Fundamentos da Programação SPICE: Guia Prático

Programar uma simulação de circuito com SPICE segue os mesmos princípios de qualquer outra linguagem de programação baseada em texto. Você escreve comandos em um arquivo de texto simples, salva e então executa um interpretador que traduz o código-fonte em ações que o computador pode realizar.

No SPICE, o interpretador é um programa dedicado que deve ser instalado no computador. O arquivo-fonte — comumente chamado de netlist — contém uma série de linhas, cada uma chamada de card, que descrevem componentes e diretivas especiais. Como o SPICE é uma linguagem interpretada, a netlist é lida e executada linha por linha; nenhuma etapa de compilação separada é necessária.

Netlists são criadas em um editor de texto simples (processadores de texto devem ser evitados porque introduzem formatação não-ASCII que o interpretador não consegue entender). A sintaxe é direta: cada linha define um elemento de circuito ou um comando de controle, e componentes são conectados atribuindo números de nós. Por exemplo:

v1 1 0 dc 15 r1 1 0 2.2k r2 1 2 3.3k r3 2 0 150 .end

Aqui, v1 é uma fonte DC de 15 V entre os nós 1 e 0; r1, r2 e r3 são resistores conectando os nós indicados. Nós compartilham o mesmo número onde quer que os componentes se encontrem.

Após criar a netlist, você invoca o SPICE a partir de um terminal. Um comando típico se parece com isto:

spice < example.cir

O comando spice lança o interpretador, o símbolo < alimenta o conteúdo de example.cir para ele, e a simulação roda. O SPICE também pode direcionar sua saída para utilitários como more para visualização paginada:

spice < example.cir | more

Ou redirecionar a saída para um arquivo para revisão posterior:

spice < example.cir > example.txt

Como a saída é ASCII simples, você pode editá-la com qualquer editor de texto ou processador de texto, adicionar comentários, reformatar cabeçalhos e imprimi-la sem precisar do SPICE instalado na máquina alvo.

Abaixo está uma saída típica do console a partir da netlist de exemplo. Inclui o cabeçalho da simulação, a netlist parseada, tensões de nós, correntes de fontes, dissipação total de potência e tempo de execução.

1*******10/10/99 ******** spice 2g.6 3/15/83 ********07:32:42***** 0example netlist 0**** input listing temperature = 27.000 deg c v1 1 0 dc 15 r1 1 0 2.2k r2 1 2 3.3k r3 2 0 150 .end *****10/10/99 ********* spice 2g.6 3/15/83 ******07:32:42****** 0example netlist 0**** small signal bias solution temperature = 27.000 deg c node voltage node voltage ( 1) 15.0000 ( 2) 0.6522 voltage source currents name current v1 -1.117E-02 total power dissipation 1.67E-01 watts job concluded 0 total job time 0.02 1*******10/10/99 ******** spice 2g.6 3/15/83 ******07:32:42***** 0**** input listing temperature = 27.000 deg c

Para uma apresentação mais limpa, você pode aparar a saída após redirecioná-la para um arquivo. Um exemplo conciso pode parecer assim:

example netlist v1 1 0 dc 15 r1 1 0 2.2k r2 1 2 3.3k r3 2 0 150 .end 

node voltage node voltage ( 1) 15.0000 ( 2) 0.6522 

voltage source currents name current v1 -1.117E-02 

total power dissipation 1.67E-01 watts 

Como tanto a entrada quanto a saída são texto simples, elas são universalmente legíveis e facilmente compartilháveis entre plataformas. Sinta-se à vontade para aprimorar a saída com recursos de processamento de texto, adicionar comentários explicativos ou integrar os resultados em relatórios e apresentações.

Abaixo estão os principais passos para usar o SPICE efetivamente:

• Componha uma netlist em um editor de texto simples e salve-a.
• Execute o SPICE no arquivo e revise a saída.
• Se erros aparecerem, edite a netlist e execute novamente.
• Itere até que a simulação produza os resultados desejados.
• Uma vez validado, redirecione a saída para um arquivo para formatação e impressão.

Seguindo este ciclo, você desenvolverá confiança na sintaxe de netlist do SPICE e aprenderá a depurar problemas comuns eficientemente.

Nota: Extensões de arquivo SPICE são flexíveis; .cir, .inp, .txt, ou nenhuma extensão são todas aceitáveis, desde que o nome do arquivo conforme às regras do seu sistema operacional.

Imagens usadas neste artigo ilustram a estrutura de comandos e saída do SPICE. Elas são incorporadas como segue: