近年來(lái)，利用軟件進(jìn)行仿真的技術(shù)已經(jīng)在電子電路的設(shè)計(jì)和評(píng)估中得到廣泛應(yīng)用。這其中也是有諸多原因的。例如，隨著運(yùn)行和信號(hào)的高速化，加之電子元器件的小型化和表面貼裝趨勢(shì)等，以往使用面包板的評(píng)估方式已經(jīng)越來(lái)越不現(xiàn)實(shí)。然而，能夠簡(jiǎn)便且迅速地確認(rèn)運(yùn)行情況和特性、能夠以幾乎最佳的條件進(jìn)入實(shí)際評(píng)估、能夠減少試制次數(shù)等開(kāi)發(fā)成本和周期，是比什么都重要的關(guān)鍵所在。為了應(yīng)對(duì)這種情況并滿足這類需求，電子元器件制造商們紛紛提供仿真用的元器件數(shù)據(jù)，并推出很多被稱為“模擬器”的仿真軟件。

在此抽取其中比較普及的、且有免費(fèi)版提供的基于SPICE的仿真軟件，介紹一下包括導(dǎo)入在內(nèi)的基礎(chǔ)知識(shí)。

何謂SPICE？

SPICE是電子電氣電路模擬器之一，是由美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校（University of California, Berkeley）于1973年開(kāi)發(fā)出來(lái)的。SPICE是由Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis（集成電路用仿真程序）的首字母組成的簡(jiǎn)稱。當(dāng)時(shí)的主要目的是對(duì)運(yùn)放等的IC、晶體管、二極管、電阻、電容器等的模擬電路工作進(jìn)行模擬。

SPICE在開(kāi)發(fā)到SPICE3（1985年）之后，基于SPICE進(jìn)行改進(jìn)并新增功能的產(chǎn)品開(kāi)始被應(yīng)用于商業(yè)用途。如今已經(jīng)眾所周知的PSPICE，是MicroSim公司*發(fā)售的第一個(gè)商用SPICE，使在大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的SPICE可以用于個(gè)人計(jì)算機(jī)。*MicroSim公司與OrCAD公司合并，之后OrCAD公司被Cadence公司收購(gòu)。PSPICE已成為Cadence公司的設(shè)計(jì)支持工具OrCAD的一部分。

主要的仿真軟件

主要的商用仿真軟件如下。這些軟件基本上都是以電路工作仿真為目的的，所以都是相似的，但GUI（圖形用戶界面）多少有些不同。在性能和規(guī)格方面，收斂算法、可用模型和所使用元件數(shù)上限等有不同之處，有些軟件也提供有限制的免費(fèi)版。

※上述公司名和產(chǎn)品名等一般為各公司的商標(biāo)或注冊(cè)商標(biāo)。

工作機(jī)制

下面簡(jiǎn)單介紹一下模擬器的工作機(jī)制。

一般情況下，首先輸入要仿真的電路圖。由于模擬器中提供了晶體管、IC、電容器、二極管、電阻器、電感器等部件（模型），所以選擇相應(yīng)部件并連接它們。這和平時(shí)繪制電路圖的感覺(jué)一樣。

電路完成后，僅需點(diǎn)擊執(zhí)行仿真按鈕，即可執(zhí)行所設(shè)置的仿真工作。在圖例中，創(chuàng)建用來(lái)“將Pch-MOSFET的柵極GND接地，在漏極以0.1V/Step施加0～10V的電壓，監(jiān)測(cè)此時(shí)MOSFET中流動(dòng)的電流”的電路圖，并獲得電流值圖表作為執(zhí)行結(jié)果（左側(cè)藍(lán)色箭頭所指流程）。

表面上看來(lái)是這樣的操作，但實(shí)際上創(chuàng)建的電路圖被轉(zhuǎn)換為稱為“網(wǎng)表”的、描述有元器件、電路及仿真條件等所有信息的源代碼。然后，模擬器根據(jù)網(wǎng)表來(lái)計(jì)算電路，即進(jìn)行仿真并輸出數(shù)據(jù)。此時(shí)，每0.1V的電流值被存儲(chǔ)為數(shù)值。基于該數(shù)據(jù)，使用圖表功能輸出圖表（黃色箭頭所指流程）。

下面是與上例不同的模擬器，是相同內(nèi)容仿真的網(wǎng)表示例。詳細(xì)過(guò)程計(jì)劃另行說(shuō)明，所以在這里只需對(duì)網(wǎng)表中的內(nèi)容有印象即可。

下一篇文章將介紹仿真軟件的下載方法，以便先試用起來(lái)。