在最近的15年中,电路模拟软件的功能逐渐增强,并且更加易于使用。电路模拟器不仅允许电路设计人员在个人计算机上绘制电路原理图和模拟电路操作,而且还允许研究分析电路中任何时刻的电压和电流。因此,电路模拟器为评估某个特定的设计概念提供了一种非常简捷的方法,而不必使用昂贵的测试设备,或者购买零件来装配电路试验板。
目前最具有代表性、应用最广泛的电路模拟软件是美国加州大学伯克利分校开发的SPICE(Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis)软件。SPICE2是第一种得到广泛认可 的电路模拟器,作为原有SPICE程序的修改版本,它是由加利福尼亚大学伯克利分院于20世纪70年代中期开发的。SPICE、SPICE2和伯克利分院的最新版本SPICE3F5(通常称为BSPICE)都是仿真模拟电路的公认标准,并且都是使用公共基金开发的。因此,该软件对美国公民是免费的。XSPICE是专用于美国空军的SPICE版本,它包含了特殊的建模子系统。PSPICE是MicroSim公司开发的一种用于个人计算机的商业版本。在PSPICE后面推出的Electronics Workbench和许多其他商业电路模拟软件都可以运行在个人计算机上。这些模拟器之间的关键竞争性区别是:
(1)可用的设备模型数量,换句话说,电子设备有多少个可用的电路仿真模型"para" label-module="para">
(2)可允许的电路复杂性,这通常认为是对元件、连接或电路节点个数的限制。
(3)可用的分析类型。
(4)功能的复杂性和易用性。
(5)能够将原理图输出到电路板设计软件。
这些区别的重要性取决于个人的观点。学习电子学的学生可能只对基本分析功能感兴趣,而电子行业要求电路模拟软件不仅具有众多的功能,而且还能够直接与电路板设计程序进行交互。
电路模拟器通过一个计算机模型来模拟所有的电路元件和电子元件。电路设计人员通过使用可用的元件模型,并指定其参数值,绘制出要分析的电路原理图。如果没有针对于某个特定设备的模型,则必须生成这样一个模型。所有当前的电路模拟器都允许在计算机屏幕上绘制原理图,而老式的SPICE模拟器通过指定用于连接各种电路节点的设备来定义原理图。原理图必须完整,并且必须包含所有的电源和地线连接。此外,还要提供较大范围的DC电源和AC电源以及输入信号源。屏幕上的电路几乎与软件电路试验板(software bread—board)等价。然后,设计人员选择所要分析的电压和电流。有些模拟器只是绘制出电压/电流随时间变化的图形,而其他模拟器则允许在电路中连接一个软件驱动的数字式电压表(DVM)或示波器,以显示与实际示波器相同的波形。迄今所描述的电路模拟可以分为基本DC电路分析和(或)AC电路分析。注意,电路试验板只能实现这两种分析。然而,电路模拟器的分析速度更快,并且不需要任何实际元件和测试设备。