SPICE
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SPICE es un acrónimo inglés de Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis (Programa de simulación con énfasis en circuitos integrados). Fue desarrollado por la Universidad de California, Berkeley en 1975 por Donald Pederson.
Es un estándar internacional cuyo objetivo es simular circuitos electrónicos analógicos compuestos por resistencias, condensadores, diodos, transistores, etc. Para ello hay que describir los componentes, describir el circuito y luego elegir el tipo de simulación (temporal, en frecuencia, en continua, parámetrico, Monte Carlo...).
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[editar] Historia
Spice fue desarrollado en el laboratorio de investigación electrónica (Electronics Research Laboratory) de la Universidad de California, Berkeley por Larry Nagel bajo la dirección de su asesor de investigación Donald Pederson. SPICE1 fue derivado del programa CANCER (acrónicmo de Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation) un rastro del liberalismo de la Universidad de Berkeley de los años 60.
Hasta ese momento varios simuladores de circuitos eléctricos habían sido desarrollados por el departamento de defensa de los Estados Unidos, entidad que requería evaluar la radiación de un circuito. Cuando el director original del proyecto, el profesor Rohrer, abandono Berkeley, el profesor Pederson tomo el puesto de director. Éste nuevo director consiguió que el programa fuera reescrito de su antecesor CANCER, el cuál era un programa con licencia de propietario, para poder poner esta nueva versión del programa bajo dominio público.
SPICE1 tuvo su primera presentación en una conferencia de 1973. Fue programado en FORTRAN y usaba la técnica de análisis de nodos para construir el sistema de ecuaciones del circuito. Ésta técnica de análisis tenía inconvenientes al representar inductacinas, fuentes de tensión sin referencia y fuentes controladas. Esta versión del programa contaba con pocos elementos; usaba un paso fijo para los análisis transitorios.
En el año 1975 apareció la versión SPICE2, con la cual se popularizó su uso. Esta versión del programa también estaba compilada en FORTRAN, tenía más elementos, análisis transitorio con paso variable, usaba las técnicas de integración trapezoidal o integración de Gear, conseguía las ecuaciones de los circuitos por una técnica modificada del tradicional análisis de nodos, la que permitía resolver los inconvenientes de su versión anterior y usaba una innovación del programa FORTRAN que permitía controlar la memoria. Este último adelanto fue desarrollado por el estudiante de posgrado Ellis Coheb.
La última versión de SPICE en FORTRAN fue la versión 2G.6 en 1983. La siguiente versión, SPICE3, fue desarrollada en lenguaje C por Thomas Quarless y como director A. Richard en el año de 1989. La versión SPICE3 usaba la misma sintaxis que sus antecesoras y tenia una interfaz gráfica X Window.
Como un programa de código abierto, SPICE fue ampliamente usado. El código de SPICE fue distribuido desde sus comienzos bajo un costo por la Universidad de Berkeley, el cual retribuía el costo de las cintas magnéticas. El programa tenía la restricción de no poderse distribuir en países que no eran considerados amigos por los Estados Unidos. Actualmente el programa está cubierto por la licencia BSD.
SPICE promovió y sirvió de base para otros programas de simulación en las universidades y la industria. La primera versión comercial del SPICE fue ISPICE. La versión comercial más destacada de SPICE incluía HSPICE y PSPICE. Las versiones académicas de SPICE incluían XSPICE, desarrollada en el Instituto Tecnológico de Georgia, versión en la que se agregaron códigos de análisis analógicos y digitales y Cider que permitía simular dispositivos semiconductores.
[editar] Caracteristicas del programa
[editar] Análisis que SPICE realiza
[editar] Dispositivos y componentes
[editar] Fuentes
[editar] Resistencias
El modelo de resistencias en Spice corresponde al modelo clásico de la teoría de circuitos más el modelo de variación del valor de éste dispositivo por efecto de la temperatura.
La sintaxis para incluir éste elemento es la siguiente:
[editar] Inductancias
[editar] Inductancias mutuas
Si por una bobina fluye una corriente que varía en el tiempo, se produce un flujo magnético y por ende un voltaje en esta. Si acercamos otra bobina observamos que las líneas de flujo inciden de manera que recíprocamente en esta se induce un voltaje y si existe trayectoria posible, también existirá una corriente. El voltaje que se induce en la segunda bobina es proporcional al cambio de la corriente de la primera bobina.
[editar] Condensadores
Es un dispositivo con la capacidad de acumular cargas eléctricas dentro de si, muy utilizado en circuitos.
[editar] Dispositivos semiconductores
[editar] Líneas de transmisión (parámetros distribuidos)
[editar] Ejemplos
La forma de modelar una señal cuadrada es Vnodo Nodo 0 PULSE (V1 V2 TD TR TF PW PER) con:
- V1: Valor inicial
- V2: Valor final
- TD: Latencia inicial del pulso
- TR: Tiempo de subida
- TF: Tiempo de bajada.
- PW: Ancho del pulso
- PER: Periodo del pulso.
Una de las formas de modelar un transistor MOS es MNúmero nD nG nS nB tipo W= L= PD= AD= PS= AS= con:
- Mnúmero: identifica al transistor
- nD: número nodo drenador
- nG: número nodo puerta
- nS: número nodo surtidor
- nB: número nodo substrato
- tipo: NMOS / PMOS
- W: anchura del canal
- L: longitud del canal
- PD / PS: perímetros del drenador / surtidor
- AD / AS: área del drenador / surtidor
Uniendo varios de estos dispositivos por medio de los nodos se describe el circuito completo que luego será empleado para la simulación.
[editar] Programas para ordenador
[editar] Software no libre
- PSpice/OrCAD
- HSpice (para estaciones de trabajo)
- MicroCad
- Dr. Spice
- Proteus
- Intusoft
- Spice-It!
- SIMetrix Intro
- TopSPICE
- NG-spice (next generation spice) [1] (GPL)
- Spice Opus [2]
- LTSPICE (freeware)
[editar] Software libre
- ASCO tool
- GEDA [3] (GPL)
- MacSpice
- Qucs Simulador con entorno gráfico, interfaz sencilla, múltiples opciones y multi-plataforma
- TclSpice
