首頁 > 資源中心 > FAQ 一、文檔背景
SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是由美國加州大學伯克利分校的電子研究實驗室于1975年開發(fā)出來的一種功能非常強大的通用模擬電路仿真器。最初主要被用來驗證集成電路中的電路設計，以及預測電路的性能。SPICE模型已經(jīng)廣泛應用于電子設計中，可對電路進行非線性直流分析、非線性瞬態(tài)分析和線性交流分析。被分析的電路中的元件可包括電阻、電容、電感、互感、獨立電壓源、獨立電流源、各種線性受控源、傳輸線以及有源半導體器件。SPICE內(nèi)建半導體器件模型，用戶只需選定模型級別并給出合適的參數(shù)。我們來介紹如何在 Altium Designer 軟件中創(chuàng)建 SPICE 模型文件。
二、運行 SPICE 模型向?qū)?chuàng)建 SPICE 模型的步驟
使用 Altium Designer 提供的 SPICE Model Wizard （SPICE模型向?qū)В┗谟脩舻玫降臄?shù)據(jù)，就可以定義這些器件的模型。直接輸入的參數(shù)，或者從所提供的數(shù)據(jù)中提取出來的參數(shù)，直接寫入到模型文件中，然后鏈接到原理圖中的元器件。
1. 在 AD 主界面主菜單下，選擇 File → New → Library → Schematic Library → Create。
2. 生成并自動打開 Shlibl. SchLib 文件。
圖 1
3. 在 AD 主界面主菜單下選擇 Tools → XSPICE Model Wizard。如圖 2 所示，出現(xiàn) SPICE Model Wizard（SPICE模型向?qū)Вυ捒颉?/span>
圖 2
4. 單擊 Next 按鈕。如圖 3 所示，出現(xiàn) SPICE Model Types（SPICE 模型類型）選擇對話框。該對話框內(nèi)提供了可供建模的元器件類型，包括：
a. Diode：二極管。
b. Semiconductor Capacitor：半導體電容。
c. Semiconductor Resistor：半導體電阻。
d. Current-Controlled Switch：電流控制開關。
e. Voltage-Controlled Switch：電壓控制開關。
f. Bipolar Junction Transistor（BJT）：雙極結型晶體管。
g. Lossy Transmission Line：有損傳輸線。
h. Uniform Distributed RC Transmission Line：均勻分布的RC傳輸線。
本次示例中，選擇 Diode 進行演示。
圖 3
5. 單擊 Next 按鈕。如圖 4 所示，出現(xiàn) SPICE Model Implementation（SPICE模型實現(xiàn)）對話框。在該對話框下，提供了兩個選項：
a. Add the Diode SPICE model a new component（添加二極管 SPICE 模型添加到新元件）。
如果選擇此選項，向?qū)⒃诨顒釉韴D圖庫中創(chuàng)建新元件，并將SPICE模型添加到此元件。
b. Add the Diode SPICE model to an existing component（添加二極管 SPICE 模型到現(xiàn)有元件）。
如果選擇此選項，向?qū)PICE模型添加到當前原理圖庫中選擇的活動元件。
圖 4
6. 單擊 Next 按鈕。如圖 5 所示，出現(xiàn)Diode Name and Description（二極管名字和描述）對話框。按如下參數(shù)設置:
a. What name should this diode model have（這個模型的名字是什么）:
【1N4148】
b. Enter a description of the diode（輸入二極管的描述）:
【1N4148 is HighConductance Fast Diode Produced by ONSEMI】
圖 5
7. 單擊 Next 按鈕。如圖 6 所示，出現(xiàn) Diode Characteristics To Be Modelled（所建模二極管的特性）對話框。勾選以下所要創(chuàng)建的二極管模型特性根據(jù)數(shù)據(jù)手冊進行填寫特性數(shù)據(jù)。
a. Forward-bias Current flow（正向偏置電流）；
提取的參數(shù)（IS、N、RS）這些參數(shù)用于描述正向偏置區(qū)域中二極管的DC電流-電壓特性。
b. Reverse-bias Junction Capacitance（反向偏置結電容）；
提取的參數(shù)（CJO、M、VJ）這些參數(shù)用于描述在反向偏置區(qū)域中操作時二極管的電容。
c. Reverse-bias current flow（反向偏置電流）；
提取的參數(shù)（BV、IBV）這些參數(shù)用于描述器件的擊穿后，反向偏置電流。
d. Reverse recovery characteristics（反向恢復特征）；
提取的參數(shù)（TT）該參數(shù)用于模擬二極管的反向恢復時間，同時將二極管從正向偏置切換到反向偏置。
圖 6
7.1 正向偏置的二極管電流參數(shù)設置
單擊 Next 按鈕。如圖 7 所示，出現(xiàn) Forward-bias Diode Current（正向偏置的二極管電流）設置對話框，參照數(shù)據(jù)手冊填寫正向偏置的二極管電流設置對話框，按圖輸入Vd-Id的對應關系。
圖 7
單擊 Next 按鈕。如圖 8 所示，出現(xiàn) Forward-bias Diode Current（正向偏置二極管電流）對話框，可以看到根據(jù)前面的設置，計算得到了下面的參數(shù)值：
e. IS：5.4592E-0009
f. N：1.9646
g. RS：0.6838
圖 8
7.2 反向偏置結電容參數(shù)設置
單擊 Next 按鈕。如圖 9 所示，出現(xiàn) Reverse-bias Junction Capacitance（反向偏置結電容）設置對話框。按照 1N4148 手冊所示，輸入 Vd-Cj 的關系。
圖 9
單擊 Next 按鈕。如圖 10 所示，出現(xiàn) Reverse-bias Junction Capacitance（反向偏置結電容）對話框。根據(jù)前面輸入的Vd-Cj關系，計算得到下面的參數(shù)值：
h. CJO：8.7090E-0013
i. VJ：0.1600
j. M：0.0144。
圖 10
7.3 反向擊穿
單擊 Next 按鈕。如圖 11 所示，出現(xiàn) Reverse Breakdown（反向擊穿）對話框，按如下參數(shù)設置：
k. What is the reverse breakdown voltage（反向擊穿電壓）：100。
l. What is the current at breakdown voltage（在反向擊穿電壓下的電流）：1E-4。
圖 11
如圖 12 所示，出現(xiàn)Reverse Recovery（反向恢復）對話框。按如下參數(shù)設置:
Enter the reverse recovery time of the diode at the point where the forward current is equal to the reverse current（輸入在正偏電流和反偏電流相等點，即 Ir=If 的反向恢復時間）：4E-9。
圖 12
8. 單擊 Next 按鈕。如圖 13 所示，出現(xiàn) The Diode SPICE Model（二極管 SPICE 模型）對話框。在該對話框中，給出根據(jù)設計者輸入的參數(shù)所生成的 SPICE 的模型參數(shù)。
圖 13
9. 單擊 Next 按鈕。如圖 14 所示，出現(xiàn) End of Wizard（向?qū)ЫY束）對話框，表示生成 SPICE 的過程順利完成。
圖 14
10. 單擊 Finish 按鈕。出現(xiàn)對話框，提示保存SPICE模型，將其保存到 my_SPICE_model 目錄下。
圖 15
11. 在原理圖庫中帶有 SPICE 模型的二極管符號創(chuàng)建成功。
三、討論分析
1. SPICE 模型向?qū)Чぞ呤褂镁哂幸欢ň窒扌浴?/span>
使用 Altium Designer 的 SPICE 模型向?qū)Чぞ呖梢愿臃奖愕貏?chuàng)建 SPICE 模型文件，特別是對于一些不太熟悉 SPICE 模型的用戶來說更加友好。同時，該向?qū)Чぞ咭蔡峁┝艘恍┏Ｓ玫?SPICE 模型類型和參數(shù)，可以滿足大部分用戶的需求。
SPICE 模型向?qū)Чぞ邉?chuàng)建 SPICE 模型范圍：
a. Diode：二極管。
b. Semiconductor Capacitor：半導體電容。
c. Semiconductor Resistor：半導體電阻。
d. Current-Controlled Switch：電流控制開關。
e. Voltage-Controlled Switch：電壓控制開關。
f. Bipolar Junction Transistor（BJT）：雙極結型晶體管。
g. Lossy Transmission Line：有損傳輸線。
h. Uniform Distributed RC Transmission Line：均勻分布的RC傳輸線。
然而，由于不同用戶的需求不同，該向?qū)Чぞ呖赡軣o法滿足一些特定用戶的需求。因此，在使用Altium Designer 創(chuàng)建 SPICE 模型時，需要了解其功能和局限性，并根據(jù)實際情況選擇合適的工具和方法。
四、結論
手動創(chuàng)建 SPICE 模型文件，然后手動將其鏈接到所需的原理圖元件可能非常費力。 SPICE 模型向?qū)в兄谕瓿纱巳蝿?。使用SPICE 模型向?qū)В梢愿鶕?jù)用戶獲取的數(shù)據(jù)定義此類設備的特性參數(shù)（直接輸入或從提供的數(shù)據(jù)中提?。詣訉懭肽Ｐ臀募?，該文件鏈接到指定的原理圖元件。
SPICE 模型向?qū)峁┝艘环N方便的半自動化解決方案，可以為一系列模擬設備創(chuàng)建和鏈接 SPICE 仿真模型，這些設備是 SPICE 內(nèi)置的，并且需要鏈接的模型文件。模型的參數(shù)特征是根據(jù)您提供給向?qū)У男畔⒍x的。此信息的范圍取決于您希望為其創(chuàng)建模型的設備類型。從簡單的模型參數(shù)輸入，到制造商的數(shù)據(jù)表或物理設備本身獲得的測量值獲得的設備數(shù)據(jù)的輸入。
