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一、文档背景

SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是由美国加州大学伯克利分校的电子研究实验室于1975年开发出来的一种功能非常强大的通用模拟电路仿真器。最初主要被用来验证集成电路中的电路设计，以及预测电路的性能。SPICE模型已经广泛应用于电子设计中，可对电路进行非线性直流分析、非线性瞬态分析和线性交流分析。被分析的电路中的元件可包括电阻、电容、电感、互感、独立电压源、独立电流源、各种线性受控源、传输线以及有源半导体器件。SPICE内建半导体器件模型，用户只需选定模型级别并给出合适的参数。JNH官网来介绍如何在 Altium Designer 软件中创建 SPICE 模型文件。

二、运行 SPICE 模型向导创建 SPICE 模型的步骤

使用 Altium Designer 提供的 SPICE Model Wizard （SPICE模型向导）基于用户得到的数据，就可以定义这些器件的模型。直接输入的参数，或者从所提供的数据中提取出来的参数，直接写入到模型文件中，然后链接到原理图中的元器件。

1. 在 AD 主界面主菜单下，选择 File → New → Library → Schematic Library → Create。

2. 生成并自动打开 Shlibl. SchLib 文件。

图 1

3. 在 AD 主界面主菜单下选择 Tools → XSPICE Model Wizard。如图 2 所示，出现 SPICE Model Wizard（SPICE模型向导）对话框。

图 2

4. 单击 Next 按钮。如图 3 所示，出现 SPICE Model Types（SPICE 模型类型）选择对话框。该对话框内提供了可供建模的元器件类型，包括：

a. Diode：二极管。

b. Semiconductor Capacitor：半导体电容。

c. Semiconductor Resistor：半导体电阻。

d. Current-Controlled Switch：电流控制开关。

e. Voltage-Controlled Switch：电压控制开关。

f. Bipolar Junction Transistor（BJT）：双极结型晶体管。

g. Lossy Transmission Line：有损传输线。

h. Uniform Distributed RC Transmission Line：均匀分布的RC传输线。

本次示例中，选择 Diode 进行演示。

图 3

5. 单击 Next 按钮。如图 4 所示，出现 SPICE Model Implementation（SPICE模型实现）对话框。在该对话框下，提供了两个选项：

a. Add the Diode SPICE model a new component（添加二极管 SPICE 模型添加到新元件）。

如果选择此选项，向导将在活动原理图图库中创建新元件，并将SPICE模型添加到此元件。

b. Add the Diode SPICE model to an existing component（添加二极管 SPICE 模型到现有元件）。

如果选择此选项，向导会将SPICE模型添加到当前原理图库中选择的活动元件。

图 4

6. 单击 Next 按钮。如图 5 所示，出现Diode Name and Description（二极管名字和描述）对话框。按如下参数设置:

a. What name should this diode model have（这个模型的名字是什么）:

【1N4148】

b. Enter a description of the diode（输入二极管的描述）:

【1N4148 is HighConductance Fast Diode Produced by ONSEMI】

图 5

7. 单击 Next 按钮。如图 6 所示，出现 Diode Characteristics To Be Modelled（所建模二极管的特性）对话框。勾选以下所要创建的二极管模型特性根据数据手册进行填写特性数据。

a. Forward-bias Current flow（正向偏置电流）；

提取的参数（IS、N、RS）这些参数用于描述正向偏置区域中二极管的DC电流-电压特性。

b. Reverse-bias Junction Capacitance（反向偏置结电容）；

提取的参数（CJO、M、VJ）这些参数用于描述在反向偏置区域中操作时二极管的电容。

c. Reverse-bias current flow（反向偏置电流）；

提取的参数（BV、IBV）这些参数用于描述器件的击穿后，反向偏置电流。

d. Reverse recovery characteristics（反向恢复特征）；

提取的参数（TT）该参数用于模拟二极管的反向恢复时间，同时将二极管从正向偏置切换到反向偏置。

图 6

7.1 正向偏置的二极管电流参数设置

单击 Next 按钮。如图 7 所示，出现 Forward-bias Diode Current（正向偏置的二极管电流）设置对话框，参照数据手册填写正向偏置的二极管电流设置对话框，按图输入Vd-Id的对应关系。

图 7

单击 Next 按钮。如图 8 所示，出现 Forward-bias Diode Current（正向偏置二极管电流）对话框，可以看到根据前面的设置，计算得到了下面的参数值：

e. IS：5.4592E-0009

f. N：1.9646

g. RS：0.6838

图 8

7.2 反向偏置结电容参数设置

单击 Next 按钮。如图 9 所示，出现 Reverse-bias Junction Capacitance（反向偏置结电容）设置对话框。按照 1N4148 手册所示，输入 Vd-Cj 的关系。

图 9

单击 Next 按钮。如图 10 所示，出现 Reverse-bias Junction Capacitance（反向偏置结电容）对话框。根据前面输入的Vd-Cj关系，计算得到下面的参数值：

h. CJO：8.7090E-0013

i. VJ：0.1600

j. M：0.0144。

图 10

7.3 反向击穿

单击 Next 按钮。如图 11 所示，出现 Reverse Breakdown（反向击穿）对话框，按如下参数设置：

k. What is the reverse breakdown voltage（反向击穿电压）：100。

l. What is the current at breakdown voltage（在反向击穿电压下的电流）：1E-4。

图 11

如图 12 所示，出现Reverse Recovery（反向恢复）对话框。按如下参数设置:

Enter the reverse recovery time of the diode at the point where the forward current is equal to the reverse current（输入在正偏电流和反偏电流相等点，即 Ir=If 的反向恢复时间）：4E-9。

图 12

8. 单击 Next 按钮。如图 13 所示，出现 The Diode SPICE Model（二极管 SPICE 模型）对话框。在该对话框中，给出根据设计者输入的参数所生成的 SPICE 的模型参数。

图 13

9. 单击 Next 按钮。如图 14 所示，出现 End of Wizard（向导结束）对话框，表示生成 SPICE 的过程顺利完成。

图 14

10. 单击 Finish 按钮。出现对话框，提示保存SPICE模型，将其保存到 my_SPICE_model 目录下。

图 15

11. 在原理图库中带有 SPICE 模型的二极管符号创建成功。

三、讨论分析

1. SPICE 模型向导工具使用具有一定局限性。

使用 Altium Designer 的 SPICE 模型向导工具可以更加方便地创建 SPICE 模型文件，特别是对于一些不太熟悉 SPICE 模型的用户来说更加友好。同时，该向导工具也提供了一些常用的 SPICE 模型类型和参数，可以满足大部分用户的需求。

SPICE 模型向导工具创建 SPICE 模型范围：

a. Diode：二极管。

b. Semiconductor Capacitor：半导体电容。

c. Semiconductor Resistor：半导体电阻。

d. Current-Controlled Switch：电流控制开关。

e. Voltage-Controlled Switch：电压控制开关。

f. Bipolar Junction Transistor（BJT）：双极结型晶体管。

g. Lossy Transmission Line：有损传输线。

h. Uniform Distributed RC Transmission Line：均匀分布的RC传输线。

然而，由于不同用户的需求不同，该向导工具可能无法满足一些特定用户的需求。因此，在使用Altium Designer 创建 SPICE 模型时，需要了解其功能和局限性，并根据实际情况选择合适的工具和方法。

四、结论

手动创建 SPICE 模型文件，然后手动将其链接到所需的原理图元件可能非常费力。 SPICE 模型向导有助于完成此任务。使用SPICE 模型向导，可以根据用户获取的数据定义此类设备的特性参数（直接输入或从提供的数据中提取）会自动写入模型文件，该文件链接到指定的原理图元件。

SPICE 模型向导提供了一种方便的半自动化解决方案，可以为一系列模拟设备创建和链接 SPICE 仿真模型，这些设备是 SPICE 内置的，并且需要链接的模型文件。模型的参数特征是根据您提供给向导的信息定义的。此信息的范围取决于您希望为其创建模型的设备类型。从简单的模型参数输入，到制造商的数据表或物理设备本身获得的测量值获得的设备数据的输入。