Un File di un “Circuito di SPICE” è una sequenza di istruzioni

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MicroSim Eval 8

SPICE CIRCUIT FILE

Un File di un “Circuito di SPICE” è una sequenza di istruzioni

“statements” che soddisfa tre scopi:

Ä definisce gli elementi ‘devices’ componenti il circuito e come sono collegati;

Ä identifica il tipo di analisi della simulazione da realizzare;

Ä controlla i risultati ed il tipo di risposta calcolata nel file di uscita “output file”

L’ordine o gerarchia delle istruzioni è il seguente:

Istruzione che definisce il:

“TITOLO DEL FILE”

Istruzioni che definiscono gli:

“ELEMENTI CIRCUITALI”

1. Generatori Indipendenti di Tensione 2. Generatori Indipendenti di Corrente

3. Generatori Dipendenti o Pilotati di Tensione 4. Generatori Dipendenti o Pilotati di Corrente 5. Resistenze

6. Condensatori 7. Induttori

Istruzioni che definiscono i:

“COMANDI DELLA SIMULAZIONE”

1. OP Operating Point Analysis 2. DC Analysis

3. AC Analysis

4. Transient Analysis

5. Transfer Function Analysis

Istruzioni che definiscono i:

“VALORI DELLE VARIABILI DI USCITA”

Istruzione che definisce la:

“FINE DEL FILE” .END

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ELEMENT STATEMENTS

RESISTENZA – (RESISTOR)

R<nome> <1° nodo> <2° nodo> <valore>

(R<name> <1st node> <2st node> <value>)

♦ il campo <nome> è una stringa alfanumerica definita dall’utente, onde assegnare una etichetta al componente circuitale (max 4 caratteri);

♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i nodi ai quali il componente è connesso;

♦ il campo <valore> definisce poi il valore numerico della resistenza R, espresso in Ohm.

Per esempio, l’istruzione:

RLOAD 3 7 1.2 MEG

definisce una resistenza denominata RLOAD, connessa fra i nodi 3 e 7, del valore di 1,2 MΩ.

GENERATORE INDIPENDENTE DI TENSIONE (INDEPENDENT VOLTAGE SOURCE)

V<nome> <1° nodo> <2° nodo> <tipo> <valore>

(V<name> <1st node> <2st node> <type> <value>)

♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i nodi fra i quali il generatore è connesso;

♦ i campi <tipo> e <valore> definiscono la forma d’onda della tensione prodotta dal generatore. I tipi validi in SPICE sono i seguenti:

DC, AC, PULSE, EXP, SIN, PWL.

Per esempio, le istruzioni:

VBAT 1 0 DC 15V

VGEN 2 0 AC 256V -30

VS32 8 7 PULSE 1V 5V 0 10N 20N 100N 500N definiscono, rispettivamente:

un generatore di tensione in corrente continua (dc source), denominato VBAT, e del valore di 15V connesso fra i nodi 1 e 0; un generatore di tensione in corrente alternata (ac source), denominato VGEN, avente valore di picco di 256V e fase –30 gradi connesso fra i nodi 2 e 0; un generatore di impulsi (pulse source), chiamato VS32, connesso fra i nodi 8 e 7.

Il tipo di sorgente di default è “dc”, cioè la sorgente a corrente continua.

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GENERATORE INDIPENDENTE DI CORRENTE

(INDEPENDENT CURRENT SOURCE)

I<nome> <1° nodo> <2° nodo> <tipo> <valore>

(I<name> <1st node> <2st node> <type> <value>)

♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i nodi fra i quali il generatore è connesso;

♦ i campi <tipo> e <valore> definiscono i parametri della forma d’onda della corrente prodotta dal generatore. I tipi validi in SPICE sono i seguenti:

DC, AC, PULSE, EXP, SIN, PWL.

IBAT 1 0 DC 1.5A

IGEN 2 0 AC 250mA -45

IS25 8 7 PULSE 1A 3A 0 5N 15N 50N 100N definiscono, rispettivamente:

un generatore di corrente in corrente continua (direct current source), chiamato IBAT, e del valore di 1,5A collegato fra i nodi 1 e 0; un generatore di corrente in corrente alternata (alternat current source), denominato IGEN, avente valore di picco di 250mA e fase –45 gradi connesso fra i nodi 2 e 0; un generatore di impulsi (pulse source), chiamato IS25, connesso fra i nodi 8 e 7.

Il tipo di sorgente di default è il tipo dc, cioè la sorgente in corrente continua.

GENERATORI DIPENDENTI (PILOTATI O COMANDATI) (DEPENDENT SOURCE)

I generatori dipendenti o pilotati, sia di tensione sia di corrente, sono dei dispositivi che forniscono, rispettivamente, una tensione (meglio una forza elettromotrice) o una corrente il cui valore dipende dall’entità di un’altra grandezza elettrica presente ai morsetti di un lato della rete a cui essi sono collegati o appartengono.

I generatori dipendenti (detti anche generatori pilotati o comandati) possono essere, come già detto, sia di tensione sia di corrente e la grandezza elettrica che li pilota può essere a sua volta una tensione od una corrente.

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Le possibili combinazioni fra le due tipologie delle sorgenti dipendenti e la nature (tensione o corrente) della grandezza elettrica che costituisce il comando del generatore pilotato definiscono la seguente classificazione:

1. Generatore dipendente di TENSIONE pilotato in TENSIONE VOLTAGE Controlled VOLTAGE Source --- VCVS

2. Generatore dipendente di TENSIONE pilotato in CORRENTE CURRENT Controlled VOLTAGE Source --- CCVS

3. Generatore dipendente di CORRENTE pilotato in TENSIONE VOLTAGE Controlled CURRENT Source --- VCCS

4. Generatore dipendente di CORRENTE pilotato in CORRENTE CURRENT Controlled CURRENT Source --- CCCS

GENERATORE DI TENSIONE PILOTATO IN TENSIONE

(VOLTAGE CONTROLLED VOLTAGE SOURCE --- VCVS)

E<nome> <1º nodo> <2º nodo> <3º nodo> <4º nodo> <valore>

E<name> <1º node> <2º node> <3º node> <4º node> <value>

♦ il campo <nome> è una stringa alfanumerica definita dall’utente, onde assegnare una etichetta al componente circuitale;

♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i nodi fra i quali è connesso il generatore pilotato di tensione;

♦ i campi <3° nodo> e <4° nodo> sono numeri interi che definiscono i nodi fra i quali risulta definita la “tensione” che controlla il generatore dipendente;

♦ il campo <valore> definisce il valore del parametro µ detto “guadagno di tensione” (ovvero il rapporto µ=Volt/Volt) specifico del generatore pilotato inteso come rapporto fra la tensione del generatore comandato e la tensione che lo pilota.

SPICE, al fine di definire la “convenzione di segno” della tensione, contrassegna con il simbolo più (+) i morsetti relativi ai nodi definiti nei campi <1° nodo> e <3° nodo>; assegna, poi, come verso positivo per la corrente quello pertinente così alla convenzione di segno degli utilizzatori (passive sign convention).

EEG 3 1 6 9 10K

definisce il generatore dipendente di tensione denominato EEG, avente

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un guadagno di tensione di valore _µ = 10⁴, connesso fra i nodi 3 ed 1, e controllato dalla tensione esistente fra i nodi 6 e 9. Il nodo 3 definisce il morsetto positivo per la tensione del generatore di tensione pilotato, mentre il nodo 6 rappresenta il morsetto per il riferimento positivo della tensione di comando del generatore medesimo.

GENERATORE DI CORRENTE PILOTATO IN TENSIONE

(VOLTAGE CONTROLLED CURRENT SOURCE --- VCCS)

G<nome> <1º nodo> <2º nodo> <3º nodo> <4º nodo> <valore>

G<name> <1º node> <2º node> <3º node> <4º node> <value>

♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i nodi fra i quali è connesso il generatore pilotato di corrente;

♦ i campi <3° nodo> e <4° nodo> sono numeri interi che definiscono i nodi fra i quali risulta definita la “tensione” che controlla il generatore dipendente;

♦ il campo <valore> definisce il valore del parametro detto guadagno di trans-conduttanza (se si opera in dc) oppure di trans-ammettenza (se si opera in ac) (cioè il rapporto g = Ampere/Volt) del generatore pilotato inteso come rapporto fra la corrente erogata dal generatore comandato e la tensione che lo pilota.

SPICE, al fine di definire la “convenzione di segno” della tensione contrassegna con il simbolo più (₊) i morsetti relativi ai nodi definiti nei campi <1° nodo> e <3° nodo>, così assegna, inoltre, come verso positivo per la corrente quello pertinente alla convenzione di segno degli utilizzatori (passive sign convention).

GA32 2 23 1 6 2M

definisce il generatore dipendente di corrente denominato GA32, avente un guadagno di trans-conduttanza g=2·10^-3 Simens, connesso fra i nodi 2 e 23, e controllato dalla tensione esistente fra i nodi 1 e 6. Il nodo 2 è il morsetto positivo del generatore di corrente pilotato G32, mentre il nodo 1 rappresenta il morsetto per il riferimento positivo della tensione di comando del generatore dipendente medesimo.

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GENERATORE DI CORRENTE PILOTATO IN CORRENTE

(CURRENT CONTROLLED CURRENT SOURCE --- CCCS)

F<nome> <1º nodo> <2º nodo> <nome gener. tensione> <valore>

F<name> <1º node> <2º node> <voltage source name> <value>

♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i nodi fra i quali è connesso il generatore pilotato di corrente;

♦ il campo <nome generatore di tensione> indica il nome del generatore indipendente di tensione, al quale viene attribuito un valore nullo di forza elettromotrice, la cui corrente controlla il generatore pilotato di corrente. Il generatore indipendente di tensione necessario allo scopo deve essere definito in un separato element statement;

♦ il campo <valore> definisce il valore del parametro β detto “guadagno di corrente” (cioè il rapporto β = Ampere/Ampere) caratteristico del generatore pilotato, inteso come il rapporto fra la corrente erogata dal generatore comandato e la corrente che lo pilota.

SPICE, al fine di definire la “convenzione di segno” della tensione per il generatore di tensione, contrassegna con il riferimento del simbolo più (₊ ) il morsetto relativo al nodo che viene definito nel campo <1° nodo>, assegna, inoltre, come arbitrario verso positivo per la corrente del generatore di corrente quello pertinente alla convenzione di segno degli utilizzatori (passive sign convention).

VICON 27 35 DC 0

FALPHA 12 0 VICON 50

definiscono il generatore dipendente di corrente chiamato FALPHA, avente un guadagno di corrente di valore β = 50, connesso fra i nodi 12 e 0, pilotato dalla corrente che fluisce nel generatore indipendente di tensione VICON connesso fra i nodi 27 e 35. Il nodo 12 definisce, così, il morsetto positivo del generatore di corrente pilotato FALPHA, mentre il morsetto 35 definisce il riferimento positivo della tensione del generatore indipendente VICON che, tramite la corrente in esso fluente, pilota il generatore FALPHA.

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GENERATORE DI TENSIONE PILOTATO IN CORRENTE

(CURRENT CONTROLLED VOLTAGE SOURCE --- CCVS)

H<nome> <1º nodo> <2º nodo> <nome gener. tensione> <valore>

H<name> <1º node> <2º node> <voltage source name> <value>

♦ i campi <1° nodo> e <2° nodo> sono numeri interi che definiscono i nodi fra i quali è connesso il generatore di tensione pilotato in corrente;

♦ il campo <nome generatore di tensione> indica il nome del generatore indipendente di tensione, a cui è attribuito un valore nullo di forza elettromotrice, la cui corrente costituisce il comando del generatore dipendente di tensione stesso. Il generatore indipendente di tensione necessario allo scopo deve essere dichiarato in un separato e specifico element statement;

♦ il campo <valore> definisce il valore del parametro detto guadagno di trans-resistenza (se si opera in dc) o, anche, di trans-impedenza (se si opera in ac), (cioè il rapporto r = Volt/Ampere), del generatore pilotato, inteso come rapporto fra la tensione del generatore pilotato e la corrente che lo comanda.

SPICE, al fine di definire la “convenzione di segno” della tensione per il generatore di tensione, contrassegna con il simbolo più (₊) il morsetto relativo al nodo che viene definito nel campo 1° nodo, inoltre assegna come verso positivo per la corrente del generatore di corrente quello pertinente alla convenzione di segno degli utilizzatori (passive sign convention).

VIH21 11 3 DC 0 HT21 0 12 VIH21 250

definiscono il generatore dipendente di tensione chiamato HT21, avente un guadagno di trans-resistenza di valore r = 250 Ω, connesso fra i nodi 0 e 12, controllato dalla corrente che transita proprio nel generatore indipendente di tensione VIH21 connesso fra i nodi 11 e 3. Il nodo 0 definisce il morsetto positivo del generatore dipendente di tensione HT21, mentre il morsetto 11 definisce il riferimento positivo della tensione del generatore indipendente VIH21 che, tramite la corrente in esso fluente, pilota il generatore HT21.

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CONDENSATORE (CAPACITOR)

C<nome> <1° nodo> <2° nodo> <valore> [IC=<tensione iniziale>]

(C<name> <1st node> <2st node> <value> [IC=<initial voltage>])

♦ il campo <valore> definisce il valore numerico della capacità espresso in Farad.

♦ Il campo [IC=<tensione iniziale>] è un campo opzionale ed è utilizzato per definire il valore della tensione del condensatore all’istante t = 0.

L’assegnamento di default è IC = 0.

Per esempio, l’istruzione:

C17 23 6 52P IC = 5

definisce un condensatore denominato C17, connesso fra i nodi 23 e 6, del valore di 52 pico Farad con tensione iniziale di 5V.

INDUTTANZA (INDUCTOR)

L<nome> <1° nodo> <2° nodo> <valore> [IC=<corrente iniziale>]

(L<name> <1st node> <2st node> <value> [IC=<initial current>])

♦ il campo <valore> definisce il valore numerico dell’induttanza espresso in Henry.

♦ Il campo [IC=<corrente iniziale>] è un campo opzionale utilizzato per definire il valore della corrente nella induttanza all’istante t = 0.

L’assegnamento di default è IC = 0.

Per esempio, l’istruzione:

LPC 2 0 33U IC = 7M

definisce un’induttanza denominata LPC, connessa fra i nodi 2 e 0, del valore di 33 microHenry caratterizzata da una corrente iniziale di 7 milli ampere.