SPICE-Simulation: Wie funktionierts?

[andi (Gast)]

Hallo allerseits,

kann mir jemand sagen wie SPICE-Programme funktionieren, sprich wie die 
Ströme und Spannungen eines Models berechnet werden bzw. was 
mathematisch dahintersteckt. Habe bereits im Internet gesucht aber 
leider nicht wirklich befriedigendes gefunden.

Gruß, andi

[Florian (Gast)]

andi schrieb:
> kann mir jemand sagen wie SPICE-Programme funktionieren, sprich wie die
> Ströme und Spannungen eines Models berechnet werden bzw. was
> mathematisch dahintersteckt.

Grundfunktion der Schaltungssimulation mit SPICE ist das algorithmische 
Finden von Näherungslösungen für die systembeschreibenden 
Differentialgleichungen.

Ein ganzer Haufen von Algorithmen, und Differentialgleichungen. 
Sonderlich befriedigend ist die Antwort zwar vermutlich auch nicht, aber 
über das Thema wurden sicherlich schon viele Bücher verfasst. Zu viele, 
um es hier mit ein Paar Sätzen zu erklären.

Wikipedia:
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.

[Helmut S. (helmuts)]

Google: understand spice program

Da findest du als erstes diese Einführung.

http://www3.imperial.ac.uk/pls/portallive/docs/1/7292571.PDF

Die "ackerst" du durch und rechnest alle Beipiele mit Matlab oder Scilab 
durch.

Wenn du da komplett durch bist und alles verstanden hast, dann widmest 
du dich weiteren "Treffern" der Google-Suche.

Google: understand spice program


Nachtrag: Um SPICE erfolgreich zur Schaltungssimulation zu benutzen, 
muss man nicht selber das SPICE-Programm programmieren können.

[alesi (Gast)]

Hallo,

suche mal nach "(modifizierte) Knotenanalyse" oder "nodal analysis"
zusammen mit "spice".

Das liefert z.B.

  http://www.tu-ilmenau.de/fileadmin/media/mne_ess/IEP_V12_EDA-Methoden.pdf

[andi (Gast)]

Na da ist ja ziemlich was nützliches dabei.. Heißen Dank.

Lg andi

[Fragender (Gast)]

Siehe Tietz und Schenk: Halbleiterschaltungstechnik, da sind zu 
eigentlich allen Bauteilen (z.B. npn Trans/Mos) Erläuterungen zu den in 
Simulationsprogrammen genutzten Modellen drin.
Ersetzt man zur Simulation dann alle Bauelemente durch entsprechende 
Modell folgt aus Knoten- und Maschenregel via Näherungsverfahren das 
Verhalten des Schaltkreises.

[Wolfgang (Gast)]

Florian schrieb:
> Grundfunktion der Schaltungssimulation mit SPICE ist das algorithmische
> Finden von Näherungslösungen für die systembeschreibenden
> Differentialgleichungen

Kurz: Differenzengleichungen, die in (meist) festen 
Simulationszeitschritten abgearbeitet werden.

[Johannes E. (cpt_nemo)]

Wolfgang schrieb:
> Kurz: Differenzengleichungen, die in (meist) festen
> Simulationszeitschritten abgearbeitet werden.

Nein, Spice macht es genau nicht so.

Es werden Differentialgleichungen verwendet und die Schrittweite wird 
ständig verändert, so dass in jedem Schritt der Fehler unter einem 
bestimmten Grenzwert bleibt.

Dazu werden numerische Integrationsverfahren verwendet (z.B. 
Trapezverfahren), das ist etwas völlig anderes als mit 
Differenzengleichungen zu rechnen.