Dominando la sintaxis de netlist SPICE: Nomenclatura de componentes, elementos pasivos y activos, y definición de fuentes

Aunque esta guía se centra en lo esencial, SPICE ofrece un conjunto completo de características para simulación precisa de circuitos. La siguiente visión general condensa reglas clave de sintaxis y ejemplos para ayudarte a escribir netlists limpios y sin errores.

Cada elemento SPICE se introduce con una palabra clave de una sola letra: R para resistores, C para capacitores, L para inductores, V para fuentes de voltaje, I para fuentes de corriente, D para diodos, Q para transistores bipolares, M para MOSFETs, J para JFETs y K para acoplamientos de transformador. Los caracteres siguientes identifican de forma única cada instancia de un tipo dado. Los nombres pueden ser cualquier secuencia de hasta ocho caracteres alfanuméricos; no se distingue mayúsculas/minúsculas, así que r1 y R1 se refieren al mismo resistor. La longitud excesiva más allá de ocho caracteres se trunca, lo que puede causar colisiones de nombres. Por ejemplo, rpulldown se interpreta como rpulldow, duplicando potencialmente rpulldow si aparece en otro lugar.

SPICE admite prefijos métricos para simplificar la especificación de valores, aunque la convención difiere ligeramente del estándar debido a limitaciones ASCII e insensibilidad a mayúsculas/minúsculas. Prefijos comunes incluyen:

• t – tera (10¹²)
• g – giga (10⁹)
• meg – mega (10⁶)
• k – kilo (10³)
• m – mili (10^-3)
• u – micro (10^-6)
• n – nano (10^-9)
• p – pico (10^-12)
• f – femto (10^-15)

La notación científica también es compatible. Definiciones típicas de resistores:

 R1 1 0 2t ; 2 TΩ R2 1 0 4g ; 4 GΩ R3 1 0 47meg ; 47 MΩ R4 1 0 3.3k ; 3.3 kΩ R5 1 0 55m ; 55 mΩ R6 1 0 10u ; 10 µΩ R7 1 0 30n ; 30 nΩ R8 1 0 5p ; 5 pΩ R9 1 0 250f ; 250 fΩ R10 1 0 4.7e3 ; 4.7 kΩ R11 1 0 1e-12 ; 1 pΩ 

Componentes pasivos

Capacitores

 C1 12 33 10u ; 10 µF C1 12 33 10u IC=3.5 ; 10 µF con 3.5 V de voltaje inicial 

Condición inicial (IC) establece el voltaje del capacitor al inicio del análisis CC; si se omite, el valor por defecto es cero. Para análisis transitorios, incluye la tarjeta .tran con la opción UIC para honrar los valores IC.

Inductores

 L1 12 33 133m ; 133 mH L1 12 33 133m IC=12.7m ; 133 mH con 12.7 mA de corriente inicial 

IC especifica la corriente del inductor en amperios al inicio CC. Los análisis transitorios requieren la tarjeta .tran con UIC para activar los valores IC.

Acoplamiento de transformador (dispositivos k)

 K1 L1 L2 0.999 ; 99.9 % de acoplamiento entre L1 y L2 

Los factores de acoplamiento deben estar estrictamente entre 0 y 1. El orden de los inductores es irrelevante.

Resistores

 RLOAD 23 15 3.3k ; 3.3 kΩ entre nodos 23 y 15 

Las potencias nominales de los resistores no se representan; todos los componentes se tratan como ideales a menos que se modele lo contrario.

Componentes activos

Cada dispositivo semiconductor debe definirse mediante una tarjeta .MODEL que especifique sus características eléctricas. Los parámetros omitidos toman los valores por defecto internos de SPICE.

Diodos

 D1 1 2 MOD1 ; diodo usando modelo MOD1 

Definición de modelo de ejemplo:

 .MODEL MOD1 D ; modelo de diodo simple .MODEL MOD2 D VJ=0.65 RS=1.3 ; diodo con voltaje de unión y resistencia en serie 

Parámetros clave incluyen IS (corriente de saturación), RS (resistencia de unión), N (coeficiente de emisión), VJ (potencial de unión) y BV (voltaje de ruptura).

Transistores de unión bipolar (BJT)

 Q1 2 3 0 MOD1 ; BJT usando modelo MOD1 

Ejemplo de modelo BJT (2N2222, NPN):

 .MODEL M2N2222 NPN IS=19f BF=150 VAF=100 IKR=.18 + ISE=50p NE=2.5 BR=7.5 VAR=6.4 IKR=12m + ISC=8.7p NC=1.2 RB=50 RE=0.4 RC=0.4 CJE=26p + TF=0.5n CJC=11p TR=7n XTB=1.5 KF=0.032f AF=1 

Para un transistor PNP (2N2907):

 .MODEL M2N2907 PNP IS=1.1p BF=200 NF=1.2 VAF=50 + IKF=0.1 ISE=13p NE=1.9 BR=6 RC=0.6 CJE=23p + VJE=0.85 MJE=1.25 TF=0.5n CJC=19p VJC=0.5 + MJC=0.2 TR=34n XTB=1.5 

Los nombres de modelo deben comenzar con una letra. Listas extensas de parámetros están disponibles en The Spice Book de Andrei Vladimirescu (ISBN 0‑471‑60926‑9).

Transistores de efecto de campo de unión (JFET)

 J1 2 3 0 MOD1 ; JFET usando modelo MOD1 

Ejemplo de modelo JFET:

 .MODEL MOD2 NJF LAMBDA=1e-5 PB=0.75 

Parámetros incluyen VTO (voltaje de umbral), BETA (transconductancia), LAMBDA (modulación de longitud de canal) y capacitancias CGS, CGD.

MOSFETs

 M1 2 3 0 0 MOD1 ; MOSFET usando modelo MOD1 

Sintaxis del modelo:

 .MODEL MOD1 PMOS .MODEL MOD2 NMOS LEVEL=2 PHI=0.65 RD=1.5 .MODEL MOD3 NMOS VTO=-1 ; N-canal modo depleción .MODEL MOD4 NMOS VTO=1 ; N-canal modo realce .MODEL MOD5 PMOS VTO=1 ; P-canal modo depleción .MODEL MOD6 PMOS VTO=-1 ; P-canal modo realce 

El parámetro VTO distingue modo depleción de modo realce. Un VTO positivo en un P-canal (o negativo en un N-canal) indica modo depleción; un valor negativo (o positivo) indica modo realce.

Fuentes de voltaje y corriente

Fuentes de voltaje senoidal AC (usando .AC)

 V1 1 0 AC 12 SIN V1 1 0 AC 12 240 SIN ; 12 V a 240° de fase 

Usa esta forma cuando todas las fuentes comparten la misma frecuencia pero pueden diferir en fase. Para múltiples frecuencias, usa la sintaxis alternativa.

Fuentes de voltaje senoidal AC (sin .AC)

 V1 1 0 SIN(0 12 60 0 0) 

Parámetros: offset (polarización CC), voltage (pico), freq (Hz), delay (fase en segundos), damping (decaimiento).

Fuentes de voltaje CC

 V1 1 0 DC ; fuente CC definida por tarjeta .DC V1 1 0 DC 12 ; 12 V CC explícitos 

Al usar la tarjeta de análisis .dc, las fuentes deben declararse con la palabra clave DC. De lo contrario, especifica el valor de voltaje directamente.

Fuentes de voltaje pulsadas

 V1 1 0 PULSE(-3 3 0 0 0 10m 20m) 

Genera una onda cuadrada oscilando entre –3 V y +3 V, con tiempos de subida/bajada cero, período de 20 ms y ciclo de trabajo 50 %.

Fuentes de corriente senoidal AC (usando .AC)

 I1 1 0 AC 3 SIN I1 1 0 AC 1m 240 SIN ; 1 mA a 240° de fase 

Fuentes de corriente senoidal AC (sin .AC)

 I1 1 0 SIN(0 1.5 60 0 0) 

Fuentes de corriente CC

 I1 1 0 DC ; definida por tarjeta .DC I1 1 0 DC 12 ; 12 A CC explícitos 

Nota: En SPICE, el primer nodo especificado es el nodo negativo; la corriente fluye del nodo negativo al positivo.

Fuentes de corriente pulsadas

 I1 1 0 PULSE(-3m 3m 0 0 0 17m 34m) 

Produce una onda cuadrada entre –3 mA y +3 mA, con período de 34 ms y 50 % de ciclo de trabajo.

Fuentes de voltaje dependientes

 E1 2 0 1 2 999k 

Crea un seguidor de voltaje con ganancia alta de 999 k. Las fuentes dependientes no cargan el nodo de entrada; deben usarse con cuidado en redes de realimentación.