Simulation mit Spice

Inhalt

Einführung
Wo bekommt man nun SPICE?
Anwendung
Weiterführende Links

Einführung

Es gibt sie noch, die Funkamateure, die Geräte selbst entwickeln und bauen. Dabei muss häufig während des Entwicklungsprozessen die Schaltung abgeändert oder ganz verworfen werden. Um den Entwicklungsprozessen zu beschleunigen, kann man die Schaltung vor dem eigentlichen Aufbau in Software simulieren. Dabei denkt wahrscheinlich jeder sofort an sündhaft teuere und komplexe Software. Analoge Schaltungssimulation kann man tatsächlich kostenlos und völlig legal aus dem Internet herunterladen. Der Klassiker der analogen Schaltungssimulation ist SPICE (diese Seite ist leider auf Englisch, der deutsche Wikipediaeintrag ist leider unvollständig). SPICE ist eine Abkürzung und bedeutet "Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis", was soviel wie "Simulationsprogramm mit Schwerpunkt auf Integrierte Schaltkreise" heißt. SPICE wurde 1973 vollständig in Fortran entwickelt. Heute existieren auch Versionen in anderen Programmiersprachen, z.B. in "C". Mit SPICE kann man folgende Schaltungsanalysen durchführen (nicht vollständig):

Kleinsiganl Wechselstromanalysen
Nichtlineare Gleichstromanalysen
Nichtlineare Gleichstromübertragungsfunktionen
Rauschanalysen
Transferfunktion wie z.B. Verstärkung, Impedanzen
Transientenfunktionen

Es lassen sich Bauteiltoleranzen berücksichtigen indem man beispielsweise eine Monte Carlo Simulation durchführt. Man kann daraus schnell erkennen wie sich Toleranzen auf das Verhalten der Schaltung auswirkt

Um eine Schaltung simulieren zu können, benötigt man Modelle, die in Software das Verhalten der Bauelemente beschreiben. Ein Teil der Modelle ist bereits in SPICE integriert und müssen nicht beschrieben werden, wie z.B. Widerstand, Kondensator, Spule und viele andere. Für andere Bauelemente mit nicht linearem Verhalten, wie z.B. Dioden, Transistoren oder gar integrierte Bauelemente benötigt man auf das Bauelement zugeschnittene Modelle. Wer ein Spice Model sucht, wird im Internet sicher fündig.

Wo bekommt man nun SPICE?

Eine sehr gute Version ist bei Linear Technology erhältlich. Hier kann man LTSpice herunterladen. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von frei verfügbaren SPICE-Versionen nicht nur für Windows sondern auch für Linux, beispielsweise Opus Spice oder NGSPICE. Bei der Installation hält man sich am Besten an die Installationsanleitungen zu den entsprechenden SPICE-Versionen. Erwähneswert ist, dass LTSpice auch unter Linux (bei mir unter OpenSuSe Leap) in WINE lauffähig ist

Anwendung

Hat man SPICE erfolgreich installiert kann man gleich loslegen mit einer Simulation. Eigentlich muss man jetzt erst mal die Schaltung entweder mit der Maus zeichenen oder mit einem Editor in eine Datei schreiben. Bei LTSpice sparen wir uns das und verwenden ein vorgefertigtes Beispiel. Bei LTSpice öffnet die Datei Example -> Education astable.asc und erhät auf dem Bildschirm den Stromlaufplan eines astabilen Multivibrators (siehe Bild). Jetzt klickt man in der Iconleiste auf das rennende Männchen und ein neues Fenster, das die Ergebnisse darstellen wird öffnet sich. Jetzt kann man wählen welches Signal der Schaltung man darstellen möchte. Mit der Maus klickt man beispielsweise auf das Netz, das mit einem roten Punkt markiert ist und LTSpice stellt sofort die Kurvenform dar.

Weiterführende Links

Last modified: 2021-03-05 19:20:31 UTC