回路部品

このチュートリアルは決して網羅的なものではなく、SPICE言語の要素のすべての説明はここに要約された形式で文書化されていることを忘れないでください。 SPICEは非常に有能なソフトウェアであり、多くのオプションがあります。ここでは、そのうちのいくつかについてのみ説明します。 すべて SPICEソースファイルのコンポーネントは、主にそれぞれの行の最初の文字で識別されます。識別文字に続く文字は、特定のタイプの1つのコンポーネントを同じタイプの別のコンポーネント（r1、r2、r3、rload、rpullupなど）と区別するために使用され、特定の命名規則に従う必要はありません。コンポーネント識別文字と識別名の両方で8文字を超える文字が使用されています。たとえば、「プルダウン」抵抗と「プルダウン」抵抗を使用してデジタル回路をシミュレートしているとします。名前 rpullup 7文字の長さなので有効です。名前 rpulldown ただし、長さは9文字です。これにより、SPICEがネットリストを解釈するときに問題が発生する可能性があります。ソースファイルに同様の名前のコンポーネントが他にない場合は、実際には合計8文字を超えるコンポーネント名を使用することができます。 SPICEは、各行の最初のフィールドの最初の8文字にのみ注意を払うため、 rpulldown 実際には rpulldow として解釈されます 末尾の「n」は無視されます。したがって、最初のフィールドに最初の8文字が含まれる他の抵抗器は、SPICEによって、2回定義された同じ抵抗器と見なされ、エラーが発生します（つまり、 rpulldown1 および rpulldown2 同じ名前、 rpulldow として解釈されます ）。 SPICEは大文字と小文字を無視するため、 r1 であることにも注意してください。 および R1 SPICEによって同じものとして解釈されます。 SPICEでは、コンポーネント値を指定する際にメトリックプレフィックスを使用できます。これは非常に便利な機能です。ただし、SPICEで使用されるプレフィックス規則は、主にネットリストが標準のASCII文字に制限され（プレフィックス「micro」のµなどのギリシャ文字を除外）、SPICEで大文字と小文字が区別されないため、標準のメートル記号とは多少異なります。したがって、「m」（「milli」の標準記号）と「M」（「Mega」の標準記号）は同じように解釈されます。 SPICEネットリストで使用されるプレフィックスの例を次に示します。 r1 1 0 2t （抵抗R ₁ 、2t =2テラオーム=2TΩ） r2 1 0 4g （抵抗R ₂ 、4g =4ギガオーム=4GΩ） r3 1 0 47meg （抵抗R ₃ 、47メガ=47メガオーム=47MΩ） r4 1 0 3.3k （抵抗R ₄ 、3.3k =3.3キロオーム=3.3kΩ） r5 1 0 55m （抵抗R ₅ 、55m =55ミリオーム=55mΩ） r6 1 0 10u （抵抗R ₆ 、10u =10マイクロオーム10µΩ） r7 1 0 30n （抵抗R ₇ 、30n =30ナノオーム=30nΩ） r8 1 0 5p （抵抗R ₈ 、5p =5ピコオーム=5pΩ） r9 1 0 250f （抵抗R ₉ 、250f =250フェムトオーム=250fΩ）コンポーネント値の指定には、科学的記数法も使用できます。例： r10 1 0 4.7e3 （抵抗R ₁₀ 、4.7e3 =4.7 x 10 ³ オーム=4.7キロオーム=4.7kΩ） r11 1 0 1e-12 （抵抗R ₁₁ 、1e-12 =1 x 10 ^-12 オーム=1ピコオーム=1pΩ）単位（オーム、ボルト、ファラッド、ヘンリーなど）は、指定されているコンポーネントのタイプによって自動的に決定されます。 SPICEは、上記のすべての例がすべて抵抗器（r1、r2、r3、..。）であるため、「オーム」であることを「認識」しています。それらがコンデンサの場合、値は「ファラッド」、インダクタの場合は「ヘンリー」などと解釈されます。

受動部品

コンデンサ

一般的な形式：c [name] [node1] [node2] [value] ic =[初期電圧]例1：c1 12 33 10u例2：c1 12 33 10u ic =3.5 

コメント： 「初期条件」（ ic = ）変数は、ボルト単位のコンデンサの電圧です。 DC分析の開始時。これはオプションの値であり、指定されていない場合、開始電圧はゼロと見なされます。コンデンサの開始電流値は、 .tran の場合にのみSPICEによって解釈されます。 分析オプションが呼び出されます（「 uic 」オプション）。

インダクタ

一般的な形式：l [name] [node1] [node2] [value] ic =[initial current]例1：l1 12 33 133m例2：l1 12 33 133m ic =12.7m 

コメント： 「初期条件」（ ic = ）変数は、アンペアの単位でのインダクタの電流です。 DC分析の開始時。これはオプションの値であり、指定されていない場合、開始電流はゼロと見なされます。インダクタの開始電流値は、.tran分析オプションが呼び出された場合にのみSPICEによって解釈されます。

インダクタ結合（トランス）

一般的な形式：k [name] l [name] l [name] [カップリングファクター]例1：k1 l1 l2 0.999 

コメント： SPICEは、0から1（非包括的）の間の結合係数値のみを許可します。0は結合がないことを表し、1は完全な結合を表します。結合インダクタ（l1、l2またはl2、l1）を指定する順序は関係ありません。

抵抗器

一般的な形式：r [name] [node1] [node2] [value]例：rload 23 15 3.3k 

コメント： ご参考までに、SPICEには抵抗の消費電力定格の宣言はありません。すべてのコンポーネントは破壊できないと見なされます。実生活だけがこれほど寛容だったら！

アクティブコンポーネント

すべての半導体コンポーネントは、「 .model 」という単語で始まる行に電気的特性が記述されている必要があります。 」は、デバイスがどのように動作するかをSPICEに正確に伝えます。 .model で明示的に定義されていないパラメータはすべて カードはデフォルトでSPICEで事前にプログラムされた値になります。ただし、 .model カード必須 含まれ、少なくともモデル名とデバイスタイプ（d、npn、pnp、njf、pjf、nmos、またはpmos）を指定します。

ダイオード

一般的な形式：d [name] [anode] [cathode] [model]例：d1 1 2 mod1 

ダイオードモデル：

一般的な形式：.model [modelname] d [parmtr1 =x] [parmtr2 =x]。 。 。例：.model mod1 d例：.model mod2 d vj =0.65 rs =1.3 

ダイオードパラメータ

パラメータ定義： は =アンペア単位の飽和電流 rs =接合抵抗（オーム） n =排出係数（単位なし） tt =通過時間（秒） cjo =ファラッド単位のゼロバイアス接合容量 vj =接合電位（ボルト） m =グレーディング係数（単位なし） eg =電子ボルト単位の活性化エネルギー xti =飽和-現在の温度指数（単位なし） kf =フリッカーノイズ係数（単位なし） af =フリッカーノイズ指数（単位なし） fc =順バイアス枯渇容量係数（単位なし） bv =逆方向降伏電圧（ボルト） ibv =ブレークダウン電圧での電流（アンペア）コメント： モデル名は必須 数字ではなく文字で始まります。たとえば、1N4003整流ダイオードのモデルを指定する場合、モデル名に「1n4003」を使用することはできません。代わりに「m1n4003」を使用することもできます。

トランジスタ、バイポーラ接合-BJT

一般的な形式：q [name] [collector] [base] [emitter] [model]例：q1 2 3 0 mod1 

BJTトランジスタモデル：

一般的な形式：.model [modelname] [npnまたはpnp] [parmtr1 =x]。 。 。例：.model mod1 pnp例：.model mod2 npn bf =75 is =1e-14 

上記のモデル例は非常に非特異的です。実際のトランジスタを正確にモデル化するには、より多くのパラメータが必要です。人気のある2N2222および2N2907トランジスタ（「 + 」）について、これら2つの例を見てください。 ”）文字は、テキストエディタで1行（カード）を2行以上に分割する場合に、SPICEの行継続マークを表します。

例：.model m2n2222 npn is =19f bf =150 vaf =100 ikf =.18 + ise =50p ne =2.5 br =7.5 var =6.4 ikr =12m + isc =8.7p nc =1.2 rb =50 re =0.4 rc =0.4 cje =26p + tf =0.5n cjc =11p tr =7n xtb =1.5 kf =0.032f af =1 

例：.model m2n2907 pnp is =1.1p bf =200 nf =1.2 vaf =50 + ikf =0.1 ise =13p ne =1.9 br =6 rc =0.6 cje =23p + vje =0.85 mje =1.25 tf =0.5n cjc =19p vjc =0.5 + mjc =0.2 tr =34n xtb =1.5 

パラメータ定義： は =アンペア単位の輸送飽和電流 bf =理想的な最大フォワードベータ（単位なし） nf =順方向電流放出係数（単位なし） vaf =順方向初期電圧（ボルト） ikf =アンペアでのフォワードベータ大電流ロールオフのコーナー ise =アンペア単位のB-Eリーク飽和電流 ne =B-E漏れ排出係数（単位なし） br =理想的な最大リバースベータ（単位なし） nr =逆電流放出係数（単位なし） bar =逆初期電圧（ボルト） ikr ikr =アンペアでの逆ベータ大電流ロールオフのコーナー isc isc =ア​​ンペア単位のB-Cリーク飽和電流 nc =B-C漏れ放出係数（単位なし） rb =ゼロバイアスベース抵抗（オーム） irb =ベース抵抗の中間値の電流（アンペア） rbm =オーム単位の大電流での最小ベース抵抗 re =オーム単位のエミッタ抵抗 rc =コレクター抵抗（オーム） cje =ファラッドのB-Eゼロバイアス空乏容量 vje =ボルト単位のB-Eビルトイン電位 mje =B-Eジャンクション指数因子（単位なし） tf =理想的な前方通過時間（秒） xtf =通過時間のバイアス依存性の係数（単位なし） vtf =通過時間に対するB-C電圧の依存性（ボルト単位） itf =通過時間に対する大電流パラメータの影響（アンペア ptf ） =f =1 /（通過時間）（2）（pi）Hzでの過剰位相、度単位 cjc =ファラッド単位のB-Cゼロバイアス空乏容量 vjc =ボルト単位のB-Cビルトイン電位 mjc =B-Cジャンクション指数因子（単位なし） xjcj =ベースノードに接続されたB-C空乏容量の割合（単位なし） tr =秒単位の理想的な逆通過時間 cjs =ファラッド単位のゼロバイアスコレクタ-基板容量 vjs =基板接合部のビルトイン電位（ボルト単位） mjs =基質接合指数因子（単位なし） xtb =順方向/逆方向のベータ温度指数 eg =電子ボルト単位の輸送飽和電流に対する温度効果のエネルギーギャップ xti =輸送飽和電流への影響の温度指数（単位なし） kf =フリッカーノイズ係数（単位なし） af =フリッカーノイズ指数（単位なし） fc =順バイアス枯渇容量式係数（単位なし）コメント： ダイオードの場合と同様に、特定のトランジスタタイプに付けられたモデル名は必須 数字ではなく文字で始まります。そのため、上記の2N2222タイプと2N2907タイプのBJTの例では、それぞれ「m2n2222」と「q2n2907」という名前が付けられています。ご覧のとおり、SPICEではトランジスタの特性を非常に詳細に指定できます。上記のプロパティの多くは、電子工学の初心者の学生の範囲と関心をはるかに超えており、SPICEがBJTトランジスタをモデル化するために使用する方程式を知っていることを除けば有用ではありません。 SPICEでのトランジスタモデリングについて詳しく知りたい場合は、AndreiVladimirescuの The Spice Book などの他の書籍を参照してください。 （ISBN 0-471-60926-9）。

JFET、接合型電界効果トランジスタ

一般的な形式：j [name] [drain] [gate] [source] [model]例：j1 2 3 0 mod1 

JFETトランジスタモデル：

一般的な形式：.model [modelname] [njfまたはpjf] [parmtr1 =x]。 。 。例：.model mod1 pjf例：.model mod2 njf lambda =1e-5 pb =0.75 

パラメータ定義： vto =しきい値電圧（ボルト）ベータ =アンペア/ボルト単位の相互コンダクタンスパラメータ ² ラムダ =1 /ボルト単位のチャネル長変調パラメータ rd =オーム単位のドレイン抵抗 rs =オーム単位のソース抵抗 cgs =ファラッド単位のゼロバイアスG-S接合容量 cgd =ファラッド単位のゼロバイアスG-D接合容量 pb =ゲート接合部の電位（ボルト） is =アンペア単位のゲート接合飽和電流 kf =フリッカーノイズ係数（単位なし） af =フリッカーノイズ指数（単位なし） fc =順バイアス枯渇容量係数（単位なし）

MOSFET、トランジスタ

一般的な形式：m [名前] [ドレイン] [ゲート] [ソース] [基板] [モデル]例：m1 2 3 0 0 mod1 

MOSFETトランジスタモデル：

一般的な形式：.model [モデル名] [nmosまたはpmos] [parmtr1 =x]。 。 。例：.model mod1 pmos例：.model mod2 nmos level =2 phi =0.65 rd =1.5例：.model mod3 nmos vto =-1（枯渇）例：.model mod4 nmos vto =1（拡張）例：.model mod5 pmos vto =1（枯渇）例：.model mod6 pmos vto =-1（拡張）

コメント： エンハンスメントモードとデプレッションモード（デプレッションエンハンスメントモードとも呼ばれます）トランジスタを区別するために、モデルパラメータ「 vto 」（ゼロバイアスしきい値電圧）を指定する必要があります。デフォルト値はゼロですが、Pチャネルトランジスタの正の値（たとえば+1ボルト）またはNチャネルトランジスタの負の値（-1ボルト）は、そのトランジスタが空乏であることを指定します。 （別名枯渇-強化 ）モード 端末。逆に、Pチャネルトランジスタの負の値またはNチャネルトランジスタの正の値は、そのトランジスタが拡張モードであることを指定します。 端末。エンハンスメントモードトランジスタは通常はオフのデバイスであり、ゲート電圧を印加してオンにする必要があることに注意してください。デプレッションモードトランジスタは通常「オン」ですが、「ピンチオフ」するだけでなく、ゲート電圧を印加することでドレイン電流をより高いレベルに高めることができるため、「デプレッションエンハンスメント」MOSFETの代替指定です。 「 vto 」パラメータは、MOSFET導通のしきい値ゲート電圧を指定します。

ソース

AC正弦波電圧源（.acカードを使用して周波数を指定する場合）：

一般的な形式：v [名前] [+ノード] [-ノード] ac [電圧] [フェーズ] sin例1：v1 1 0 ac 12 sin例2：v1 1 0 ac 12240 sin（12V∠240 
 o 
 ）

コメント： AC電圧源を指定するこの方法は、互いに異なる位相角で、ただしすべて同じ周波数で複数の電源を使用している場合にうまく機能します。同じ回路内の異なる周波数でソースを指定する必要がある場合は、次の方法を使用する必要があります。 AC正弦波電圧源（周波数を指定するために.acカードを使用しない場合）：

一般的な形式：v [名前] [+ノード] [-ノード] sin（[オフセット] [電圧] + [周波数] [遅延] [減衰係数]）例1：v1 1 0 sin（0 12 60 0 0）

パラメータ定義：オフセット =DCバイアス電圧、指定された電圧でAC波形をオフセットします。 電圧 =波形のピークまたはクレストのAC電圧値。 頻度 =ヘルツ単位の周波数。 遅延 =時間遅延、または波形の位相オフセット（秒単位）。 ダンピングファクター =減衰する振幅の波形を作成するために使用される図。 コメント： AC電圧源を指定するこの方法は、互いに異なる周波数の複数の電源を使用している場合にうまく機能します。ただし、位相シフトを表すには注意が必要ですが、遅延を使用する必要があります。 要素。 DC電圧源（.dcカードを使用して電圧を指定する場合）：

一般的な形式：v [name] [+ node] [-node] dc例1：v1 1 0 dc 

コメント： SPICEの出力電圧を したくない場合 ノード0を参照するには、 .dc を使用する必要があります 分析オプション。このオプションを使用するには、この方法でDCソースの少なくとも1つを指定する必要があります。 DC電圧源（電圧を指定するために.dcカードを使用しない場合）：

一般的な形式：v [名前] [+ノード] [-ノード] dc [電圧]例1：v1 1 0 dc 12 

コメント： ここで注目すべきことは何もありません！ パルス電圧源

一般的な形式：v [name] [+ node] [-node] pulse（[i] [p] [td] [tr] + [tf] [pw] [pd]）

パラメータ定義： i =初期値 p =パルス値 td =遅延時間（秒単位のすべての時間パラメーター） tr =立ち上がり時間 tf =立ち下がり時間 pw =パルス幅 pd =期間

例1：v1 1 0パルス（-3 3 0 0 0 10m 20m）

コメント： 例1は、-3〜 + 3ボルトで振動する完全な方形波で、立ち上がり時間と立ち下がり時間はゼロ、周期は20ミリ秒、デューティサイクルは50％です（+3ボルトで10ミリ秒、次に-3ボルトで10ミリ秒）。 。 AC SINEWAVE電流源（.acカードを使用して周波数を指定する場合）：

一般的な形式：i [name] [+ node] [-node] ac [current] [phase] sin例1：i1 1 0 ac 3 sin（3 amps）例2：i1 1 0 ac 1m 240 sin（ 1mA∠240
 o 
 ）

コメント： ここ（および次の例）では、AC電圧源と同じコメントが適用されます。 AC SINEWAVE電流源（周波数を指定するために.acカードを使用しない場合）：

一般的な形式：i [name] [+ node] [-node] sin（[offset] + [current] [freq] 0 0）例1：i1 1 0 sin（0 1.5 60 0 0）

>

DC電流源（.dcカードを使用して電流を指定する場合）：

一般的な形式：i [name] [+ node] [-node] dc例1：i1 1 0 dc 

DC電流源（電流を指定するために.dcカードを使用しない場合）：

一般的な形式：i [name] [+ node] [-node] dc [current]例1：i1 1 0 dc 12 

コメント： すべての本で、DC電流源に与えられた最初のノードは正のノードであると書かれていますが、それは私が実際に見つけたものではありません。実際には、SPICEのDC電流源は、電圧源（バッテリー）が負の場合と同じ方向に電流を押し出します。 最初に指定されたノード。 パルス電流源

一般的な形式：i [name] [+ node] [-node] pulse（[i] [p] [td] [tr] + [tf] [pw] [pd]）

パラメータ定義： i =初期値 p =パルス値 td =遅延時間 tr =立ち上がり時間 tf =立ち下がり時間 pw =パルス幅 pd =期間

例1：i1 1 0パルス（-3m 3m 0 0 0 17m 34m）

コメント： 例1は、-3mAと+ 3mAの間で振動する完全な方形波で、立ち上がり時間と立ち下がり時間はゼロ、周期は34ミリ秒、デューティサイクルは50％です（17ミリ秒で+3 mA、次に17ミリ秒で-3 mA ）。 電圧源（依存）：

一般的な形式：e [name] [out + node] [out-node] [in + node] [in-node] + [gain]例1：e1 2 0 1 2 999k 

コメント： 従属電圧源は、オペアンプのシミュレーションに最適です。例1は、このようなソースを電圧フォロワとして使用するように構成し、反転入力を出力（ノード2）に接続して負帰還し、非反転入力をノード1に入力する方法を示しています。ゲインは任意の高い値に設定されています。 999,000の。ただし、注意点が1つあります。SPICEは依存ソースの入力を負荷として認識しないため、独立電圧源の入力にのみ接続されている電圧ソースは「オープン」と解釈されます。詳細については、オペアンプ回路の例を参照してください。 現在のソース（依存）：