SPICE (Software)
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SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) ist eine Software zur Simulation analoger, digitaler und gemischter elektrischer Schaltungen (Schaltungssimulation).
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[Bearbeiten] Entwicklungsgeschichte
SPICE wurde ursprünglich am Electrical Engineering and Computer Sciences (EECS) Fachbereich der Universität von Berkeley entwickelt und steht heute im Quellcode in Version 3f5 zur allgemeinen Verfügung. Auf dieser Version beruhen auch etliche kommerzielle und freie Ableger, die das Original um zusätzliche Funktionen erweitern.
[Bearbeiten] Versionen
Der bekannteste ist wohl PSpice der Firma OrCAD, der in einer komfortablen Oberfläche mit Schaltplaneditor, Konfigurationsdialogen und Simulationsanzeige eingebettet ist und mit über 46.000 simulierbaren Bauelementen kommt. Es handelt sich hierbei um die Nachfolgeversion des ursprünglichen MSIM-Spice. OrCAD hatte die Firma Microsim erworben und wurde 1999 selbst von Cadence Design Systems, Inc. gekauft. Heute bietet OrCAD als einziges Spice Programm die Möglichkeit Modelle zu verschlüsseln. Dies ist gerade für industrielle Anwendungen von Vorteil, wenn der Kunde die Schaltung simulieren können soll, aber nicht das Wissen um die Bauteile oder Schaltung im Detail offengelegt wird.
Im Bereich der ASIC-Entwicklung war lange Zeit das ehemals von Cadence vertriebene H-Spice (nur auf UNIX-Plattformen verfügbar) etabliert.
Eine weitere interaktive SPICE-Simulation kommt von der Firma Electronics Workbench mit Ihrem Produkt Multisim. Electronics Workbench wurde 2005 von der Firma National Instruments erworben. Multisim bietet Schematic und Simulation (Analysen und interakive Messgeräte) in einer integrierten Oberfläche. Die Verwendung von virtuellen Messgeräten (DMM, Scope, FuncGen, Logic-Analyzer, Network-Analyzer, etc.) zur interaktiven SPICE-Simulation wurde von EWB revolutioniert. In Verbindung mit der grafischen Programmiersprache LabVIEW ergibt sich eine integrierte Lösung von Elektronik-Design und Meßtechnik.
Weitere Schaltungssimulatoren mit mehr oder weniger starker Systemintegration gibt es z.B. von Mentor.
[Bearbeiten] (Kosten-)Freie Versionen
Demoversionen, die nur hinsichtlich der Komplexität der Schaltung begrenzt sind, findet man bei OrCAD und Target.
Aus Lizenzgründen ist eine Open Source Weiterentwicklung von SPICE nur eingeschränkt möglich. Das ngspice Projekt plante ursprünglich nur, alle lizenzrechtlich bedenklichen Teile zu reimplementierten. Das Projekt widmet sich aber nun überwiegend der Fehlerbeseitigung sowie der Integration von Xspice und Cider. TclSpice ist ein Parallelprojekt welches eine einfachere Bedienung mit einer TCL-Schnittstelle ermöglicht.
Eines der vielversprechendsten Open-Source-Projekte in diesem Bereich ist zur Zeit das gEDA-Projekt (GNU Electronic Design Automation), dass sich zur Aufgabe gemacht hat, eine komplette Entwicklungssuite zu entwickeln.
Ein beliebtes kostenloses, aber nicht quelloffenes, SPICE für Microsoft Windows ist LTSPICE der Firma Linear Technology. Dieses kann man mit Wine aber auch problemlos unter Linux nutzen.
Mit MacSPICE steht auch unter MacOS X eine gute und kostenlose Implementierung von SPICE zur Verfügung. Aktuell ist hier die Version 3f5 v2.9.
[Bearbeiten] Funktion
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 Verbindung beschreibt, an den Simulator übergeben. Die Bauelemente werden hierbei durch Modelle beschrieben, die teils physikalisch orientiert- aber auch vollkommen abstrakt formuliert sein können. Im letzteren Fall wird ein Subsystem nur durch Ein/Ausgänge und verknüpfende Gleichungen beschrieben, statt es aus Einzelkomponenten zusammenzufügen. Dies führt zu rascheren und zugleich exakteren Simulationsergebnissen, da sich Modellungenauigkeiten der Einzelkomponenten nicht hochaddieren können. Allerdings bleibt dann das interne Verhalten des Blocks unbekannt.
[Bearbeiten] Weblinks
[Bearbeiten] allgemein
- Berkeley spice3f5 (Download)
- National Instruments: SPICE Simulation Fundamentals (Grundlagen über Spice in englisch)
[Bearbeiten] kommerziell
- PSpice: von OrCAD; Deutsche Informationen über PSpice bei FlowCAD
- B2 Spice: von Beige Bag
- LTSPICE: von Linear Technology
- TARGET 3001! enthält einen Spice 3f5 bzw. PSpice kompatiblen Simulator
[Bearbeiten] Open Source
- gEDA : GNU Electronic Design Automation Tools
- TclSpice: geschrieben in der Skriptsprache Tcl
- MacSpice
- ASCO tool
