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Ngspice rework

Ngspice est un logiciel de simulation électronique permettant notamment d'étudier des montages électriques, de tracer des diagrammes de Bode, de calculer des gains, etc.

Il est basé sur Spice3f5, Cider1b1 et Xspice

Installation à partir des dépots

Depuis Lucid lynx ce logiciel est présent dans les dépôts: il suffit d'installer le paquet ngspice et ngspice-doc

Installation à partir des sources

Nous allons installer la dernière version ngspice des dépôts Debian non libre. Pour ce faire rechercher sur Google le fichier ngspice_22-1.dsc

Nous trouvons par exemple comme lien http://kambing.ui.ac.id/debian/pool/non-free/n/ngspice/

Pré-requis

Pour pouvoir effectuer cette installation un certain nombre de pré-requis sont nécessaires :

  • Les dépôts source doivent être disponibles dans synaptic (décommentez les lignes qui commencent par deb-src dans /etc/apt/sources.list)
  • Installez les paquets debhelper cdbs lintian build-essential fakeroot devscripts pbuilder dh-make debootstrap blt (en 1 clic).

Préparation de pbuilder

On va utiliser l'outil pbuilder, qui crée un chroot d'un système Ubuntu de base, puis le compresse dans un fichier base.tgz.
Lors de l'utilisation de pbuilder pour construire le paquet binaire, le chroot va être décompressé, les Build-Deps installées et le paquet compilé. S'il manque une Build-Dep, la compilation échouera.
Le principal intérêt de pbuilder est de vérifier que les Build Deps sont bonnes (cf. fichier control .dsc).

Pour supporter les dépôts Universe et Multiverse

sudo su
echo "COMPONENTS=\"main restricted universe multiverse\"" >> /etc/pbuilderrc
ctrl+d

Permet d'activer l'utilisation des dépôts universe et multiverse sous dapper (désactivés par défaut).

Installation

Compilation et création du paquet binaire

Création du chroot avec pbuilder

Pour initialiser pbuilder, tapez dans votre terminal :

sudo pbuilder create

Pour faire un chroot d'une autre version d'ubuntu que celle que vous utilisez actuellement (pour créer un paquet compatible), vous pouvez ajouter à la fin de la deuxième commande –distribution hardy:

  sudo pbuilder create --distribution hardy 

(hardy peut être remplacé par le nom de code d'une autre version d'Ubuntu).

Cette étape peut prendre un certain temps.

Création du paquet binaire

Une fois l'étape précédente terminée il ne vous reste plus qu'a taper la commande suivante pour compiler votre paquet source (dans « ~/packaging/ ») :

sudo pbuilder build *.dsc

Et à laisser mariner… en cas d'erreur de dépendance (eh oui cela peut encore arriver pendant la compilation) reprendre à l'étape Création du paquet binaire en ajoutant le paquet manquant avant de lancer le build, il est possible d'ajouter plusieurs paquet en les séparants avec une espace :

sudo pbuilder update --extrapackages nomdupaquetmanquant (ex: libq4t-dev)

Une fois cette étape terminée, votre .deb est dans /var/cache/pbuilder/result

Installer les packets

cd /var/cache/pbuilder/result
sudo dpkg -i ngspice-doc_20-1_all.deb ngspice_20-1_*.deb tclspice_20-1_*.deb

Utilisation

Copiez les exemples de netlist de ngspice

mkdir ngspice
cd ngspice
cp -R /usr/share/doc/ngspice-doc/examples ./
cd examples/cider/serial/

Simulation de la charge d'une capacitée

ngspice charge.cir

Exécution de la simulation

******                                                            
** ngspice-20 : Circuit level simulation program                  
** The U. C. Berkeley CAD Group                                   
** Copyright 1985-1994, Regents of the University of California.  
** Please submit bug-reports to: ngspice-bugs@lists.sourceforge.net
** Creation Date: Wed Dec 16 22:39:18 UTC 2009                     
******                                                             

Circuit: mos charge pump

ngspice 1 -> run
Doing analysis at TEMP = 27.000000 and TNOM = 27.000000


Initial Transient Solution
--------------------------

Node                                   Voltage
----                                   -------
4                                            0
5                                            1
6                                            1
7                                            0
2                                            1
3                                            1
1                                            1
vc#branch                                    0
vs#branch                         -1.46927e-11
vbb#branch                         1.45234e-11
vdd#branch                         1.46927e-11
vin#branch                         3.03623e-19

 Reference value :  1.97932e-07

No. of Data Rows : 368

ngspice 2 ->

Affichage du résultat des nœuds vin vs et vc

ngspice 2 -> plot vin#branch vs#branch vc#branch
ngspice 3 ->

Pour réaliser vos propres netlist utilisez gschem de geda pour dessiner le schéma électronique (schema.sch) ou kicad. Puis pour gschem convertissez le schéma en un fichier netlist (schema.net) avec la commande gnetlist suivante :

gnetlist -g spice -o schema.net schema.sch

Images

Syntaxe des fichiers circuit

Les paramètres entre <> sont optionnels.

Résistances

Syntaxe

Rnom n1 n2 valeur

Exemple

Rin 2 0 100

Notes

n1 et n2 sont deux nœuds de connexion. Valeur est la résistance (en ohms), elle peut-être positive ou négative mais non nulle.

Résistances Semi conducteur

Syntaxe

Rnom n1 n2 <valeur> <Mnom> <L=Longueur> <W=Largeur> <Temp=T>

Exemple

Rcharge 3 7 RMODEL L=10u W=1u

Notes

C'est la forme la plus générale de résistance, elle permet de modéliser les effets de la température et de calculer sa résistance en fonction de sa géométrie et de spécifications propre.

Capacités

Syntaxe

Cnom n+ n- valeur <IC=INCOND>

Exemple

Cout 13 0 1UF IC=3V

Notes

n+ et n- sont les bornes positive et négative du condensateur. Valeur est la capacité en Farads. La condition initiale IC (optionnelle) est la valeur en volts de la tension au temps 0 de la capacitée.

Capacités Semi conductrice

Syntaxe

Cnom n1 n2 <value> <Mnom> <L=Longueur> <W=Largeur> <IC=VAL>

Exemple

Cfilter 3 7 CMODEL L=10u W=1u

Notes

C'est la forme la plus générale de condensateur, elle permet de calculer la valeur de la capacité à partir de la géométrie et de spécifications.

Inductances

Syntaxe

Lnom n+ n- valeur <IC=INCOND>

Exemple

LSHUNT 23 51 10U IC=15.7MA

Notes

n+ et n- sont les bornes positive et négative. Valeur est l'inductance en Henry. La condition initiale IC (optionnelle) est la valeur du courant en ampère au temps 0 de la borne n+ à la borne n-.

Inductance Mutuelle

Syntaxe

Knom Lnom1 Lnom2 valeur

Exemple

Kin L1 L2 0.87

Notes

Lnom1 et Lnom2 sont les nom des deux inductances couplées. VALEUR est le coefficient de couplage K, il doit être plus grand que 0 et inférieur ou égal à 1.

Switches

Syntaxe

Snom n+ n- nc+ nc- Mnon <ON><OFF>
Wnom n+ n- VNAM MnomL <ON><OFF>

Examples

Switch1 1 2 10 0 smodel1
W1 1 2 vclock switchmod1

Notes

Nodes n+ and n- are the nodes between which the switch terminals are connected. The model name is mandatory while the initial conditions are optional. For the voltage controlled switch, nodes nc+ and nc- are the positive and negative controlling nodes respectively. For the current controlled switch, the controlling current is that through the specified voltage source. The direction of positive controlling current flow is from the positive node, through the source, to the negative node.

Sources de tension

Syntaxe

Vnom n+ n- <DC<> DC/TRAN VALUE> <AC <ACMAG <ACPHASE>>> <DISTOF1 <F1MAG <F1PHASE>>> <DISTOF2 <F2MAG <F2PHASE>>>

Exemples

VCC 10 0 DC 6
Vin 13 2 0.001 AC 1 SIN(0 1 1MEG)

Notes

n+ et n- sont les bornes positive et négative. Les sources de tension ne sont pas à la masse. Le courant passe de la borne Positive à la borne négative. Un courant positive passe de la borne n+ à la borne n- au travers du circuit connecté.

DC/TRAN sont le régime continu et transitoire d'analyse, AC est la valeur alternative.

Sources de courant

Syntaxe

Iname n+ n- <<DC> DC/TRAN VALUE> <AC <ACMAG <ACPHASE>>> <DISTOF1 <F1MAG <F1PHASE>>> <DISTOF2 <F2MAG <F2PHASE>>>

Examples

Igain 12 15 DC 1
Irc 23 21 0.333 AC 5 SFFM(0 1 1K)

Notes

ACMAG est la grandeur AC et ACPHASE est la phase AC. La source est réglée sur cette valeur dans l'analyse CA. Si ACMAG est omis après le mot-clé AC, une valeur de l'unité est supposée. Si ACPHASE est omis, une valeur de zéro est supposée. Si la source n'est pas une entrée de petit signal AC, le mot-clé AC et les valeurs AC sont omis.

DISTOF1 et DISTOF2 sont les mots-clés qui spécifient que la source indépendante a des entrées de distorsion aux fréquences F1 et F2 respectivement (voir la description de la ligne de contrôle .DISTO). Les mots-clés peuvent être suivis d'une magnitude et d'une phase facultatives. Les valeurs par défaut de l'amplitude et de la phase sont 1,0 et 0,0 respectivement.

Sources de courant linéaires à tension contrôlée

Syntaxe

Gname n+ n- nc+ nc- value

Example

G1 2 0 5 0 0.1MMHO

Notes

n+ et n- sont les noeuds positif et négatif, respectivement. Le flux de courant est du nœud positif, de la source au nœud négatif. nc+ et nc- sont les nœuds de contrôle positifs et négatifs, respectivement. VALUE est la transconductance (en mhos).

Sources de tension linéaires à tension contrôlée

Syntaxe

Ename n+ n- nc+ nc- value

Example

E1 2 3 14 1 2.0

Notes

n+ est le noeud positif, et n- est le noeud négatif. nc+ et nc- sont les noeuds de contrôle positifs et négatifs, respectivement. La valeur est le gain de tension.

Sources de courant à courant continu linéaire

Syntaxe

Fname n+ n- Vname value

Example

F1 13 5 Vsen 5

Notes

n+ et n- sont les noeuds positif et négatif, respectivement. Le flux de courant est du nœud positif, à travers la source, au nœud négatif. Vname est le nom d'une source de tension à travers laquelle circule le courant de commande. La direction du flux de courant de commande positif est du noeud positif, à travers la source, au noeud négatif de Vname. La valeur est le gain courant.

Sources de tension linéaire commandée en courant

Syntaxe

Hname n+ n- Vname value

Example

Hx1 5 17 Vz 0.5K

Notes

n+ et n- sont les noeuds positifs et négatifs, respectivement. Vname est le nom d'une source de tension à travers laquelle circule le courant de commande. La direction du flux de courant de commande positif est du nœud positif, à travers la source, au noeud négatif de Vname. La valeur est la transresistance (en ohms).

Sources non linéaires dépendantes

Syntaxe

Bname n+ n- <I=EXPR> <V=EXPR>

Example

B1 0 1 I=cos(v(1))+sin(v(2))

Notes

n+ est le nœud positif, et n- est le nœud négatif. Les valeurs des paramètres V et I déterminent respectivement les tensions et les courants à travers et à travers le dispositif. Si I est donné alors le dispositif est une source de courant, et si V est donné le dispositif est une source de tension. Un seul de ces paramètres doit être donné. Le comportement AC à petit signal de la source non linéaire est une source (ou sources) linéairement dépendante avec une constante de proportionnalité égale à la dérivée (ou aux dérivées) de la source au point de fonctionnement en courant continu.

Lignes de transmission sans perte

Syntaxe

Oname n1 n2 n3 n4 Mname

Example

O23 1 0 2 0 LOSSYMOD

Notes

Il s'agit d'un modèle de convolution à deux ports pour les lignes de transmission à un seul conducteur avec perte. n1 et n2 sont les nœuds au port 1; n3 et n4 sont les nœuds du port 2. Il est à noter qu'une ligne de transmission avec perte sans perte peut être plus précise que la ligne de transmission sans perte en raison des détails d'implémentation.

Lignes RC uniformément réparties (avec perte)

Syntaxe

Uname n1 n2 n3 Mname L=LEN <N=LUMPS>

Example

U1 1 2 0 URCMOD L=50U

Notes

n1 et n2 sont les nœuds à deux éléments que la ligne RC connecte, tandis que n3 est le nœud auquel les capacités sont connectées. Mname est le nom du modèle, LEN est la longueur de la ligne RC en mètres. Lumps, si spécifié, est le nombre de segments agrégés à utiliser dans la modélisation de la ligne RC (voir la description du modèle de l'action effectuée si ce paramètre est omis).

Diodes de jonction

Syntaxe

Dname n+ n- Mname <Area> <OFF> <IC=VD> <TEMP=T>

Example

Dfwd 3 7 DMOD 3.0 IC=0.2

Notes

n+ et n- sont les noeuds positifs et négatifs, respectivement. Mname est le nom du modèle, Area est le facteur de zone et OFF indique une condition de départ (optionnelle) sur le périphérique pour l'analyse de courant continu.

Transistors de jonction bipolaire (BJT)

Syntaxe

Qname nC nB nE <nS> Mname <AREA> <OFF> <IC=VBE, VCE> <TEMP=T>

Example

Q23 10 24 13 QMOD IC=0.6, 5.0

Notes

nC, nB et nE sont respectivement les nœuds de collecteur, de base et d'émetteur. nS est le nœud de substrat (facultatif). Si non spécifié, la terre est utilisée. Mname est le nom du modèle, Area est le facteur de zone, et OFF indique une condition initiale (facultative) sur le périphérique pour l'analyse DC.

Transistors à effet de champ de jonction (JFET)

Syntaxe

Jname nD nG nS Mname <Area> <OFF> <IC=VDS, VGS> <TEMP=T>

Example

J1 7 2 3 JM1 OFF

Notes

nD, nG et nS sont respectivement les nœuds drain, gate et source. Mname est le nom du modèle, Area est le facteur de zone, et OFF indique une condition initiale (facultative) sur le périphérique pour l'analyse CC.

MOSFETs

Syntaxe

Mname ND NG NS NB MNAME <L=VAL> <W=VAL> <AD=VAL> <AS=VAL> <PD=VAL> <PS=VAL> <NRD=VAL> <NRS=VAL> <OFF> <IC=VDS, VGS, VBS> <TEMP=T>

Example

M31 2 17 6 10 Mname L=5U W=2U

Notes

nD, nG, nS et nB sont respectivement les nœuds drain, gate, source et bulk (substrat). Mname est le nom du modèle. L et W sont la longueur et la largeur du canal, en mètres. AD et AS sont les zones des diffusions drain et source, à 2 mètres. Notez que le suffixe U spécifie microns (1exp-6 m) 2 et P microns (1exp-12 m). Si l'un de L, W, AD ou AS n'est pas spécifié, les valeurs par défaut sont utilisées.

MESFETs

Syntaxe

Zname nD nG nS Mname <Area> <OFF> <IC=VDS, VGS>

Exemple

Z1 7 2 3 ZM1 OFF

Notes

nD, nG et nS sont respectivement les nœuds drain, gate et source. Mname est le nom du modèle, Area est le facteur de zone, et OFF indique une condition initiale (facultative) sur le périphérique pour l'analyse CC.

Liens

Documentation (en)

Tutoriel

gEDA


Contributeur principal :Sefran Le 17/12/2009, 00:31



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