基于SPICE、SPECTRE与Fast-SPICE的电路及显示面板快速仿真原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121325779

商品编码：29722608277

商品基本信息，请以下列介绍为准
商品名称：	基于SPICE、SPECTRE与Fast-SPICE的电路及显示面板快速仿真原理
作者：	雷东
定价：	49.0
出版社：	电子工业出版社
出版日期：
ISBN：	9787121325779
印次：
版次：	1
装帧：	平装-胶订
开本：	16开

内容简介

本书是基于作者多年的电路和显示面板仿真设计经验编写而成的。本书详细阐述了以SPICE为代表的电路仿真器的发展过程，以及仿真原理和技术。全书共6章。第1章阐述了电路仿真器SPICE的发展历程，及其在电路和面板仿真领域的应用情况。第2章分析并阐述了SPICE在进行电路仿真过程中所要经历的流程，以及需要建立并求解的方程组，包括针对电路连接特性所建立的方程组，以及用于描述器件电学特性的模型方程组。第3章主要阐述了SPICE在进行电路的直流、交流或瞬态分析的时候，所采用的数值计算方法。第4章主要阐述了SPICE仿真的收敛性、精度和速度。第5章专门针对目前电路仿真领域发展比较快的Fast-SPICE的快速仿真原理进行了较为深入的介绍。第6章对目前常用的SPICE及SPECTRE电路仿真的语法进行了较为详细的说明。本书适合显示面板设计及电路设计的相关从业人员阅读，也可以作为微电子相关专业的学生或研究人员的学习参考书。

目录

第1章 SPICE的发展及其在显示面板设计中的应用1 1.1 SPICE的发展1 1.2 SPICE在显示面板设计中的应用3 参考文献7 第2章 电路的SPICE仿真流程与方程的建立8 2.1 电路的SPICE仿真流程8 2.2 节点分析法10 2.2.1 线性电阻11 2.2.2 电容11 2.2.3 电感12 2.2.4 独立的电流源12 2.3 改进的节点分析法15 2.3.1 独立电压源16 2.3.2 压控电压源（VCVS）17 2.3.3 压控电流源（VCCS）18 2.3.4 流控电压源（CCVS）19 2.3.5 流控电流源（CCCS）19 2.4 器件模型与模型方程20 2.4.1 线性电阻21 2.4.2 电容22 2.4.3 电感23 2.4.4 独立电流源24 2.4.5 独立电压源25 2.4.6 压控电流源25 2.4.7 二极管26 2.4.8 场效应晶体管（MOSFET）32 2.4.9 薄膜晶体管（TFT）的SPICE模型38 参考文献39 第3章 电路的SPICE分析41 3.1 直流（DC）分析41 3.1.1 线性电路的直流分析42 3.1.2 非线性电路的直流分析44 3.2 交流（AC）分析51 3.3 瞬态（Tran）分析52 3.3.1 欧拉法52 3.3.2 欧拉法的截断误差54 3.3.3 欧拉法的稳定性55 3.3.4 梯形法及其稳定性56 3.3.5 Gear法及其稳定性58 3.3.6 对储能元件的分析59 参考文献60 第4章 SPICE仿真的收敛性、精度、速度与Fast-SPICE61 4.1 SPICE仿真的收敛性61 4.1.1 直流仿真的收敛性62 4.1.2 交流仿真的收敛性70 4.1.3 瞬态仿真的收敛性70 4.2 SPICE仿真的精度73 4.2.1 直流仿真的精度73 4.2.2 交流仿真的精度75 4.2.3 瞬态仿真的精度75 4.3 SPICE仿真的速度与Fast-SPICE80 4.3.1 稀疏矩阵技术80 4.3.2 器件模型的处理82 4.3.3 计算方法84 4.3.4 快速仿真器Fast-SPICE86 参考文献88 第5章 Fast-SPICE仿真原理89 5.1 电路分割（Circuit Partition）89 5.1.1 电路分割的原则89 5.1.2 对功率网络的划分90 5.1.3 对晶体管栅极连接点的划分92 5.1.4 对理想电压源的划分92 5.2 Fast-SPICE中电路的层次仿真（Hierarchical Simulation）94 5.2.1 层次仿真的基本概念94 5.2.2 层次仿真中的节点98 5.2.3 层次仿真中电路的存储方式98 5.2.4 等效阻抗分割法99 5.2.5 基于分割电路的层次仿真103 5.3 寄生RC网络的压缩118 参考文献122 第6章 SPICE及SPECTRE电路仿真的语法123 6.1 SPICE及SPECTRE电路仿真网表的结构123 6.2 控制语句127 6.2.1 电路初始条件控制128 6.2.2 选项设置（OPTIONS）128 6.3 器件（元件）及器件模型的SPICE语法129 6.3.1 电源129 6.3.2 器件140 6.3.3 器件模型150 6.4 参数与表达式153 6.5 宏模型与子电路154 6.6 电路分析的SPICE语法156 6.7 仿真结果输出的SPICE语法158 参考文献162

《现代电子系统仿真与优化：从基础到前沿》 内容梗概： 本书旨在为读者提供一个全面且深入的现代电子系统仿真与优化技术体系。我们将从基础的电路理论出发，逐步剖析电子系统设计与验证的核心环节，重点关注当前业界广泛应用的仿真工具和方法论，并探讨面向高性能、低功耗和复杂系统的前沿技术。本书的独特之处在于，它并非简单罗列工具的使用手册，而是着力于揭示仿真背后的科学原理、算法思想以及不同仿真方法的优势与局限，帮助读者构建扎实的理论基础，培养独立解决复杂仿真问题的能力，并能根据实际需求灵活选用和组合最优的仿真策略。 第一部分：电子系统仿真的理论基石与方法论 本部分将奠定读者在电子系统仿真领域所需的理论基础，并梳理整个仿真流程的通用方法论。 第一章：电路理论与建模基础 回顾并深化线性电路分析（KCL, KVL, Nodal Analysis, Mesh Analysis）和非线性电路分析（Picard Iteration, Newton-Raphson Method）的核心概念。 重点讲解各种电子元器件的物理模型，包括电阻、电容、电感、二极管、三极管（BJT, MOSFET）等，从宏观行为模型到微观物理模型，以及它们在仿真中的数学表示。 探讨多端口网络模型、传递函数、频率响应等概念，以及它们在系统级分析中的应用。 引入状态空间方程、传递函数方程等系统描述方式，为后续的动态系统仿真奠定基础。 讨论模型参数提取的意义与挑战，以及如何根据实验数据或器件手册构建准确的模型。 第二章：数值分析方法在电路仿真中的应用 深入讲解求解大规模线性方程组的数值方法，包括高斯消元法、LU分解、迭代法（Jacobi, Gauss-Seidel）等，分析它们的收敛性和计算复杂度。 详细阐述非线性方程组的求解方法，特别是Newton-Raphson算法的原理、收敛条件、收敛加速技巧以及在电路仿真中的具体实现。 介绍微分方程的数值解法，如欧拉法（显式与隐式）、梯形法、龙格-库塔法等，分析它们的时间步长选择、精度与稳定性之间的权衡。 讨论稀疏矩阵技术在提高大规模电路仿真效率中的作用。 第三章：仿真流程设计与验证策略 梳理从规范定义、设计输入、仿真建模、仿真运行到结果分析与验证的完整仿真流程。 探讨不同仿真类型（DC, AC, Transient, Noise, S-parameter等）的应用场景和目的。 强调仿真验证的重要性，包括功能验证、性能验证、可靠性验证以及与实际硬件的对比验证。 介绍仿真环境的搭建与管理，版本控制，以及仿真结果的可视化与报告生成。 讨论如何制定有效的测试用例和仿真激励，以覆盖尽可能多的工作场景和潜在故障。 第二部分：主流电路仿真引擎的原理与实践 本部分将深入剖析业界领先的电路仿真引擎的内部工作机制，帮助读者理解其核心算法和优化策略。 第四章：基于SPICE的经典仿真原理 详细解析SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）的架构和基本原理。 深入探讨SPICE的核心算法：图论法（MNA - Modified Nodal Analysis）用于构建电路方程，以及Newton-Raphson法用于求解非线性方程组。 分析SPICE如何处理不同类型的元器件模型，以及各种模型参数的含义。 介绍SPICE的瞬态分析（Transient Analysis）如何通过数值积分算法求解微分方程，以及其时间步长控制策略。 讲解AC分析（AC Analysis）和DC工作点分析（DC Operating Point Analysis）的实现方式。 探讨SPICE仿真的精度、速度和内存消耗等方面的权衡。 介绍SPICE模型文件的格式及其编写规则。 第五章：SPECTRE仿真引擎的先进特性与优化 介绍SPECTRE（Spectre Circuit Simulator）作为高端电路仿真器的独特之处和技术优势。 重点讲解SPECTRE在求解速度和收敛性方面的改进，如更先进的Newton-Raphson算法变种、预条件共轭梯度法等。 深入分析SPECTRE对复杂模型（如寄生参数、版图效应）的建模能力，以及其对大规模电路的仿真支持。 探讨SPECTRE在模拟混合信号和射频电路仿真方面的优化，如高级求解器和收敛增强技术。 介绍SPECTRE与其他EDA工具（如版图编辑器、寄生提取工具）的集成性。 讨论SPECTRE在设计自动化（EDA）流程中的应用，以及其在IP验证和芯片签核中的作用。 第六章：Fast-SPICE仿真技术的原理与应用 阐述Fast-SPICE（快速SPICE）的概念及其诞生的背景——解决传统SPICE仿真速度瓶颈的需求。 详细介绍Fast-SPICE的几种核心技术： 模型降阶（Model Order Reduction, MOR）：如PEEC (Partial Element Equivalent Circuit), CEM (Conformal Electromagnetics Method) 等，如何简化全波电磁模型或寄生参数模型，降低计算复杂度。 多精度求解器（Multi-precision Solvers）：如何根据电路的不同区域采用不同精度的数值求解算法，以达到效率和精度的平衡。 并行计算技术（Parallel Computing）：如何利用多核CPU、GPU等硬件资源，通过并行化算法来加速仿真。 机器学习/AI辅助仿真：探讨如何利用AI技术进行模型预测、收敛预测、故障检测等，进一步提升仿真效率。 分析Fast-SPICE在不同应用场景下的优势，如高频电路、射频PCB、芯片封装等。 探讨Fast-SPICE在精度与速度之间的折衷，以及如何选择合适的Fast-SPICE方法。 第三部分：面向高性能与复杂系统的仿真挑战与前沿 本部分将拓展视野，探讨在现代电子设计中，如何应对更高性能、更低功耗以及日益复杂的系统集成所带来的仿真挑战。 第七章：混合信号与射频电路的仿真 深入分析混合信号电路（ADC, DAC, PLL, SerDes等）的仿真特点和挑战，如数字与模拟域的交互、时序分析、抖动分析等。 讲解射频（RF）电路仿真的特殊性，包括S参数分析、噪声分析、失真分析（IP3, NF）、功率分析等。 介绍射频电路中电磁效应（EM effects）的建模与仿真，如传输线效应、耦合效应、腔体效应等。 探讨系统级仿真（System-level Simulation）在验证混合信号与射频系统整体性能中的作用，以及如何与电路级仿真结合。 第八章：低功耗设计与仿真 讲解低功耗设计中的各种技术，如动态电压频率调整（DVFS）、时钟门控、电源门控、亚阈值操作等。 分析这些低功耗技术对电路仿真提出的新要求，如状态空间爆炸、瞬态功耗分析、静态功耗分析。 介绍功耗分析工具和方法，包括瞬态功耗建模、平均功耗估算、峰值功耗检测。 探讨如何进行跨电压域和跨时钟域的仿真，以及如何处理时钟失真和电压跌落对功耗的影响。 第九章：大规模集成电路（VLSI）与系统级仿真 探讨大规模集成电路（VLSI）设计中的仿真需求，包括功能验证、性能验证、功耗验证、版图验证（DRC, LVS）。 介绍门级仿真（Gate-level Simulation）、寄存器传输级（RTL）仿真以及它们与SPICE级仿真的区别与联系。 深入分析系统级建模语言（如SystemC, Verilog-AMS, VHDL-AMS）在构建抽象模型和进行系统级仿真中的作用。 讲解硬件加速仿真（Hardware Acceleration）技术，如FPGA原型验证，以及其在加速大型系统验证方面的优势。 探讨模型交换格式（如OpenModelica, SystemC etc.）在异构系统仿真中的作用。 第十章：机器学习与AI在电路仿真中的未来展望 探讨机器学习（ML）和人工智能（AI）在电子系统仿真领域的潜在应用。 如：基于ML的模型压缩与降阶、AI驱动的仿真参数优化、AI辅助的故障预测与诊断、基于强化学习的仿真流程自动化等。 分析AI在加速大规模仿真、提高仿真精度、辅助设计决策等方面的可能性。 展望未来仿真工具的发展趋势，以及AI如何改变传统的仿真范式。 结语： 本书期望通过对这些核心理论、工具原理和前沿技术的深入探讨，赋能读者成为一名优秀的电子系统设计和仿真工程师，能够站在更高的视角，理解并驾驭现代电子系统仿真的复杂性，为开发高性能、高可靠性的电子产品贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的知识体系构建得非常完整，它不仅仅是一本关于软件操作的手册，更是一部关于计算电学和数值方法的工具书。它的覆盖面很广，从底层器件模型构建的细节，到大规模系统级的时域和频域分析，都有涉及。作者在讲解过程中，总是能预判到读者可能产生的疑问，并在随后的段落中给出解答，这种前瞻性的写作手法极大地提升了阅读的连贯性。对于希望系统性提升自身仿真能力，并渴望了解商业级仿真工具“黑箱”内部工作机制的专业人士来说，这本书无疑是一个不可多得的宝藏。它提供的知识深度，足以支持读者在未来的工作中进行更具创新性的仿真方法探索和开发。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事模拟电路设计的人员，我发现这本书在处理高级仿真技术方面的深度是目前市面上鲜有能及的。它并没有止步于对通用仿真工具的简单介绍，而是深入挖掘了底层算法的优化潜力。特别是对一些非线性元件的收敛性问题的探讨，提供了非常具体且可验证的解决方案。书中对不同仿真引擎在处理特定类型电路时的性能差异进行了细致的横向对比，这种比较性的分析对于选择最合适的工具链至关重要。我尝试按照书中的步骤，对一个复杂的混合信号模块进行了重新仿真验证，结果显示计算时间有了显著的缩短，模型的稳定性也得到了提升，这直接证明了书中理论的可行性和高效性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值体现在其对“快速”这一核心理念的贯彻上。在如今快速迭代的产品开发周期中，传统的漫长仿真等待时间已成为瓶颈。作者巧妙地将理论数学与工程实践巧妙地结合起来，展示了如何通过智能化的模型降阶和稀疏化处理，在保证足够精度的前提下，将仿真时间压缩到极致。这种思维方式的转变，对于习惯了保守、慢速仿真的传统工程师来说，无疑是一次及时的“唤醒”。它引导读者跳出固有的思维定式，去主动探索性能提升的可能性。读完后，我感觉自己对仿真效率的理解上了一个全新的台阶，不再满足于仅仅跑出结果，而是追求跑得更快、更智能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常吸引人，封面采用了一种冷静的蓝色调，搭配清晰的字体排版，给人一种专业且可靠的印象。内页纸张的质感也相当不错，触感平滑，即使用荧光笔做标记也不会渗透得太厉害。我特别欣赏作者在章节结构上的安排，逻辑性很强，从基础概念的梳理到高级应用的探讨，层层递进，即便是初学者也能较好地跟上节奏。书中的插图和图表制作精良，每一个电路图都标注得一丝不苟，理论模型的推导过程也清晰可见，大大降低了理解复杂概念的难度。整体来看，这本书在视觉呈现和内容组织上都体现了极高的水准，让人在阅读过程中感到非常舒适，愿意花时间去细细品味每一个知识点。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的体验，就像是置身于一个经验丰富的老工程师的指导之下。作者的文笔流畅而不失严谨，他非常善于用直观的语言去解释那些原本晦涩难懂的仿真理论，避免了过多的教条式阐述。书中大量引用的案例都非常贴近实际工业应用，比如在处理大规模集成电路的瞬态分析时，作者给出的优化策略极具实操价值。我尤其赞赏其中关于模型精度与计算效率之间权衡的讨论，这对于实际工程项目中的时间管理至关重要。这本书不仅告诉你“怎么做”，更重要的是解释了“为什么这样做”，这种深层次的原理剖析，使得读者在面对新问题时，能够举一反三，而不是仅仅停留在套用公式的层面。