电路组件

请记住，本教程绝不是详尽无遗的，SPICE 语言中的所有元素描述都以精简形式记录在此处。 SPICE 是一款功能非常强大的软件，有很多选项，我只会记录其中的几个。 全部 SPICE 源文件中的组件主要由每行中的第一个字母标识。标识字母后面的字符用于将某种类型的一个组件与另一个相同类型的组件（r1、r2、r3、rload、rpullup 等）区分开来，不需要遵循任何特定的命名约定，只要不再组件识别字母和识别名称中均使用 8 个以上的字符。例如，假设您正在模拟带有“上拉”和“下拉”电阻的数字电路。名称 rpullup 将是有效的，因为它有七个字符长。名称 rpulldown 但是，它的长度为 9 个字符。这可能会导致 SPICE 解释网表时出现问题。如果源文件中没有其他类似名称的组件，您实际上可以避免组件名称超过八个字符。 SPICE只关注每行第一个字段的前8个字符，所以rpulldown 实际上被解释为 rpulldow 末尾的“n”被忽略。因此，在其第一个字段中具有前八个字符的任何其他电阻器将被 SPICE 视为相同的电阻器，定义两次，这将导致错误（即 rpulldown1 和 rpulldown2 将被解释为同名，rpulldow ）。还要注意的是，SPICE 忽略字符大小写，所以 r1 和 R1 被 SPICE 解释为一回事。 SPICE 允许在指定组件值时使用度量前缀，这是一个非常方便的功能。但是，SPICE 使用的前缀约定与标准公制符号有些不同，主要是因为网表仅限于标准 ASCII 字符（排除希腊字母，例如前缀“micro”的 µ）并且 SPICE 不区分大小写，因此“m”（“milli”的标准符号）和“M”（“Mega”的标准符号）的解释相同。以下是一些 SPICE 网表中使用的前缀示例：r1 1 0 2t （电阻器 R1，2t =2 Tera-ohms =2 TΩ）r2 1 0 4g （电阻器 R2，4g =4 GΩ =4 GΩ）r3 1 0 47meg （电阻器 R3，47meg =47 兆欧 =47 MΩ）r4 1 0 3.3k （电阻器 R4，3.3k =3.3 千欧 =3.3 kΩ）r5 1 0 55m （电阻 R5，55m =55 毫欧 =55 mΩ）r6 1 0 10u （电阻器 R6，10u =10 微欧 10 µΩ）r7 1 0 30n （电阻器 R7，30n =30 纳欧 =30 nΩ）r8 1 0 5p （电阻器 R8，5p =5 皮欧 =5 pΩ）r9 1 0 250f （电阻器 R9，250f =250 飞欧姆 =250 fΩ）在指定组件值时也允许使用科学记数法。例如：r10 1 0 4.7e3 （电阻 R10，4.7e3 =4.7 x 10 ³ 欧姆 =4.7 千欧 =4.7 kΩ) r11 1 0 1e-12 （电阻 R11，1e-12 =1 x 10 ^-12 ohms =1 pico-ohm =1 pΩ) 单位（欧姆、伏特、法拉、亨利等）由指定的组件类型自动确定。 SPICE“知道”上面所有的例子都是“欧姆”，因为它们都是电阻器（r1、r2、r3……）。如果它们是电容器，则这些值将被解释为“法拉”，如果是电感器，则将被解释为“亨利”等。

被动组件

电容器

一般形式：c[name] [node1] [node2] [value] ic=[初始电压] 例1：c1 12 33 10u 例2：c1 12 33 10u ic=3.5 

评论： “初始条件”（ic= ) 变量是以伏特为单位的电容器电压 在 DC 分析开始时。它是一个可选值，如果未指定，则假定起始电压为零。电容器的启动电流值仅在 .tran 时由 SPICE 解释 调用分析选项（使用“uic ”选项）。

电感

一般形式：l[name] [node1] [node2] [value] ic=[初始电流] 例1：l1 12 33 133m 例2：l1 12 33 133m ic=12.7m 

评论： “初始条件”（ic= ) 变量是以 amps 为单位的电感电流 在 DC 分析开始时。它是一个可选值，如果未指定，则假定启动电流为零。仅当调用 .tran 分析选项时，SPICE 才会解释电感器的起始电流值。

电感耦合（变压器）

一般形式：k[name] l[name] l[name] [耦合因子] 例1：k1 l1 l2 0.999 

评论： SPICE 将只允许耦合系数值介于 0 和 1 之间（不包括在内），0 代表无耦合，1 代表完美耦合。指定耦合电感的顺序（l1、l2 或 l2、l1）无关。

电阻器

一般形式：r[name] [node1] [node2] [value] 例如：rload 23 15 3.3k 

评论： 如果您想知道，SPICE 中没有关于电阻器功率耗散额定值的声明。假定所有组件都是坚不可摧的。如果现实生活如此宽容就好了！

活动组件

所有半导体组件都必须在以“.model”开头的一行中描述其电气特性 ”，它准确地告诉 SPICE 设备的行为方式。 .model 中没有明确定义的任何参数 卡将默认为在 SPICE 中预编程的值。但是，.model 卡必须 必须包含，并至少指定型号名称和设备类型（d、npn、pnp、njf、pjf、nmos 或 pmos）。

二极管

一般形式：d[name] [anode] [cathode] [model] 例：d1 1 2 mod1 

二极管模型：

一般形式： .model [modelname] d [parmtr1=x] [parmtr2=x] 。 . .示例：.model mod1 d 示例：.model mod2 d vj=0.65 rs=1.3 

二极管参数

参数定义： 是 =以安培为单位的饱和电流 rs =结电阻（欧姆）n =排放系数（无单位）tt =以秒为单位的传输时间 cjo =以法拉为单位的零偏置结电容 vj =以伏特为单位的结电势 m =分级系数（无单位）eg =以电子伏特为单位的活化能 xti =饱和电流温度指数（无单位）kf =闪烁噪声系数（无单位）af =闪烁噪声指数（无单位）fc =正向偏置耗尽电容系数（无单位）bv =以伏特为单位的反向击穿电压 ibv =击穿电压下的电流（安培）评论： 型号名称​​必须 以字母开头，而不是数字。例如，如果您计划为 1N4003 整流二极管指定型号，则不能使用“1n4003”作为型号名称。另一种可能是“m1n4003”。

晶体管，双极结—BJT

一般形式：q[name] [collector] [base] [emitter] [model] 例如：q1 2 3 0 mod1 

BJT 晶体管模型：

一般形式： .model [modelname] [npn or pnp] [parmtr1=x] 。 . .示例：.model mod1 pnp 示例：.model mod2 npn bf=75 is=1e-14 

上面显示的模型示例非常非特定。为了准确模拟现实生活中的晶体管，需要更多参数。以这两个例子为例，对于流行的 2N2222 和 2N2907 晶体管（“+ ”) 字符代表 SPICE 中的行继续符，当您希望在文本编辑器中将单行（卡片）分成两个或多个单独的行时：

 示例：.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 

示例：.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 

参数定义： 是 =以安培为单位的传输饱和电流 bf =理想的最大前向 Beta（无单位）nf =正向电流发射系数（无单位）vaf =以伏特为单位的正向早期电压 ikf =以安培为单位的正向 Beta 大电流滚降角ise =B-E 漏饱和电流（安培）ne =B-E 泄漏排放系数（无单位）br =理想的最大反向 Beta（无单位）nr =反向电流发射系数（无单位）bar =以伏特为单位的反向早期电压 ikr ikr =以安培为单位的反向 Beta 高电流滚降角isc isc =B-C 漏饱和电流（安培）nc =B-C 泄漏排放系数（无单位）rb =以欧姆为单位的零偏置基极电阻 irb =以安培为单位的基极电阻中间值的电流 rbm =高电流下的最小基极电阻（以欧姆为单位）re =以欧姆为单位的发射极电阻 rc =以欧姆为单位的集电极电阻 cje =法拉的 B-E 零偏置耗尽电容 vje =B-E 以伏特为单位的内置电位 mje =B-E 结指数因子（无单位）tf =理想的前向传输时间（秒）xtf =传输时间偏差相关系数（无单位）vtf =B-C 电压对传输时间的依赖，单位为伏特 itf =大电流参数对传输时间的影响，以安培为单位 ptf =f=1/(transit time)(2)(pi) Hz 处的多余相位，单位为度 cjc =以法拉为单位的 B-C 零偏置耗尽电容 vjc =以伏特为单位的 B-C 内置电位 mjc =B-C 结指数因子（无单位）xjcj =B-C 耗尽电容部分连接在基节点（无单位）tr =以秒为单位的理想反向传输时间 cjs =以法拉为单位的零偏置集电极-基板电容 vjs =以伏特为单位的衬底结内置电位 mjs =底物结指数因子（无单位）xtb =正向/反向 Beta 温度指数 eg =温度对输运饱和电流的影响的能隙，单位为电子伏 xti =影响输运饱和电流的温度指数（无单位）kf =闪烁噪声系数（无单位）af =闪烁噪声指数（无单位）fc =正向偏置耗尽电容公式系数（无单位）评论： 就像二极管一样，特定晶体管类型的型号名称必须 以字母开头，而不是数字。这就是为什么上面给出的 2N2222 和 2N2907 类型 BJT 的示例分别命名为“m2n2222”和“q2n2907”。如您所见，SPICE 允许对晶体管属性进行非常详细的说明。上面列出的许多属性远远超出了电子学初学者的范围和兴趣，除了了解 SPICE 用于模拟 BJT 晶体管的方程之外，它们甚至没有用处。对于那些有兴趣了解有关 SPICE 中晶体管建模的更多信息的人，请参阅其他书籍，例如 Andrei Vladimirescu 的 The Spice Book (ISBN 0-471-60926-9).

JFET，结型场效应晶体管

一般形式：j[name] [drain] [gate] [source] [model] 例如：j1 2 3 0 mod1 

JFET 晶体管模型：

一般形式： .model [modelname] [njf or pjf] [parmtr1=x] 。 . .示例：.model mod1 pjf 示例：.model mod2 njf lambda=1e-5 pb=0.75 

参数定义： vto =以伏特为单位的阈值电压 beta =以安培/伏特为单位的跨导参数 ² 拉姆达 =通道长度调制参数，单位为 1/volts rd =以欧姆为单位的漏极电阻 rs =以欧姆为单位的源电阻 cgs =以法拉为单位的零偏置 G-S 结电容 cgd =以法拉为单位的零偏置 G-D 结电容 pb =以伏特为单位的栅极结电位 is =以安培为单位的栅极结饱和电流 kf =闪烁噪声系数（无单位）af =闪烁噪声指数（无单位）fc =正向偏置耗尽电容系数（无单位）

MOSFET、晶体管

一般形式：m[name] [drain] [gate] [source] [substrate] [model] 例如：m1 2 3 0 0 mod1 

MOSFET 晶体管模型：

一般形式： .model [modelname] [nmos or pmos] [parmtr1=x] 。 . .示例：.model mod1 pmos 示例：.model mod2 nmos level=2 phi=0.65 rd=1.5 示例：.model mod3 nmos vto=-1（耗尽） 示例：.model mod4 nmos vto=1（增强） 示例：.model mod5 pmos vto=1（耗尽） 示例：.model mod6 pmos vto=-1（增强）

评论： 为了区分增强型和耗尽型（也称为耗尽型增强型）晶体管，模型参数“vto ”（零偏置阈值电压）必须指定。它的默认值是零，但是 P 沟道晶体管上的正值（例如 +1 伏）或 N 沟道晶体管上的负值（-1 伏）将指定该晶体管为 耗尽 （也称为耗尽增强 ) 模式 设备。相反，P 沟道晶体管上的负值或 N 沟道晶体管上的正值将指定该晶体管为增强模式 设备。请记住，增强型晶体管是常关型器件，必须通过施加栅极电压才能导通。耗尽型晶体管通常是“导通”的，但可以“夹断”并通过施加的栅极电压将漏极电流增强到更高水平，因此也称为“耗尽增强型”MOSFET。 “vto ”参数指定MOSFET导通的阈值栅极电压。

来源

AC 正弦波电压源（使用 .ac 卡指定频率时）：

一般形式：v[name] [+node] [-node] ac [电压] [phase] sin 例1：v1 1 0 ac 12 sin 例2：v1 1 0 ac 12 240 sin (12 V ∠ 240 
o
 ) 

评论： 如果您使用多个具有不同相位角但频率相同的电源，则这种指定交流电压源的方法非常有效。如果需要在同一电路中指定不同频率的源，则必须使用下一个方法！ 交流正弦波电压源（不使用 .ac 卡指定频率时）：

一般形式：v[name] [+node] [-node] sin([offset] [电压] + [freq] [delay] [阻尼系数]) 例1：v1 1 0 sin(0 12 60 0 0) 

参数定义：offset =DC 偏置电压，将 AC 波形偏移指定电压。 电压 =波形的峰值或波峰交流电压值。 频率 =频率（赫兹）。 延迟 =波形的时间延迟或相位偏移，以秒为单位。 阻尼系数 =用于创建衰减幅度波形的数字。 评论： 如果您使用不同频率的多个电源，则这种指定交流电压源的方法非常有效。然而，表示相移很棘手，需要使用延迟 因素。 直流电压源（使用 .dc 卡指定电压时）：

一般形式：v[name] [+node] [-node] dc 例1：v1 1 0 dc 

评论： 如果您希望 SPICE 输出电压不 对于节点 0，您必须使用 .dc 分析选项，要使用此选项，您必须以这种方式至少指定一个 DC 源。 直流电压源（当不使用 .dc 卡指定电压时）：

一般形式：v[name] [+node] [-node] dc [电压] 例1：v1 1 0 dc 12 

评论： 这里没有什么值得注意的！ 脉冲电压源

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

参数定义： 我 =初始值 p =脉冲值 td =延迟时间（所有时间参数以秒为单位）tr =上升时间 tf =下降时间 pw =脉冲宽度 pd =期间

例一：v1 1 0 脉冲（-3 3 0 0 0 10m 20m）

评论： 示例 1 是一个完美的方波，在 -3 和 +3 伏之间振荡，上升和下降时间为零，周期为 20 毫秒，占空比为 50%（+3 伏持续 10 毫秒，然后 -3 伏持续 10 毫秒） . AC 正弦波电流源（使用 .ac 卡指定频率时）：

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

评论： 此处（以及下一个示例中）的注释与交流电压源相同。 交流正弦波电流源（不使用 .ac 卡指定频率时）：

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

直流电流源（使用 .dc 卡指定电流时）：

一般形式：i[name] [+node] [-node] dc 例1：i1 1 0 dc 

直流电流源（当不使用 .dc 卡指定电流时）：

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

评论： 尽管书中都说为直流电流源给出的第一个节点是正极节点，但我在实践中发现并不是这样。实际上，SPICE 中的直流电流源推动电流的方向与电压源（电池）的负 首先指定节点。 脉冲电流源

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

参数定义： 我 =初始值 p =脉冲值 td =延迟时间 tr =上升时间 tf =下降时间 pw =脉冲宽度 pd =期间

例一：i1 1 0 脉冲（-3m 3m 0 0 0 17m 34m）

评论： 示例 1 是一个完美的方波，在 -3 mA 和 +3 mA 之间振荡，上升和下降时间为零，周期为 34 毫秒，占空比为 50%（+3 mA 持续 17 ms，然后 -3 mA 持续 17 ms ）。 电压源（依赖）：

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

评论： 相关电压源非常适合用于模拟运算放大器。示例 1 显示了如何将这样的源配置为电压跟随器，反相输入连接到输出（节点 2）以进行负反馈，同相输入进入节点 1。增益已设置为任意高值999,000。不过有一点要注意：SPICE 不会将依赖源的输入识别为负载，因此仅连接到独立电压源输入的电压源将被解释为“开路”。有关这方面的更多详细信息，请参见运算放大器电路示例。 当前来源（依赖）：