Einführung in SPICE

“Mit Electronics Workbench können Sie Schaltpläne erstellen, die genauso aussehen wie die, die Sie bereits auf dem Papier kennen – und Sie können den Netzschalter umlegen, damit sich der Schaltplan wie eine echte Schaltung verhält. Bei anderen Elektroniksimulatoren müssen Sie möglicherweise SPICE-Knotenlisten als Textdateien eingeben – eine abstrakte Darstellung einer Schaltung, die die Fähigkeiten aller außer fortgeschrittenen Elektronikingenieuren übersteigt.“ —(Electronics Workbench-Benutzerhandbuch—Version 4, Seite 7)

Diese Einführung stammt aus der Bedienungsanleitung für ein Schaltungssimulationsprogramm namens Elektronik-Workbench . Unter Verwendung einer grafischen Schnittstelle ermöglicht es dem Benutzer, einen Schaltplan zu zeichnen und dann den Computer diese Schaltung analysieren zu lassen, wobei die Ergebnisse in grafischer Form angezeigt werden. Es ist ein sehr wertvolles Analysewerkzeug, das jedoch seine Mängel hat. Zum einen neigen es und ähnliche Grafikprogramme dazu, bei der Analyse komplexer Schaltungen unzuverlässig zu sein, da die Übersetzung von Bild in Computercode nicht ganz die exakte Wissenschaft ist, die wir uns wünschen würden (noch). Zweitens benötigt es aufgrund seiner Grafikanforderungen in der Regel eine beträchtliche Menge an Rechenleistung für den Betrieb und ein Computerbetriebssystem, das Grafiken unterstützt. Drittens können diese Grafikprogramme teuer sein.

Unter der Grafikhaut von Electronics Workbench liegt ein robustes (und kostenloses!) Programm namens SPICE, das eine Schaltung basierend auf einer Textdatei-Beschreibung der Komponenten und Verbindungen der Schaltung analysiert. Wofür der Benutzer mit der Elektronik-Workbench bezahlt und anderen grafischen Schaltungsanalyseprogrammen ist die praktische „Point-and-Click“-Schnittstelle, während SPICE die eigentliche mathematische Analyse übernimmt.

SPICE selbst benötigt keine grafische Oberfläche und beansprucht wenig Systemressourcen. Es ist auch sehr zuverlässig. Die Macher von Electronic Workbench möchten, dass Sie denken, dass die Verwendung von SPICE im nativen Textmodus eine Aufgabe für Raketenwissenschaftler ist, aber ich schreibe dies, um ihnen das Gegenteil zu beweisen. SPICE ist für einfache Schaltungen ziemlich einfach zu verwenden, und seine nicht-grafische Oberfläche eignet sich sogar für die Analyse von Schaltungen, die schwer zu zeichnen sind. Ich glaube, es war der Programmierexperte Donald Knuth, der witzelte:„What you see is all you get“ wenn es um Computeranwendungen geht. Grafiken mögen attraktiver aussehen, aber abstrahierte Oberflächen (Text) sind tatsächlich effizienter.

Dieses Dokument ist nicht als erschöpfendes Tutorial zur Verwendung von SPICE gedacht. Ich versuche nur, dem interessierten Benutzer zu zeigen, wie man es auf die Analyse einfacher Schaltungen anwenden kann, als Alternative zu proprietären ($$$) und fehlerhaften Programmen. Sobald Sie die Grundlagen erlernt haben, gibt es andere Tutorials, die besser geeignet sind, Sie weiterzubringen. Die Verwendung von SPICE – einem Programm, das ursprünglich zur Entwicklung integrierter Schaltkreise gedacht war – zur Analyse einiger der hier vorgestellten wirklich einfachen Schaltkreise mag ein bisschen wie Butterschneiden mit einer Kettensäge erscheinen, aber es funktioniert!

Alle Optionen und Beispiele wurden auf SPICE Version 2g6 auf MS-DOS- und Linux-Betriebssystemen getestet. Soweit mir bekannt ist, verwende ich keine spezifischen Funktionen von Version 2g6, daher sollten diese einfachen Funktionen auf den meisten SPICE-Versionen funktionieren.