
assegnare una etichetta al componente circuitale;
♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i
nodi ai quali il componente è connesso;
♦ il campo <valore> definisce il valore numerico dell’induttanza espresso in
Henry.
♦ Il campo [IC=<corrente iniziale>] è un campo opzionale utilizzato per
definire il valore della corrente nella induttanza all’istante t = 0.
L’assegnamento di default è IC = 0.
Per esempio, l’istruzione:
LPC 2 0 33U IC = 7M
definisce un’induttanza denominata LPC, connessa fra i nodi 2 e 0, del
valore di 33 microHenry caratterizzata da una corrente iniziale di 7
milli ampere.
