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请注意,在尝试自定义编辑仿真模型之前,用户必须熟悉并了解仿真模型名称与编号之间的关系。这一点在本节中进行了介绍。

元件编号和仿真前缀

原理图符号的前缀或标记的分配规则在某种程度上取决于EDA工具和器件的型号。根据器件的原理图符号它可能具有不同的前缀或标记。例如,单个分立的MOSFET器件可能是Q、M或TR的前缀,而如果它是单片多晶体管阵列的一部分,则可能具有 U 或 IC 的前缀。

原理图符号的Spice前缀的分配规则很严格。这是因为Spice 前缀用于告知仿真器该符号代表哪个电路元素,以及要使用的仿真模型类型。

大多数仿真电路元件的仿真模型采用单行.model语句的形式,但是其中一些模型可能采用多行.subckt子电路定义的形式。

例如,某些MOSFET可以用.model语句描述,在这种情况下,它们的Spice 前缀是M;而许多MOSFET用.subckt描述,这时它们的Spice 前缀是X。因此,无论为原理图符号选择的PCB前缀如何,代表给定电路元素的原理图符号的Spice 前缀必须与在原理图中模拟该电路元素的实例所需的模型类型相匹配。

我们先来看两个MOSFET的模型数据:

Q1,由.model语句建模的BSS123:

* BSS123 
* SRC = BSS123; DI_BSS123; MOSFET N; Enh; 100V 0.170A 1.00ohm
* Diodes
Inc.MOSFET .MODEL DI_BSS123 NMOS(LEVEL = 1 VTO = 1.00 KP = 6.37m GAMMA = 1.24
+ PHI = .75 LAMBDA = 625u RD = 0.140 RS = 0.140
+ IS = 85.0f PB = 0.800 MJ = 0.460 CBD = 19.8p
+ CBS = 23.7p CGSO = 36.0n CGDO = 30.0n CGBO = 124n
* -- Assumes default L = 100U W = 100U --

Q2,由.subckt建模的BSS127S:

* BSS127S
*---------- BSS127S Spice Model ----------
.SUBCKT BSS127S 10 20 30
* TERMINALS: D G S
M1 1 2 3 3 NMOS L = 1E-006 W = 1E-006
RD 10 1 84.22
RS 30 3 0.001
RG 20 2 29
CGS 2 3 1.958E-011
EGD 12 0 2 1 1
VFB 14 0 0
FFB 2 1 VFB 1
CGD 13 14 2E-011
R1 13 0 1
D1 12 13 DLIM
DDG 15 14 DCGD
R2 12 15 1
D2 15 0 DLIM
DSD 3 10 DSUB
.MODEL NMOS NMOS LEVEL = 3 VMAX = 8E+005 ETA = 1E-012 VTO = 3.419
+ TOX = 6E-008 NSUB = 1E+016 KP = 0.127 U0 = 400 KAPPA = 1.044E-015
.MODEL DCGD D CJO = 1.135E-011 VJ = 0.9232 M = 0.9816
.MODEL DSUB D IS = 2.294E-010 N = 1.601 RS = 0.1079 BV = 65
+ CJO = 1.956E-011 VJ = 1.514 M = 0.8171
.MODEL DLIM D IS = 0.0001
.ENDS
*Diodes BSS127S Spice Model v1.0 Last Revised 2012/6/6

在以上两个器件中元件编号均为Q,但是Q1的Spice前缀必须为M,Q2的Spice前缀必须为X。

下表列出了Spice前缀及其相关元素的类型字符:

元素描述 仿真类型 适用类型 应用
A XSpice代码模块 取决于型号 模拟、数字、混合信号
B 行为源和受控源 Source±,Control±
C 电容类 由型号固定,无极性
D 二极管
E 电压控电压源(VCVS) Source±,Control± 线性、非线性
F 电流控制电流源(CCCS) Source±,Vsrcname 线性,Vsrcname用于开关外部电压源
G 压控电流源(VCCS) Source±,Control± 线性、非线性
H 电流控制电压源(CCVS) Source±,Vsrcname 线性,Vsrcname用于开关外部电压源
I 电流源 Source±
J 结型场效应晶体管(JFET) G D S
K 耦合电感(互感器) 考虑绕相相位
L 电感 由型号固定,无极性
M 金属氧化物场效应管(MOSFET) G D S
N GSS数字装置
O 有损传输线 由型号定
P 耦合多股线(CPL) 由型号定
Q 双极结型晶体管(BJT) C B E
R 电阻器 由型号固定,无极性
S 电压控制开关 Switch±、Control±
T 无损传输线 由型号固定
U 均布电阻电容线路 由型号固定
V 电压源 Source±
W 电流控制开关 Switch±,Vsrcname Vsrcname用于开关外部的电压源。
X 子电路 取决于subckt
Y 单有损传输线(TXL) 由型号固定
Z 金属半导体场效应晶体管(MESFET) G D S

有关LTspice中电路元件的更多信息,请参考:http://ltwiki.org/index.php?title=Main_Page

PCB和Spice引脚号

立创EDA的仿真模型中包含了两种不同的引脚编号,它们分别是封装引脚和仿真引脚。

原则上两种引脚是一致的,由于仿真模型数据的特殊性,仿真模型所对应的实际器件的封装引脚会有差异。

  1. 封装引脚:封装引脚是实际器件引脚的编号,它们一般是固定的,以便原理图中器件符号的引脚可以映射到PCB封装的引脚上,从而保证PCB上电气连接的一致性。

  2. 仿真引脚:在Spice中,为了更好的描述器件内部的数据逻辑会将该器件引脚进行定义,这些引脚编号映射到仿真模型或者是对应的子电路中的相应功能。

在这举个具有5个引脚的简单运算放大器进行说明:

在仿真网表中,此类运算放大器的子电路调用可能如下所示:

X1 input feedback vpos vneg output opamp_ANF01

其中,X1是电路中子电路的名称;

input feedback vpos vneg output是电路中调用(即包含)子电路的网络名;

opamp_ANF01是被调用的子电路的名称。

在这里要十分注意子电路中所调用网络名称的引脚顺序是否与Spice仿真模型引脚保持一致。

大多数运算放大器子电路的仿真引脚顺序如下例所示:

*opamp_ANF01 * * Simplified behavioural opamp 
*Node assignments
* noninverting input
* | inverting input
* | | positive supply
* | | | negative supply
* | | | | output
* | | | | |
*spice pin order: 1 2 3 4 5
* | | | | |
.subckt opampANF01 inp inn vcc vee out ; these are the netnames
* used internally to the
* subcircuit.
V=(TANH((V(inp)-V(inn)){Avol}2/(V(vcc)-V(vee)))(V(vcc)-V(vee)) + +(V(vcc)+V(vee)))/2
.ends opampANF01

在仿真模型中子电路调用的模型引脚顺序与子电路.subckt中引脚的顺序完全相同。

因此,在以下四种运放的模型封装引脚与上述例子的子电路引脚排列应该为:

类型A 引脚序号 仿真序号 类型B 引脚序号 仿真序号 类型C 引脚序号 仿真序号 类型D 引脚序号 仿真序号
OUT 1 5 OUT 7 5 OUT 8 5 OUT 14 5
IN- 2 2 IN- 6 2 IN- 9 2 IN- 13 2
IN+ 3 1 IN+ 5 1 IN+ 10 1 IN+ 12 1
V+ 4 3 V+ 4 3 V+ 4 3 V+ 4 3
V- 5 4 V- 11 4 V- 11 4 V- 11 4

实际封装的引脚标号反映了该器件的引脚标号,对于各个运算放大器来说,它们的仿真引脚顺序是一样的。

在实际仿真应用过程中,如果仿真结果与我们想象中的有误差,可以检查下引脚定义是否匹配,有错的地方可以直接在仿真图中修改该器件引脚所对应的仿真编号。


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