SPICE 넷리스트 문법 마스터: 부품 명명, 수동/능동 소자, 소스 정의

이 가이드는 필수 사항에 집중하지만, SPICE는 정확한 회로 시뮬레이션을 위한 포괄적 기능을 제공합니다. 다음 개요는 핵심 문법 규칙과 예제를 압축해 깨끗하고 에러 없는 넷리스트 작성을 돕습니다.

모든 SPICE 소자는 한 글자 키워드로 시작: R 저항, C 커패시터, L 인덕터, V 전압원, I 전류원, D 다이오드, Q 바이폴라 트랜지스터, M MOSFET, J JFET, K 트랜스포머 커플링. 뒤따르는 문자가 각 인스턴스를 고유 식별. 이름은 최대 8자 영숫자, 대소문자 무시(r1 = R1). 8자 초과 시 잘려 이름 충돌 가능. 예: rpulldown → rpulldow.

SPICE는 값 지정을 쉽게 하는 미터법 접두사 지원(표준과 약간 다름, ASCII 제약과 대소문자 무시 때문). 주요 접두사:

• t – 테라 (10¹²)
• g – 기가 (10⁹)
• meg – 메가 (10⁶)
• k – 킬로 (10³)
• m – 밀리 (10^-3)
• u – 마이크로 (10^-6)
• n – 나노 (10^-9)
• p – 피코 (10^-12)
• f – 펨토 (10^-15)

과학적 표기법도 지원. 대표적 저항 정의:

 R1 1 0 2t ; 2 TΩ R2 1 0 4g ; 4 GΩ R3 1 0 47meg ; 47 MΩ R4 1 0 3.3k ; 3.3 kΩ R5 1 0 55m ; 55 mΩ R6 1 0 10u ; 10 µΩ R7 1 0 30n ; 30 nΩ R8 1 0 5p ; 5 pΩ R9 1 0 250f ; 250 fΩ R10 1 0 4.7e3 ; 4.7 kΩ R11 1 0 1e-12 ; 1 pΩ 

수동 소자

커패시터

 C1 12 33 10u ; 10 µF C1 12 33 10u IC=3.5 ; 10 µF with 3.5 V initial voltage 

초기 조건(IC)은 DC 해석 시작 시 커패시터 전압 설정. 생략 시 기본 0. 과도 해석에서 .tran 카드에 UIC 옵션 추가해 IC 값 반영.

인덕터

 L1 12 33 133m ; 133 mH L1 12 33 133m IC=12.7m ; 133 mH with 12.7 mA initial current 

IC는 DC 시작 시 인덕터 전류(암페어). 과도 해석에서 .tran 카드에 UIC 필요.

트랜스포머 커플링 (k-소자)

 K1 L1 L2 0.999 ; 99.9 % coupling between L1 and L2 

커플링 계수는 0과 1 사이 엄격. 인덕터 순서 무관.

저항

 RLOAD 23 15 3.3k ; 3.3 kΩ between nodes 23 and 15 

저항 정격 전력은 표현 안 됨. 모든 소자는 별도 모델링 없으면 이상적 취급.

능동 소자

모든 반도체 소자는 .MODEL 카드로 전기적 특성 정의. 생략 파라미터는 SPICE 내부 기본값.

다이오드

 D1 1 2 MOD1 ; diode using model MOD1 

모델 정의 예:

 .MODEL MOD1 D ; simple diode model .MODEL MOD2 D VJ=0.65 RS=1.3 ; diode with junction voltage and series resistance 

주요 파라미터: IS(포화 전류), RS(접합 저항), N(방출 계수), VJ(접합 전위), BV(항복 전압).

바이폴라 접합 트랜지스터 (BJT)

 Q1 2 3 0 MOD1 ; BJT using model MOD1 

2N2222 NPN 모델 예:

 .MODEL M2N2222 NPN IS=19f BF=150 VAF=100 IKR=.18 + ISE=50p NE=2.5 BR=7.5 VAR=6.4 IKR=12m + ISC=8.7p NC=1.2 RB=50 RE=0.4 RC=0.4 CJE=26p + TF=0.5n CJC=11p TR=7n XTB=1.5 KF=0.032f AF=1 

PNP 2N2907 모델 예:

 .MODEL M2N2907 PNP IS=1.1p BF=200 NF=1.2 VAF=50 + IKF=0.1 ISE=13p NE=1.9 BR=6 RC=0.6 CJE=23p + VJE=0.85 MJE=1.25 TF=0.5n CJC=19p VJC=0.5 + MJC=0.2 TR=34n XTB=1.5 

모델名は 문자로 시작. 방대한 파라미터 리스트는 Andrei Vladimirescu의 The Spice Book(ISBN 0-471-60926-9) 참조.

접합 전계효과 트랜지스터 (JFET)

 J1 2 3 0 MOD1 ; JFET using model MOD1 

JFET 모델 예:

 .MODEL MOD2 NJF LAMBDA=1e-5 PB=0.75 

파라미터: VTO(문턱 전압), BETA(트랜스컨덕턴스), LAMBDA(채널 길이 변조), 용량 CGS, CGD.

MOSFET

 M1 2 3 0 0 MOD1 ; MOSFET using model MOD1 

모델 문법:

 .MODEL MOD1 PMOS .MODEL MOD2 NMOS LEVEL=2 PHI=0.65 RD=1.5 .MODEL MOD3 NMOS VTO=-1 ; depletion-mode N-channel .MODEL MOD4 NMOS VTO=1 ; enhancement-mode N-channel .MODEL MOD5 PMOS VTO=1 ; depletion-mode P-channel .MODEL MOD6 PMOS VTO=-1 ; enhancement-mode P-channel 

VTO 파라미터로 인핸스/디플리션 모드 구분. P채널에서 양수 VTO(또는 N채널에서 음수)는 디플리션 모드, 반대면 인핸스먼트 모드.

전압 & 전류 소스

AC 사인파 전압 소스 (.AC 사용)

 V1 1 0 AC 12 SIN V1 1 0 AC 12 240 SIN ; 12 V at 240° phase 

모든 소스가 같은 주파수이나 위상이 다를 때 사용. 다중 주파수는 대체 문법 사용.

AC 사인파 전압 소스 (.AC 미사용)

 V1 1 0 SIN(0 12 60 0 0) 

파라미터: offset(DC 바이어스), voltage(피크), freq(Hz), delay(위상 초단위), damping(감쇠).

DC 전압 소스

 V1 1 0 DC ; DC source defined by .DC card V1 1 0 DC 12 ; explicit 12 V DC 

.dc 해석 카드 쓸 때 소스는 DC 키워드로 선언. 아니면 전압값 직접 지정.

펄스 전압 소스

 V1 1 0 PULSE(-3 3 0 0 0 10m 20m) 

–3V와 +3V 사이 사각파, 상승/하강 시간 0, 주기 20ms, 듀티 50%.

AC 사인파 전류 소스 (.AC 사용)

 I1 1 0 AC 3 SIN I1 1 0 AC 1m 240 SIN ; 1 mA at 240° phase 

AC 사인파 전류 소스 (.AC 미사용)

 I1 1 0 SIN(0 1.5 60 0 0) 

DC 전류 소스

 I1 1 0 DC ; defined by .DC card I1 1 0 DC 12 ; explicit 12 A DC 

참고: SPICE에서 첫 번째 노드가 음극, 전류는 음극에서 양극으로 흐름.

펄스 전류 소스

 I1 1 0 PULSE(-3m 3m 0 0 0 17m 34m) 

–3mA ~ +3mA 사각파, 주기 34ms, 듀티 50%.

종속 전압 소스

 E1 2 0 1 2 999k 

이득 999k의 전압 폴로워 생성. 종속 소스는 입력 노드 로드 안 함. 피드백 네트워크에서 신중 사용.