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2018.12.20 시뮬레이션

SPICE 시뮬레이션의 종류 : DC 해석, AC 해석, 과도 해석

전자 회로 시뮬레이션의 기초

SPICE 시뮬레이터를 통해 무엇이 가능한지, 대표적인 해석 기능과 개요에 대해 소개하겠습니다.

SPICE 시뮬레이션의 종류

SPICE 시뮬레이터가 지닌 대표적인 기능을 하기 표로 정리하였습니다. 하이라이트로 표시한 DC 해석, AC 해석, 과도 해석, 몬테카를로는 대부분의 시뮬레이터 소프트웨어에 탑재되어 있는, 잘 알려진 해석 기능입니다. 이 4가지 종류에 대해 간단히 설명하겠습니다.

해석 방법 기능 / 특징
DC 해석 정특성의 해석. (데이터시트 DC 특성 전반)
AC 해석 주파수 특성의 해석. (용량, 이득 – 위상)
과도 해석 시간 응답의 해석. (오실로스코프)
몬테카를로 회로 요소에 편차를 반영시킨 시뮬레이션.
※모델에 편차를 기술할 필요가 있으며, 기술 형식은 소프트웨어에 따라 달라진다.
S 파라미터 고주파 특성의 해석.
푸리에 해석 고주파 해석과 신호의 왜곡 해석.
노이즈 해석 측정 포인트에서의 노이즈 해석.
※모델에 노이즈가 포함되어 있지 않으면, 노이즈는 발생하지 않는다.

SPICE 시뮬레이션 : DC 해석, AC 해석, 과도 해석

이러한 해석은 디바이스 및 회로를 평가하는 경우 가장 기본이 되는 내용입니다. 하기는 각 해석의 예입니다.

DC 해석은 정특성의 해석입니다. 상기 예는 MOSFET의 VDS에 대한 ID의 변화를 시뮬레이션한 것입니다. 일반적으로 트랜지스터 및 IC 등의 데이터시트에 기재된 규격치에는 DC 특성과 AC 특성이 있습니다. DC 해석은 데이터시트의 DC 특성 전반을 시뮬레이션할 수 있습니다.

AC 해석은 주로 주파수에 관련된 특성을 해석할 수 있습니다. 대표적으로는 주파수에 대한 임피던스 및 이득 – 위상 특성의 해석이 있습니다. 상기 예는 필터 회로의 주파수에 대한 이득과 위상 특성의 시뮬레이션입니다.

과도 해석은 시간 응답의 해석입니다. 상기 예는 필터의 스텝 응답이며, 스위칭 전원의 부하 과도 응답 평가에도 자주 이용됩니다. 과도 해석은 오실로스코프로 파형을 관찰하는 이미지입니다.

각종 시뮬레이터에는, 이러한 해석을 실행하는 전류 / 전압 소스, 펑션 제너레이터 (발진기), 전류 / 전압 측정 등을 위한 다양한 기능이 구비되어 있으며, 측정 결과를 그래프화할 수 있습니다.

다음에는 몬테카를로에 대해 설명하겠습니다.

키 포인트

・SPICE 시뮬레이터는 DC 해석, AC 해석, 과도 해석, 몬테카를로, S 파라미터, 푸리에 해석, 노이즈 해석 등의 기능을 구비하고 있다.

・DC 해석, AC 해석, 과도 해석, 몬테카를로는 대부분의 시뮬레이터 소프트웨어에 탑재되어 있다.