COMMAND STATEMENTS
Operating Point Analysis “.OP”
L’istruzione .OP ordina a SPICE di calcolare, in corrente continua, il punto di riposo (operating point) del circuito, cioè i valori di tensione di ciascun nodo e la corrente in ogni lato del circuito.
Il comando “.OP” costituisce il comando di default allorché nessun altro specifico comando è stato assegnato nel file di input (file .CIR).
DC Analysis “.DC”
.DC <nome sorgente> <valore iniziale> <valore finale> <incremento>
.DC <source name> <start value> <stop value> <step value>
Il comando .DC ordina a SPICE di eseguire l’analisi in corrente continua (dc analysis) con il valore del generatore indipendente, definito nel campo source name, incrementato progressivamente nell’intervallo compreso fra il valore iniziale e il valore finale del valore stabilito dall’incremento.
La misura dello step è specificata nel campo incremento ed il suo valore deve essere maggiore di zero.
Per esempio, l’istruzione:
.DC I22 0.2M 2M 0.1M
produce l’analisi in corrente continua in cui il generatore indipendente di corrente I22 viene incrementato dal valore iniziale di 0,2 milli Ampere al valore finale di 2 milli Ampere con gli incrementi progressivi di 0,1 milli Ampere.
Il valore dell’incremento assegnato al generatore indipendente I22, tramite il .DC statement, annulla il valore assegnato allo stesso generatore I22 con l’element statement.
AC Analysis “.AC”
.AC <rapida variazione> numero frequenze freq. iniziale freq. finale .AC < sweep> NFREQ FSTART FSTOP
Il comando .AC ordina a SPICE di eseguire l’analisi in regime sinusoidale (ac sinusoidal steady-state analysis) allorché la frequenza di tutti i generatori indipendenti in a.c. viene variata dal valore iniziale FSTART al valore finale FSTOP espressi in Hertz. Sono possibili tre modalità:
1. <sweep> = LIN definisce una variazione lineare, cioè la frequenza viene variata linearmente dal valore iniziale FSTART al valore finale FSTOP, generando una risposta del circuito determinata per un numero pari a NFREQ valori della frequenza ugualmente spaziati nel range:
2. <sweep> = OCT definisce una variazione logaritmica per ottave, cioè la frequenza viene variata in forma (scala) logaritmica dal valore iniziale FSTART al valore finale FSTOP, generando una risposta del circuito calcolata per un numero pari a NFREQ valori ugualmente spaziati della frequenze per ogni ottava.
3. <sweep> = DEC definisce una variazione logaritmica per ottave, cioè la frequenza viene variata in forma (scala) logaritmica dal valore iniziale FSTART al valore finale FSTOP, generando una risposta del circuito a NFREQ valori ugualmente spaziati della frequenza per ogni decade.
In sostanza l’intero NFREQ stabilisce il numero di frequenze alle quali i calcoli relativi alla corrispondente risposta in frequenza sono scritti nel file di output (.OUT).
Per esempio, l’istruzione: .AC DEC 21 1K 100K
realizza una analisi in frequenza in cui la frequenza di tutti i generatori in a.c. viene incrementata in scala logaritmica dal valore di un 1 KHz al valore di 100 KHz ed il calcolo della risposta medesima è effettuato per 21 frequenze diverse per ogni decade.
TRANSIENT Analysis “.TRAN”
.TRAN Tempo incremento Tempo finale [Tempo iniziale] [Tempo massimo] [Uso Condizioni Iniziali]
.TRAN TSTEP TSTOP [TSTART] [TMAX] [UIC]
Il comando .TRAN ordina a SPICE di calcolare la risposta al transitorio del circuito in esame con inizio per t = 0 e con fine all’istante t = TSTOP.
Spice scrive nel file di output i valori della risposta al transitorio, designati dalla istruzione “.PRINT”, calcolanti ad ogni TSTEP secondi a partire da t
= TSTART e finendo a t = TSTOP.
Il parametro TMAX specifica la misura massima di un incremento interno utilizzato come intervallo di tempo per attivare l’esecuzione dei calcoli.
L’istruzione UIC (Use Initial Conditions) invita SPICE a ricorrere nella analisi, all’utilizzo delle condizioni iniziali specificate per i condensatori e per l’induttanza nei relativi element statement. I parametri TSTEP e TSTOP sono obbligatori, gli altri parametri sono opzionali. Se TSTART e
TMAX vengono omessi saranno assunti i loro valore di default e cioè:
TSTART = 0 e TMAX = TSTOP/50. Se l’istruzione UIC non è inclusa, SPICE utilizza l’analisi in corrente continua (d.c. analysis) per calcolare la tensione iniziale dei condensatori e la corrente iniziale delle induttanze prima di iniziare l’analisi in transitorio.
Per esempio, l’istruzione: .TRAN 0.1U 10U
dispone che SPICE realizzi una analisi del transitorio iniziando a t = 0 e terminando a t = TSTOP = 10µs. Il tempo ed il valore delle grandezze elettriche utilizzate per definire la “risposta al transitorio” del circuito, eventualmente indicate nell’output statement “.PRINT”, saranno scritte nel file di output ad ogni t = TSTEP = 0,1µs.
TRANSFER FUNCTION Analysis “.TF”
(Analisi della Funzione di Trasferimento)
La sintassi dell’istruzione del comando Funzione di Trasferimento è:
.TF <Variabile di uscita > <Variabile di ingresso>
.TF <Output Variable> <Input Variable>
L’istruzione “.TF” dispone che SPICE operi il calcolo di tre numeri relativi ai valori dei seguenti parametri circuitali:
Ø il guadagno del circuito (circuit gain) fra la sorgente in ingresso e la variabile di uscita; “il guadagno” o ‘funzione di trasferimento’ è un numero definito, pertanto, dal rapporto:
GUADAGNO = (Variable di Uscita / Sorgente di Ingresso) GAIN = (Output Variable / Input Source)
Ø la resistenza di ingresso Rin (input resistance) vista dalla sorgente in ingresso; tale resistenza altro non è che la resistenza equivalente di Thevenin vista dalla sorgente di ingresso dopo avere annullato tutti i generatori indipendenti presenti nel circuito;
Ø la resistenza di uscita Rout (output resistance) vista ai terminali che definiscono la variabile di uscita del circuito; tale resistenza altro non è che la resistenza dell’equivalente di Thévenin “sentita” fra i due morsetti che definiscono la grandezza di uscita del circuito dopo avere annullato i generatori indipendenti presenti nel circuito stesso ed inserito il generatore test.
L’unità di misura del guadagno dipende dalle dimensioni della sorgente e della variabile di uscita. Resistenza d’ingresso e d’uscita sono in Ohm.
OUTPUT STATEMENTS
Le istruzioni relative alla gestione dei dati corrispondenti alla risposta del circuito alle varie tipologie della simulazione funzionale impostata nel file di input, dette output statements, controllano il tipo ed i valori delle risposte delle simulazioni che vengono inclusi nei file di output.
Il file di output, file con estensione “.OUT”, conterrà i valori numerici del guadagno, della resistenza di ingresso e della resistenza di uscita qualora l’istruzione .TF sia stata inclusa in un file di input “.CIR”. Per default, il file di uscita contiene tutte le tensioni dei nodi del circuito e tutte le correnti dei generatori indipendenti quando, nel file d’ingresso (file .CIR) non sono state indicate specifiche istruzioni di gestione dei dati in uscita.
PRINT Statement “.PRINT”
L’istruzione di uscita “.PRINT” viene utilizzata per specificare nel file di output (file .OUT) i dati relativi alla risposta circuitale calcolata con la simulazione.
La sintassi dell’istruzione di uscita .PRINT è la seguente:
.PRINT <Tipo di Analisi> <Lista delle Variabili di uscita>
.PRINT <Analysis Type> <Output Variable List>
Il campo <Analysis Type> può essere DC, AC o TRAN.
L’istruzione “.PRINT” non è eseguita a meno che il file di input ‘.CIR’
contenga anche un’istruzione di comando relativa ad un tipo di analisi corrispondente a quella indicata nel campo <Analysis Type>.
L’istruzione “.PRINT” restringe e limita la risposta calcolata nel file di output solamente alle variabili elencate nel campo <Output variable List>.
Il campo <Output Variable List> identifica i dati in uscita tramite le notazioni V(N), V(N1,N2) e I(Vxxxx):
Ø V(N) è la “tensione di nodo” (node voltage) del morsetto individuato dal numero N;
Ø V(N1,N2) è la tensione o differenza di potenziale esistente fra i nodi N1 e N2, con il nodo N1 referenziato quale morsetto positivo per la definizione della tensione stessa;
Ø I(Vxxxx) individua la corrente circolante nel componente Vxxxx; la direzione o verso della corrente I(Vxxxx) è determinata dal 1° nodo indicato nell’istruzione (element statement) che definisce l’elemento Vxxxx.
Per esempio, le istruzioni:
.TRAN 0.1U 10U
.PRINT TRAN V(1) V(7) I(VAM)
stabiliscono che SPICE proceda all’analisi della risposta in transitorio, con inizio all’istante t = 0 e fine all’istante t = TSTOP = 10 µs. Il tempo ed i valori della risposta per le grandezze V(1), V(7) e I(VAM), indicate nell’istruzione .PRINT, vengono trascritti (cioè memorizzati) nel file di uscita ad ogni intervallo di tempo t = TSTEP = 0,1 µs.
Quando si considera una “ac analysis” il tipo dei dati in uscita viene controllata aggiungendo, al nome della tensione o della corrente, uno dei seguenti suffissi:
♦ M Ampiezza della sinusoide in tensione V o in corrente A;
♦ DB Ampiezza in decibel: 20·log10(Ampiezza);
♦ P angolo di fase della sinusoide in gradi centesimali Per esempio, l’istruzione:
.PRINT AC VM(1) VDB(4) IP(VIN)
dispone che SPICE memorizzi la seguente risposta nel file di uscita:
♦ ampiezza della tensione di nodo V(1);
♦ ampiezza in decibel, cioè 20·log10(V(4)), dell’ampiezza della tensione di nodo V(4);
♦ angolo di fase della corrente circolante nel generatore indipendente di tensione VIN.
