- PSpice
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SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) ist eine Software zur Simulation analoger, digitaler und gemischter elektrischer Schaltungen (Schaltungssimulation).
Inhaltsverzeichnis
Entwicklungsgeschichte
SPICE wurde ursprünglich am Electrical Engineering and Computer Sciences (EECS) Fachbereich der Universität von Berkeley entwickelt und steht heute im Quellcode in Version 3f5 zur allgemeinen Verfügung. Auf dieser Version beruhen auch etliche kommerzielle und freie Ableger, die das Original um zusätzliche Funktionen erweitern.
Versionen
Der bekannteste Ableger ist wohl PSpice der Firma OrCAD, der in einer komfortablen Oberfläche mit Schaltplaneditor, Konfigurationsdialogen und Simulationsanzeige eingebettet ist und über 46.000 simulierbare Bauelemente enthält. Es handelt sich dabei um die Nachfolgeversion des ursprünglichen MSIM-Spice. OrCAD hatte die Firma Microsim erworben und wurde 1999 selbst von Cadence Design Systems, Inc. gekauft. Früher bot OrCAD als einziges SPICE-Programm die Möglichkeit, Modelle zu verschlüsseln. Heute bieten auch andere SPICE-Programme (z. B. das frei erhältliche LTspice) dieses Feature an. Das ist gerade für industrielle Anwendungen von Vorteil, wenn Kunden die Schaltung simulieren können, aber nicht das Wissen um die Bauteile oder die Schaltung im Detail offengelegt werden soll.
Im Bereich der ASIC-Entwicklung war lange Zeit das ehemals von Cadence vertriebene H-Spice (nur auf UNIX-Plattformen verfügbar) etabliert.
Eine weitere interaktive SPICE-Simulation ist das Programm Multisim von National Instruments. Multisim bietet Schematic und Simulation (Analysen und interaktive Messgeräte) in einer integrierten Oberfläche. Eine Besonderheit dieses Programmes ist die Verwendung von virtuellen Messgeräten (DMM, Scope, FuncGen, Logic-Analyzer, Network-Analyzer, etc.) zur interaktiven SPICE-Simulation. In Verbindung mit der grafischen Programmiersprache LabVIEW ergibt sich eine integrierte Lösung für Elektronik-Design und Messtechnik.
Weitere Schaltungssimulatoren mit mehr oder weniger starker Systemintegration gibt es z. B. von Mentor.
(Kosten-)Freie Versionen
Demoversionen, die nur hinsichtlich der Komplexität der Schaltung begrenzt sind, findet man bei OrCAD und Target.
Aus Lizenzgründen ist eine Open Source-Weiterentwicklung von SPICE nur eingeschränkt möglich. Das ngspice-Projekt plante ursprünglich nur, alle lizenzrechtlich bedenklichen Teile zu reimplementieren. Es widmet sich aber nun überwiegend der Fehlerbeseitigung sowie der Integration von Xspice und Cider. TclSpice ist ein Parallelprojekt, das eine einfachere Bedienung mit einer TCL-Schnittstelle ermöglicht.
Eines der vielversprechendsten Open-Source-Projekte in diesem Bereich ist zurzeit das gEDA-Projekt (GNU Electronic Design Automation), das es sich zur Aufgabe gemacht hat, eine komplette Entwicklungssuite zu erstellen.
Ein beliebtes kostenloses, aber nicht quelloffenes SPICE für Microsoft Windows ist LTspice der Firma Linear Technology. Mit Wine kann man es auch problemlos unter Linux nutzen.
Mit MacSPICE steht auch unter MacOS X eine gute und kostenlose Implementierung von SPICE zur Verfügung. Aktuell ist hier die Version 3f5 v2.9.
Funktion
Grundfunktion der Schaltungssimulation mit SPICE ist das algorithmische Finden von Näherungslösungen für die systembeschreibenden Differentialgleichungen. Deren Zusammenhang wird von der Schaltungstopologie bestimmt und mittels einer Netzliste, welche die Bauelemente und deren Verbindungen beschreibt, an den Simulator übergeben. Die Bauelemente werden durch Modelle beschrieben, die teils physikalisch orientiert sind, aber auch vollkommen abstrakt formuliert sein können. Im letzteren Fall wird ein Subsystem nur durch Ein/Ausgänge und verknüpfende Gleichungen beschrieben, statt aus Einzelkomponenten zu bestehen. Das führt zu rascheren und zugleich exakteren Simulationsergebnissen, da sich die Modellungenauigkeiten der Einzelkomponenten nicht hochaddieren können. Allerdings bleibt dann das interne Verhalten des Blocks unbekannt.
Weblinks
Allgemein
- Berkeley spice3f5 (Download)
- National Instruments: SPICE Simulation Fundamentals (Grundlagen über Spice in englisch)
Kommerziell
- PSpice von OrCAD
- B2 Spice von Beige Bag
- LTspice von Linear Technology
- TARGET 3001! enthält einen Spice-3f5- bzw. PSpice-kompatiblen Simulator
- Proteus enthält einen Spice-3F5- bzw. ProSpice kompatiblen Simulator
Open Source
- Qucs: Qucs (Quite Universal Circuit Simulator)
- gEDA : GNU Electronic Design Automation Tools
- TclSpice: geschrieben in der Skriptsprache Tcl
- MacSpice
- ASCO tool
Sonstiges
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