1. COMMENT COMMENCER AVEC LES ÉPICES ? (pour débutants)

(URL : http://www.seas.upenn.edu/~jan/spice/spice.guide.html)

Ce document expliquera comment utiliser Spice ou HSpice. Il n'explique pas les commandes Spice. Cela se trouve plus haut dans ce document sous Comment spécifier la topologie du circuit, dans votre manuel ou dans le Guide de l'utilisateur Spice.

Pour exécuter Spice, vous devrez suivre les étapes suivantes :

  • Dessiner un schéma du circuit (peut être sauté)
  • Créer un fichier d'entrée
  • Exécuter le programme
  • Regardez le fichier de sortie et imprimez les résultats

 

3.1 Créer un fichier d'entrée pour Spice - Exemple

Nous allons d'abord expliquer comment utiliser PSpice sans éditeur de schéma (voir l'amorce PSpice pour savoir comment utiliser l'éditeur de schéma).

  1. Dessinez un schéma du circuit, numérotez les nœuds et identifiez tous les éléments. Notez que le nœud commun (masse) porte toujours le numéro "0".

Un circuit d'échantillonnage est donné ci-dessous.

Figure 1

Nous sommes intéressés par les tensions v12, v2 et le courant i4 lorsque la tension d'entrée vin est égale à 10V. Nous voulons aussi trouver la tension et la résistance équivalente de Thevenin vues par les bornes ab.

De plus, nous aimons régler la tension d'entrée entre 0 et 20 V par pas de 2V et imprimer et tracer v12, vo, v2 et i4 en fonction de vin.

Notez que nous avons inséré une source de tension continue, VMEAS, de valeur zéro, afin de pouvoir mesurer le courant i4.

  1. Créez le fichier d'entrée (fichier source) pour PSpice.

Le fichier source a besoin de l'extension (généralement ".cir") dans son nom. Pour une description des données, de la commande et de l'instruction de sortie, voir "Comment spécifier la topologie du circuit" plus haut dans ce document, le manuel Spice ou le manuel scolaire.

Créez le fichier d'entrée avec n'importe quel éditeur, comme Emacs, Microsoft editor, Word perfect, NotePad sous Windows, etc. Sauvegardez-le sur le lecteur c : ou sur votre disque sur le lecteur a :. Si vous le stockez sur le lecteur c: :, placez-le dans un sous-répertoire (ex. c:\users\filename.cir ; le sous-répertoire est requis pour la version de PSpice qui tourne sur le disque dur dans les laboratoires du PC et se trouve sur le lecteur h :). Enregistrez le fichier sous forme de fichier texte (si vous utilisez un traitement de texte tel que MS Word).

Exemple : c:\users\exemple1.cir

EXEMPLE PSpice

VIN 1 0 DC 10

F1 0 3 VMEAS 0,5

VMEAS 4 0 DC 0

R1 1 2 1K

R2 2 3 10K

R3 1 3 15K

R4 2 4 4 40K

R5 3 0 50K

.OP.TF V(3,0) VIN

.DC VIN 0 20 2

.PRINT DC V(1,2) V(2,4) I(VMEAS)

.PLOT DC V(1,2) V(2,4)

.PLOT DC I(VMEAS)

.END

Notes :

  1. La première ligne est une ligne de titre et peut être n'importe quoi. Il ne peut pas être omis.
  2. La dernière ligne doit être l'instruction .END.
  3. Vous pouvez insérer des lignes de commentaire. Chaque fois qu'une ligne commence par un "*", PSpice ignore toute la ligne. L'utilisation d'un "*" est également pratique pour bloquer une ligne de commande.
  4. Vous pouvez utiliser des lettres majuscules ou minuscules.
  5. N'oubliez pas d'ajouter un retour chariot après l'instruction .END

Épice de course

Une fois dans PSpice, déroulez le menu Fichier en haut de l'écran et sélectionnez "Ouvrir". Le système vous demande le nom du fichier. Tapez le nom du fichier du circuit que vous avez créé auparavant. Par exemple : c:\users\example1.cir

Une fenêtre apparaîtra vous indiquant que le programme Spice est en cours d'exécution, ou que la simulation a été effectuée avec succès, ou que des erreurs ont été détectées. Cliquez sur le bouton "OK".

4. PSPICE avec Capture

5. HSPICE

5.1 Exécuter HSPICE

Vous pouvez exécuter HSPICE sur Eniac (Sun Sparc), qui est fondamentalement le même programme que PSpice, à l'exception de l'éditeur Schematic et Probe. L'avantage d'utiliser HSpice sur Eniac est que vous pouvez l'exécuter depuis votre chambre via une connexion modem ou via ResNet. De plus, il est livré avec une interface graphique conviviale et puissante (gsi) à condition que vous ayez accès à un terminal x-terminal.

Tout d'abord, vous devez créer le fichier d'entrée qui contient les données, les instructions de contrôle et de sortie de la même manière que pour PSpice. Le format et les commandes sont identiques. Vous pouvez créer ce fichier d'entrée avec n'importe quel éditeur. Une fois que vous avez le fichier d'entrée, vous pouvez exécuter HSpice en tapant la commande suivante à l'invite unix,

     hspice inputfilename

 

hspice nom du fichier d'entrée  dans lequel le fichier d'entrée est le nom de votre fichier d'entrée. La sortie s'affiche à l'écran. Vous pouvez également stocker la sortie de HSPice dans un fichier de sortie, comme suit,

     hspice inputfile > outputfile

Pour visualiser le fichier de sortie, utilisez votre éditeur préféré. Le fichier peut être imprimé comme tout autre document :

     lpr -w80 fichier de sortie

Notez que HSpice ne donne pas les tensions continues à moins que vous n'ayez spécifié un certain type d'analyse, comme par exemple.TRAN, ou.AC (Spice fait automatiquement une analyse continue avant de faire une analyse transitoire ou AC). Ainsi, si vous n'êtes intéressé que par les tensions continues dans HSpice, vous devez spécifier l'option .OP, ou l'option .DC.

5.2 Particularités de HSPICE

HSpice a de nombreuses capacités. Si vous avez l'intention d'utiliser la simulation HSpice pour circuits intégrés, vous devrez en utiliser un grand nombre. Veuillez consulter le manuel du MetaSoftware (disponible auprès du DSL, salle 100M). Voici quelques-unes de ces caractéristiques.

      a. Expressions mathématiques dans Hspice

HSPICE supporte quelques fonctions mathématiques qui peuvent être utilisées pour conditionner n'importe quelle variable de sortie. Le format général suivant devrait être utilisé pour toutes les expressions :

.print varname=PAR('sqrt(v3)')

Ceci demande à HSPICE d'imprimer la racine carrée de la tension "v3" et de lui attribuer le nom de la variable varname. Les résultats se trouvent dans le fichier de sortie ainsi que dans gsi sous le champ'plot' de l'impression. Outre la racine carrée, d'autres fonctions utiles telles que log(), sin() et tan() sont supportées. Consultez le manuel HSPICE pour une liste complète.

      b. Noms des nœuds.

Au lieu d'utiliser des numéros de nœud, vous pouvez utiliser des noms de nœud dans le fichier d'entrée. Cela rend les fichiers beaucoup plus faciles à lire. Les mêmes noms apparaîtront dans le fichier de sortie et dans l'affichage graphique.

5.3 Sortie graphique : gsi

Si vous avez accès à un terminal x-window, la sortie peut également être visualisée graphiquement à l'aide du programme gsi. Pour utiliser la représentation graphique, vous devez inclure la mention "option post" dans le fichier d'entrée. Ceci créera un fichier *.sw# (pour l'analyse du.sweep) ou *.tr# (pour l'analyse transitoire) qui contient les résultats de simulation dans un format qui peut être interprété par gsi.

Pour exécuter gsi, tapez "gsi inputfilename". Toutes les tensions des nœuds seront sauvegardées pour un affichage ultérieur. Dans le cas où vous avez un grand circuit et que vous n'avez pas besoin de regarder tous les nœuds, vous pouvez réduire la taille du fichier en spécifiant les tensions des nœuds à enregistrer. Ceci est fait par l'option ". post probe ", suivie de la commande ".print nodenames ". Cette dernière commande est identique à celle que vous utilisez pour spécifier les tensions de noeud ou les courants que vous voulez que Spice enregistre.

Voici un exemple du fichier d'entrée, avec l'option .post pour gsi.

exemple hspice avec gsi entrée vin 0 dc 10 f1 0 sortie vmeas 0.5 vmeas 4 0 dc 0

r1 entrée 2 1k

r2 2 sortie 10k

r3 entrée 3 15k

r4 2 4 4 40k

r5 sortie r5 0 50k

.tf output vin

.dc vin 0 20 2

.option post

*.print dc v(1,2) v(2,4) i(vmeas)

*.plot dc v(1,2) v(2,4) i(vmeas)

.fin

Pour voir la sortie graphique, tapez gsi example1 (si vous êtes sur un terminal x-window ; si vous n'êtes pas familier avec x-windows, consultez CETS). La sortie gsi est indiquée sur la figure suivante. Après avoir tapé "gsi", deux fenêtres s'ouvrent.

La partie supérieure vous permet de sélectionner les variables à afficher. Après avoir sélectionné le "type" des variables (tensions, courant, etc.) et les "courbes" à afficher, cliquez sur le bouton "Dessiner". Les courbes seront affichées dans la deuxième fenêtre (fenêtre Graphique).

Vous pouvez sélectionner le nombre de panneaux en allant dans le menu "Panneaux" et en sélectionnant le nombre de panneaux. Il y a plusieurs options et manipulations que vous pouvez incorporer (voir Caractéristiques de gsi ci-dessous).

Caractéristiques de la gsi

Dans la fenêtre Graphique, vous avez un certain nombre d'options intéressantes. Le menu de mesure vous permet d'utiliser les curseurs. Pour effectuer un zoom avant/arrière, cliquez sur le bouton droit de la souris et sélectionnez l'une des commandes de zoom. Puis, avec le bouton gauche, tracez une courte ligne pour indiquer ce que vous voulez zoomer.

Pour effacer un tableau de bord, cliquez avec le bouton droit de la souris et sélectionnez "Effacer".

L'impression peut se faire en allant dans le menu "Imprimer". La commande d'impression écrira la sortie graphique dans un fichier (étiqueté sous le nom de fichier.gr#)) qui pourra être imprimé plus tard (en utilisant la commande lpr).

Les expressions mathématiques peuvent aussi être tracées. Dans la fenêtre supérieure, vous verrez une petite boîte appelée expression. Vous pouvez taper des expressions mathématiques telles que des additions, des multiplications, des carrés, etc. de graphiques. A titre d'exemple, calculons la puissance dans une résistance (puissance = i(vmeas)*v(2)). Pour afficher l'expression, sélectionnez l'expression dans la fenêtre "Types" et "puissance" dans la fenêtre "Courbes". Ensuite, cliquez sur le bouton "Dessiner".

Erreurs les plus courantes

  • 1. Dactylographie dans le fichier source : mauvais numéro de nœud, mauvaises unités (ex. la valeur d'un condensateur de 12 picofarad, incorrectement spécifié comme 12, au lieu de 12p.)
  • 2. Confondre M pour méga au lieu de MEG : une résistance de 5 mégaohms doit être spécifiée comme 5MEG et non 5M. (M ou m signifie milli).
  • 3. En tapant la lettre O à la place du chiffre 0 (zéro comme dans 10)
  • 4. Omettre le dernier retour chariot après l'instruction .END.

Si Spice ne fonctionne pas.

1. Vérifiez d'abord que /cad/bin est dans votre chemin. Si ce n'est pas le cas, vous devez modifier le chemin d'accès à l'instruction dans votre fichier d'initialisation shell pour inclure /cad/bin.).

2. Exécuter hspice sur eniac à partir d'un X-TERMINAL qui fonctionne sur un ordinateur différent d'eniac (disons hobo dans le domaine EE) :

  • Connectez-vous à hobo.ee (auquel l'écran est connecté) et tapez :

           xhost eniac.seas.upenn.edu.xhost eniac.seas.upenn.edu

  • Connectez-vous à eniac et tapez :

           rsh eniac.seas.upenn.edu ; une fois sur type eniac : setenv AFFICHAGE hobo.ee:0.0

 RÉFÉRENCES

  1. SPICE, A Guide to Circuit Simulation and Analysis Using PSpice, 3e édition, P. Tuinenga, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1995. Ce livre est livré avec un disque IBM-PC 3.5 avec la version PSpice Student.
  2. Capture schématique avec MicroSim PSpice, 3e édition, Marc. E. Herniter, Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J., 1998. Ce livre est livré avec un CD contenant une version d'évaluation de PSpice.
  3. MicroSim PSpice with Circuit Analysis, 2e édition, F. Monssen, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1998.
  4. MicroSim PSpice for Windows, Vol. I et II, R. W. Goody, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1998.
  5. Spice for Circuits and Electronics Using PSpice, 2e édition, M. H. Rashid, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1995. Ce livre est livré avec une carte détachable pour commander un disque avec la version PSpice Student (disponible pour PC et MAC). Le coût du disque est d'environ 7,50 $ à 15,50 $.
  6. Computer-Aided Circuit Analysis Using PSpice, 2e édition, W. Banzhaf, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1992. 
  7. Hands On PSpice,"J.G. Gottling, Houghton Mifflin Co., MA, 1995
  8. The Spice Book, A. Vladimirescu, John Wiley & Sons, New York, NY, 1994
  9. Semiconductor Device Modeling with Spice, 2e édition, G. Massobrio et P. Antognetti, McGraw-Hill, NY, 1993.
  10. Mosfet Modeling with Spice, D. Foty, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1997.
  11. Macromodelage avec Spice, J.A. Connelly/P. Choi, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1992
  12. Inside SPICE, Surmonter les obstacles de la simulation de circuit, R. M. Kielkowski, MacGraw-Hill, Inc, New York, 1994.
  13. SPICE, Practical Device Modeling, R. W. Kielkowski, McGraw-Hill, Inc, New York, 1995.
  14. Introduction to PSpice, A Supplement to Electric Circuits, 4e édition, par J. W. Nilsson et Susan A. Reidel, Addison-Wesley Publ. Compagnie, Reading, MA, 1993
  15. Spice, par G. Roberts et A. Sedra, Oxford University Press, 1997, 2e édition.
  16. Manuel de l'utilisateur HSPice, Meta-Software, Inc, Campbell, CA
  17. Guide de l'utilisateur PSpice, MicroSim Corporation, Irvine, CA
  18. Guide de l'utilisateur SPICE

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Jan Van der Spiegel [email protected]

Créé le 30 septembre 1995 ; mis à jour le 3 décembre 2001

Translated by Rutherd Barn
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