电路模拟器

应用介绍

电路模拟器，你是否为初中物理的电路而烦恼，用了这款软件你就可以，随时随地的理解电路，你还在等什么快来下载吧。

SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis，以集成电路为重点的模拟程序）模拟器最初于20世纪70年代在伯克利开发完成[Nagel75]，能够求解描述晶体管、电阻、电容以及电压源等分量的非线性微分方程。SPICE模拟器提供了许多对电路进行分析的方法，但是数字VLSI电路设计者的主要兴趣却只集中在直流分析（DC analysis）和瞬态分析（transient analysis）两种方法上，这两种分析方法能够在输入固定或者实时变化的情况下对结点的电压进行预测。SPICE程序最初是使用FORTRAN语言编写的，所以SPICE具有其自身的一些相关特点，尤其是在文件格式方面与FORTRAN有很多相似之处。现在，大多数平台都可以得到免费的SPICE版本，但是，往往只有商业版本的SPICE才具有更强的数值收敛性。尤其是HSPICE，其在工业领域的应用非常广泛，就是因为其具有很好的收敛性，能够支持最新的器件以及互连模型，同时还提供了大量的增强功能来评估和优化电路。PSPICE也是一个商业版本，但是其有面向学生的限制性免费版本。

虽然各种SPICE模拟器的细节随着版本和操作平台的不同而各不相同，但是所有版本的SPICE都是这样工作的：读入一个输入文件，生成一个包括模拟结果、警告信息和错误信息的列表文件。因为以前输入文件曾经是以打孔卡片盒的方式提供给主机的，所以人们常常称输入文件为SPICE“卡片盒（deck）”，输入文件中的每一行都是一张“卡片”。输入文件包含一个由各种组件和结点组成的网表。当然，输入文件也包含了一些模拟选项，分析指令以及器件模型。网表可以通过手工的方式输入，也可以从电路图或者CAD工具的版图（layout）中提取。

一个好的SPICE“卡片盒”就好像是一段好的软件代码，必须具有良好的可读性、可维护性以及可重用性。适当地插入一些注释和空白间隔有助于提高“卡片盒”的可读性。一般情况下，书写SPICE“卡片盒”的最好方法就是：先找一个功能完备、正确的“卡片盒”范例，然后在此基础上对其进行修改。

电路模拟瞬态分析

瞬态分析是电路模拟器提供的一种重要功能，而电路试验板却不能提供这一功能。瞬态分析用于确定某个电路节点在加电或其他某一起始点之后所发生的瞬时变化。瞬态分析功能通常包括严格的数学运算和对边界条件的定义。实验室用的电路试验板难以模拟瞬态条件，并且通常还需要使用数字示波器、存储示波器（storage scope）或其他一些数据记录设备。电路模拟器却能够相对容易地完成这一任务，并且允许精确地确定初始条件和分析起始及结束的时间。瞬态分析功能可以精确地绘制出电压和电流在指定时间内的变化图表。

电路模拟傅里叶分析

傅里叶级数分析是另一种关键的电路模拟工具。傅里叶理论认为非正弦周期函数都可以用一个DC元件描述为一些正弦和余弦函数。通过进行这种类型的分析，就可以确定构成任何电路节点中复杂波形的正弦和余弦元件。这些信息使电路设计人员能够了解信号中的谐波频率（harmonic frequency）及其相对振幅。这样，就可以帮助设计人员滤除不必要的信号，因为电路设计人员可以确定信号的频率和可能的信号源。此外，许多电路模拟器还可以使用傅里叶分析功能来计算总谐波失真度（total harmonic distortion，THD）。

电路模拟噪声分析

电路模拟器还可以模拟元件产生的各种噪声类型：热噪声、散粒噪声（shot noise）和闪变噪声（flicker noise）。热噪声是由温度及其对导体中电子和离子的感应影响造成的。散粒噪声是由电子在半导体中流动时的离散特性（可以有一个或两个电子流过电路，但不能有1.5个电子流过电路）造成的，并且是晶体管噪声的主要成因。闪变噪声是BJT和FET中的低频噪声。在使用电路模拟器中的噪声分析功能时，将会计算和记录某个特定节点产生的这三种噪声的总值。

电路模拟失真分析

在诸如放大器这样的电子设备不能正确地复制输人波形时，就会出现失真现象。电路的非线性增益或相对相位发生变化是产生失真的原因。由非线性增益产生的失真称为谐波失真，而由相位变化产生的失真称为互调失真。通过绘制出某个电路节点的频率变化情况，就可以确定该电路的这两种类型失真。

电路模拟DC扫描分析

DC电源值的变化是影响电路准确性的重要因素。许多电路模拟器都提供一个DC扫描分析功能，在一个或两个DC电源值发生变化时，该功能将对所选择的电压或电流进行分析。在选择进行这种分析时，电路设计人员需要指定发生变化的DC电源和进行分析的电路节点，以及电源的起始值、结束值和增大步长。分析结果将指出DC电源变化对特定节点的电压/电流的影响。

电路模拟灵敏度分析

灵敏度分析用于确定对电路准确性影响最大的元件变化。DC灵敏度分析将变化所有元件的值（一次只改变一个元件的值），以确定究竟是哪一个元件会对电路的临界电压值产生最大的影响。另一方面，AC灵敏度分析只会改变一个元件的值，并分析该值的变化对电路的影响。

电路模拟参数扫描分析

刚才讨论的灵敏度分析用于确定哪一个元件会对电路准确性造成最大的影响。参数扫描分析将为元件的参数值提供一个变化范围，并按照用户所指定的步长增加。半导体元什拥有一些可以变化的参数值，相比之下，无源元件只有较少的可变参数。

电路模拟温度扫描分析

温度扫描分析能够在设计过程的早期确定环境温度灵敏度。在该分析过程中，将记录不同环境温度下所选节点的电路操作。所有元件的参数值将随温度变化而变化，并在图中标出参数值对电路功能的影响。

电路模拟转换功能分析

转换功能精确地描述电路输出功能模块对输入信号执行的操作。电路模拟器可以分析和确定某个电路的转换功能。为此，将电路的输入和输出指定给转换功能分析特征，然后分析和确定转换功能、电路的输入阻抗和输出阻抗。

电路模拟最坏情况分析

最坏情况分析是一种非常有用的设计工具。在设计过程中，通常需要知道某个电路节点的最大和最小电压。最坏情况分析通过对每个元件进行灵敏度分析，就能够从该分析中找到最大值和最小值。该信息对确定准确性规范和选择元件误差是非常重要的。

这是一款仿真电路模拟工具，能够添加各种电路元器件、输入波形等内容。专业人士有需要的可以使用，像平时想画个简单的电路都是很方便的，不用开电脑了。

可模拟内容：

-Resistor

-Capacitor

-Inductor

-Potentiometer

-Light Bulb

-Ideal operational amplifier

-Bipolar junction transistor (NPN PNP)

-MOSFET N-channel depletion

-MOSFET N-channel enhancement

-MOSFET P-channel depletion

-MOSFET P-channel enhancement

-JFET N and P

-PN Diode

-PN Led diode

-PN Zener diode

-AC current source

-DC current source

-AC voltage source

-DC voltage(battery) source

-CCVS - current controlled voltage source

-CCCS - current controlled current source

-VCVS - voltage controlled voltage source

-VCCS - voltage controlled current source

-Square wave voltage source

-Triangle wave voltage source

-AC ampermeter

-DC ampermeter

-AC voltmeter

-DC voltmeter

-Two channe oscilloscope

-SPST Switch

-SPDT Switch

-Voltage controlled switch

-Current controlled switch

-AND

-NAND

-OR

-NOR

-NOT

-XOR

-XNOR

-JK flip

-flop

-7 Segment Display

-D flip

-flop

-Relay

-IC 555

-Transformer

-Graetz Circuit