آموزش تحلیل مدارات الکترونیکی با اچ اسپایس HSpice
برنامه اسپایس
SPICE که ابتدا در اواخر دهه 60 و اوایل دهه 70 میلادی در دانشگاه برکلی توسعه یافته بود، به سرعت به یکی از ابزارهای قدرتمند شبیه سازی مدار تبدیل شده است.
SPICE (“برنامه شبیه سازی با تأکید بر مدار مجتمع”) شبیه ساز مدار الکترونیکی آنالوگ با کاربرد های گوناگون است. برخلاف مدارهای کوچک که قبل از ساخت بر روی برد بودر بسته و تست میشوند، استفاده از برد بود در مدارهایی که تعداد المانها در آنها زیاد است عملی نیست. بعلاوه، هزینه های بالای ماسک های فوتولیتوگرافی و سایر پیش نیازهای تولید باعث می شود قبل از ساخت مدار مجتمع، شبیه سازی های فراوان با در نظر گرفتن شرایط مختلف (دماهای مختلف، عدم هماهنگی قطعات، نویز و…) انجام شود و مدار تا حد ممکن به کمال برسد. شبیه سازی مدار با SPICE روش استاندارد صنعت برای بررسی عملکرد مدار در سطح ترانزیستور قبل از اقدام به ساخت مدار مجتمع است.
شبیه ساز SPICE و مشتقات آن، که HSpice از برجسته ترین آنهاست ، یک لیست متنی را که عناصر مدار (ترانزیستورها ، مقاومت ها ، خازن ها و غیره) را توصیف می کند و اتصالات آنها را به عنوان ورودی از کاربر دریافت کرده، و این توصیف را به معادلات قابل حل ترجمه می کند که با استفاده از روش های تلفیقی ضمنی ، روش نیوتن و تکنیک های ماتریس پراکنده حل می شوند.
تحلیل مدارهای بسیار بزرگ در سطح ترانزیستور قابل انجام است البته قادر به شبیه سازی بلوکهای مجازی که رفتار آنها (بدون مدار مشخص) تعریف میشود(behavioral level) ، نیز هست. علاوه بر این امکان شبیه سازی مدارهای فرکانس بالای RF ، لحاظ کردن عناصر پارازیتیک که بعد از ساخت اضافه میشوند، نیز از قابلیتهای این شبیه ساز است. تمام این امکانات به همراه دقت و سرعت قابل توجه شبیه سازی، باعث شده است که HSpice بین طراحان الکترونیک و مدار مجتمع بسیار محبوب باشد.
از جمله تحلیلهای مهمی که توسط HSpice قابل انجام است، می توان به تحلیل نقطه ی بایاس، تحلیل DC ، تحلیل AC، تحلیل زمانی (transient)، تجزیه و تحلیل حساسیت، تحلیل نویز، تحلیل Montecarlo، و … اشاره کرد.
در این ویدیوی آموزشی که به طور مقدماتی به معرفی HSpice میپردازد، بررسی و نحوه ی نوشتن نت لیست مدار و قطعات مختلف، معرفی منابع پالس و سینوسی، و انجام تحلیلهای نقطه کار، DC، AC، و Transient توضیح داده شده و در آخر نیز یک مدار نمونه شبیه سازی شده و نتایج آن به نمایش در آمده است. هدف از این ویدیو آشنایی دانشجویان کارشناسی الکترونیک با تحلیل مدارهای ساده توسط HSpice است. لازم به ذکر است که این نرم افزار قدرتمند توانایی های بسیار بیشتری دارد که به آنها پرداخته نشده و صرفا آموزش مقدماتی آن مد نظر قرار گرفته است.