Altium Spice Simulation - Eigene  Modelle laden

In Altium Spice können zwei Dateitypen eingebunden werden um Schaltbilder simulieren zu können: *.mdl und *.ckt. Beides sind ASCII Bibliotheken, die mit einem Texteditor bearbeitet werden können. *.mdl (model definition) Dateien beschreiben die Parameter eines einzelnen Modells, während *.ckt (subcircuit-File) Dateien Funktionen aus Modellgruppen gebildet darstellen. Die Informationen, welche Funktionen mit einem Bauelement bei der Simulation abgearbeitet werden sollen, werden von Altium bei der Simulation in einer Textdatei zusammengefasst. Die einzelnen Modelldaten finden sich in diesem Listing wieder.

Parameter Model

Altium Menue Components Properties
Im Altium Spice Circuit Simulator sind die Spice-Modelle für folgende analogen Komponente-Typen implementiert: Widerstände, Konden­satoren, Spulen, gekoppelte Spulen, selbständige Spannungs- und Strom­quellen, abhängige Quellen, verlustlose und verlust­behaftete Transmissions­leitungen, und die gebräuch­lichsten Halbleiter-Arten Diode, bipolarer Transistor (BJT), J- und MOS-FET. Die Verhaltensweisen einer weiten Zahl von spezifischen Typen dieser Halbleiter-Arten sind dann in den Modell-Dateien mit der Erweiterung *.mdl enthalten.

Über Capacitator(semiconductor) beispiels­weise für einen Konden­sator mit Temperatur Koeffizienten. Die einzelnen unterstützten Variablen im Model File sind im Skript TR0113 Seite 34 beschrieben.
Die zusätzlichen Variablen für PSpice sind dann im gleichen Skript TR0113 ab Seite 36 beschrieben, ebenso wie die Beschreibung zu Komponenten. Das Pin Mapping bei *.mdl Parameter Modellen geschieht automatisch, wenn bei den Altium Schematic Symbolen für die Pins gleiche Funktionsnamen vergeben wurden:

Diode 1(A) 2(K)
Transistor 1(B) 2(C) 3(E)

Bei Transistoren muss das Model Sub-Kind gewählt werden:
BJT Bipolar Transistor
MosFET Metaloxid FET
JFET Junction FET

IGBT müssen über subcircuit Modelle (*.ckt) erstellt werden. Keine *.mdl Modelle.

Custom Model

Altium Menue Components Properties
Die Beschreibungen komplexerer Bauteile wie OpAmps, Spannungsregulatoren, Timer, auch Schwingquarze usw., welche der hierarchischen subcircuit-Syntax von SPICE folgen, erfolgt in in einer subcircuit-Datei mit der Erweiterung .ckt. Altium Menue Components  Model

Eine Subschaltung besteht aus SPICE-Elementen, die in einer ähnlichen Weise wie die Modelle definiert sind. Die Größe oder Komplexität einer Subschaltung ist nicht begrenzt und eine Subschaltung kann weitere Subschaltungen aufrufen.

Eine Subschaltung wird meist ebenfalls als 'Modell' benannt, was Verwirrungspotential bei der Abgrenzung zur Bezeichnung des Widerstands-Models "R" hat.

Model Name, File Name und der im Model benannte Model Name müssen bei einer Subschaltung in Altium gleich sein!

Pin Mapping bei *.mdl Parameter Modellen MANUELL vornehmen.

Für Subelemente mit gleicher Funktion (doppel OP, Logikgatter) wird nur ein Modell geladen und die Pins entsprechend mehrfach vergeben. Part1 / Part2 ect.

Die Spannungsversorgungsanschlüsse werden dabei in ein eigenes SubCircuit "Power Element" gezeichnet und bei diesem der Haken bei "Exclude part form simulation" gesetzt.
Dadurch wird die hier angeschlossene Spannung allen Elementen zugeordnet.

SPICE Prefixes

Device Type (SPICE Prefix) Beschreibung:

(A) ZENER SimCode Zener Diode
    SIMCODE Digital SimCode Device
(B) NLDS Non-linear Dependent Source
(C) CAP Capacitor
    SEMICAP Semiconductor Capacitor

(D) DIODE Diode
(E) VCVS Voltage Controlled Voltage Source
(F) CCCS Current Controlled Current Source
(G) VCCS Voltage Controlled Current Source
(H) CCVS Current Controlled Voltage Source
(I) IPULSE Pulse Current Source
    IPWL Piecewise Linear Current Source
    ISFFM Single Frequency FM Current Source
    ISIN Sinusoidal Current Source
    ISRC DC Current Source

(J) NJFET N-channel JFET
    PJFET P-channel JFET

(K) MUTUALINDUCTANCE Mutual Inductor Coupling
(L) INDUCTOR Inductor
(M) NEMOS N-channel Enhancement MOSFET
    NDMOS N-channel Depletion MOSFET
    PDMOS P-channel Depletion MOSFET
    PEMOS P-channel Enhancement MOSFET

(O) LTRA Lossy Transmission Line
(Q) PNP Bipolar Junction Transistor
    NPN Bipolar Junction Transistor

(R) RES Resistor
    POT Variable Resistor or Potentiometer
    SEMIRES Semiconductor Resistor

(S) VCSW Voltage Controlled Switch
(T) TRA Lossless Transmission Line
(U) UDRC Uniformly Distributed RC Line (Lossy)
(V) VPULSE Pulse Voltage Source
    VPWL Piecewise-linear Voltage Source
    VSFFM Single Frequency FM Voltage Source
    VSIN Sinusoidal Voltage Source
    VSRC DC Voltage Source

(W) CCS Current Controlled Switch
(X) SUBCKT Subcircuit
(Z) PMESFET P-channel MESFET
    NMESFET N-channel MESFET

Ein Subcircuit über Ersatzschaltbild

Aus mehreren einzelnen Schaltbild­elementen kann schnell ein neues simulations­fähiges Symbol erstellt werden. Als Beispiel dient einen Spannungs­teiler mit zwei 1K Wider­ständen. Daraus wird die Netzliste erstellt, und aus der Netzliste die Zeilen von *Schematic Netlist in einen Text Editor kopiert:

R1 MID TOP 1K
R2 0 MID 1K

Hier wird die Spice Massen­bezeichnung "0" mit allgemeinen Namen ersetzt:

R1 MID TOP 1K
R2 BASE MID 1K

Dann noch die Start und End Zeile ergänzt:

.SUBCKT Spannungsteiler TOP MID BASE
R1 MID TOP 1K
R2 BASE MID 1K
.ENDS

Anschließend kann daraus die neue Komponente POTI mit der Möglichkeit die Schleiferstellung vorzugeben als SubCircuit erstellt werden.

.SUBCKT POTI TOP MID BASE PARAMS: Value=1K Wiper=0.5
R1 MID TOP {(Value - (Value * Wiper))}
R2 BASE MID 1K {(Value * Wiper)}
.ENDS

Datei unter einem Dateinamen *.sub abspeichern. Die Variablen "Value" und "Wiper" können im Schalt­bild sichtbar geschaltet werden, dann sind sie im Schalt­bild direkt änderbar. Die Eingaben im Schalt­bild über­schreiben dabei die Angaben im Modell. Zuvor muss aber noch ein Schalt­bild­symbol mit dem den Parametern "Wiper" und "Value" erstellt werden. Die Anschlüsse "TOP", "MID" und "BASE" mit dem SubCircuit verlinken und fertig. Die Variablen "Value" und "Wiper" können im Schalt­bild sichtbar geschaltet werden, dann sind sie im Schalt­bild direkt änderbar. Die Eingaben im Schalt­bild über­schreiben dabei die Angaben im Modell.