王志功电路与电子线路基础(电路部分)电子教案第2章

1电路与电子线路基础ElectricandElectronicCircuits第2章电路工程的基本任务与方法王志功zgwang@

东南大学射频与光电集成电路研究所/director/working-1.htm2第2章电路工程的基本任务与方法电路是硬件的基础电路工程涉及到电路的描述和表达电路的抽象和模型化电路的层次化描述电路的分析、设计、制造和测试32.1电路的描述和表达2.1.1电路示意图电路构成三要素：元件：element连线:connectingline拓扑图:topology描述和表达电路有许多方法，其中最简单的是直接采用电路的示意图。41885年的波波夫接收机(receiver)的电路原理图图中用类似“象形文字”的方法表达电路元件或器件，使人一目了然。伏打电池:一片铜和一片锌堆叠而成的，铜片还大些，锌片厚些，很形象的。凝屑器：一段玻璃管两端引出电极，管中盛有金属屑。在电磁波作用下电阻急剧地变小，就有电流通过使继电器工作，吸动衔铁带动小球，一方面响起警铃另一方面打击凝屑器恢复初始状态。继电器:铁芯线圈、衔铁、簧片和接触点一目了然。5波波夫接收机的电路原理图（续）但这种表达方法的缺点是明显的，元件图案太繁且很不规范，电气连接与机械连接绞和在一起。除了衔铁与接触点将电气和机械绞和在一起外，还有一条引线画成弹簧状表示这些导线可以伸缩的，把电气与机械又纠合在一起。不言而喻，这种表达方法是不可能描述复杂电路的。人们需要更简单而有效的描述方法。62.1.2电路元件与电路符号经多年的设计、改进与演变，人们创造了一套图形符号以表达标准元件。所谓标准元件，标准化了，被全面接受；最基本的单元，其性能通常由一条定律确定，例如，电阻元件由欧姆定律OL确定，PN结二极管由其指数律方程（exponentialfunction）确定；可以用它们去描述或构造更复杂的器件和电路。常用二端元件的图形符号82.1.3电原理图利用图形符号可以表达一个完整电路的原理图(schematicdiagram)左图中1、2、3、4和5表示5个结点（node），其中1表示参考点(referencenode)或地(ground)。由该图还可以看出：直流电压源E正端连接到结点5，负端连接到结点4；R1连接到结点2和结点1即地之间，R2连接到结点2和结点3之间，等等。该电路包含7个元件：1个电压为2V的电池(battery)，或称直流电压源E，6个阻值均为1W的电阻R1~R6。9电原理图与CAD电原理图是描述电路的一种基本方法，简洁明了，主要图示出元件的外特性和连接关系。有关的物理现象与化学反应均被集中在元件内部。各元件间的互连关系仅由连接线来体现，与元件本身无关。这样，人们就能利用基尔霍夫定律和各元件的外特性计算出电路中全部电流电压。由于电原理图的可视性，现在仍被广泛地应用在文献中，并构成目前电子线路计算机辅助设计程序的最基本电路数据输入形式。几乎所有商用的程序都包含一个所谓的电路图编辑软件。102.1.4电路拓扑图不同点的布局和它们之间联接关系与规律的研究称之为拓扑学（topology）。如上所述，由于电路也涉及到到点（结点）和它们之间的互联关系，因此也涉及到拓扑学问题。不考虑电路的各支路中元件的性质，仅考虑它们之间互相联接的电路图，称之为电路拓扑图（topologicalgraph）。11有方向的拓扑图对于图1所示的电路，其电路拓扑图如图2所示。其中，每个元件所在支路都用一条线表示。因此，该电路拓扑图由7条支路和5个结点组成。由于4号结点没有分支，可以通过元件的串联或构造复合元件进行化简。由此得到图3所示的6支路和4结点简化图。图中，对各条支路都标出了方向，构成了有向图。图3有方向的6支路、4结点拓扑图

图27支路和5结点拓扑图

图1电路图

12电路理论相关的图论知识1）电路拓扑图的定义 电路拓扑图定义为支路b与结点n的集，即G={b，n}这里注意：1.图中的结点和支路各自构成一个集；2.实际中，移去图中的支路，与它所连接的结点依然存在，因此允许有孤立结点存在。建立电路方程时，孤立结点应当是避免的。3.如把结点移去，则应把与它连接的全部支路移去。13电路理论相关的图论知识：路径与连通图2）路径：从图G的一个结点出发沿着一些支路连续移动到达另一结点所经过的支路构成路径（path）。

3）连通图：图G的任意两结点间至少有一条路径时称为连通图（connectedgraph），非连通图至少存在两个分离部分。如下图，图的两部分有线相连称为连通图。14电路理论相关的图论知识：子图4）子图：若图Gi中所有支路和结点都是图G中的支路和结点，则称Gi是G的子图（sub-graph）。 下图中G1和G2都是G的子图。GG1G215电路理论相关的图论知识：树5）树：T是连通图的一个子图且满足：(a)连通，(b)包含所有结点，(c)不含闭合路径，则称该子图是一棵树（tree）。

构成树的支路称之为树支(treebranch)，属于G而不属于T的支路称之为连支(linkbranch)。 下图中，T1和T2都是G的一棵树，而G1则不是树。GT1T2G116树支与的数目bT需要说明，1. 对应一个图有很多的树；树支的数目bT是一定的：连支的数目bL也是一定的： 其中，n是拓扑图的总结点数，b是拓扑图的总支路数。17电路理论相关的图论知识：回路

6）

回路(Loop):

回路L是连通图的一个子图，构成一条闭合路径，并满足：(1)连通，(2)每个结点关联2条支路。如下图，L1是G的一个回路，而G1则不是。（a） （b） （c）拓扑图G（a）与它的一个回路（b）和非回路（c）18基本回路的数目1. 对应一个图有很多的回路；2. 基本回路的数目是一定的，为连支数。

基本回路又称之为单连支回路，表示独占一条连支的回路（a）（b）（c）

拓扑图G（a）与它的两个基本回路（b）和（c）结点n、支路数b和基本回路数l的关系:192.1.5电流与电压的参考方向

有向图对各条支路都标出了方向。这个方向与电路中的电压和电流有什么关系呢？电学领域最基本的变量是电流i和电压v。从这个意义上讲，电路分析的目的就是要研究电路中电流与电压的关系。对于一个元件来讲，首先要研究它的电流-电压特性，即i-v特性。但是电流和电压是有方向性的（电荷分正负，但没有方向），为此，首先要对它们的正负方向加以定义。由于电流与电荷的关系为：i=dq/dt

所以，人们首先定义电流的正方向为正电荷运动的方向。同时，也定义了正向电压的方向：正电荷作功电位降低的方向。

20电流与电压的参考方向对于一个由多条支路构成的复杂电路来讲，正电荷沿一条支路的哪个方向流动，正电荷作功在一条支路的哪一端电位降低，事先都是未知的。因此，我们需要先设定电流与电压的方向，把它们作为参考方向进行电路分析，最后根据数值的正负确定实际的方向，即数值为正，表明实际的方向与参考方向相同，否则相反。21电流与电压的关联参考方向人们通常采用下图所示的电流与电压一致的参考方向,称之为关联参考方向，即电流从高电位流向低电位，或者说顺电流方向电位是降低的。22瞬时功率，无源元件与有源元件一个电阻元件上的瞬时功率p(t)为瞬时电流与电压的乘积，即 当v和i取关联参考方向，如果成立，表示元件吸收功率，此时，该元件称之为耗能(energy-consuming)元件，或无源（passive)元件；若上式小于0，表示元件输出功率，该元件称之为负阻(negativeresistance)元件、供能元件或有源(active)元件。232.1.6

电路三视图单纯用电路原理图来描述电路还有一个缺陷，就是描述不完整，丢失了有关连接导线的重要信息，工程实施时将带来许多不确定性。电路的视图是一种新的概念。有了视图，人们就可以从各个角度观察电路，就有可能全面地描述电路，全面分析和合理设计电路，甚至可以验证电路以及为测试电路提供依据。24电路的三视图通常，制造一个机械零件需有该零件的三视图：正视图、侧视图和俯视图。有了这三个视图，零件的形状与尺寸就唯一地确定。很类似，一个电路也要有三方面描述才能完全确定。下面我们将通过例子来说明三视图的概念。25电路设计实现举例[例1]：“要求在室内装一只电灯，保证照明充足”初看任务非常简单，开关一拨，灯就亮。但仔细一想，问题不少。a)装多少瓦？未规定。b)如何控制该灯？未说明。c)装在什么地方？未说明。d)如何布线？明线还是暗线？没有说明。e)允许花费多少代价？没有规定。这些问题不明确，给设计带来困难。其结果必然是，各人设计的电灯线路各不相同，各人安装的更是五花八门，显然不符合工程的要求。可见，对每一项设计任务，都需作必要的任务分析。

26功能分析从功能上看，该照明系统的功能应满足若开关处于ON状态，灯亮。否则，灯灭。为实现上述功能，该电路的行为描述语句应当是ifSwitch=ON，then{currentintheCircuit=Power/Voltage}elseCurrent=0

27电灯线路图

满足这种行为要求的电路结构将有下图所示的形式。人们用观察法即可验证所示电路结构具有上述行为，将获得正确的功能。28电路的组织示意图

仔细观察图1所示电路结构，不难发现这个电路实际上是由一组元件和连接线网两大部分组成。下图是该电路的组织示意图。图1图229电源的特性、行为和规范每个元件都有它自己的特性，自己的行为和规范。对于电源E将有它的名字和图形符号电源类型电压值和极性端口标识符a和b伏安(I-V)特性30开关S的特性、行为和规范名字和图形符号类型端口标识伏安特性也是有的，可从开关的行为式导出ifS=ON，thenVa

－Vb＝0，I＝arbitraryelseI＝0，Va

－Vb＝indefinite31灯泡L的特性、行为和规范名字和图形符号类型额定瓦数和额定电压端口标识伏安特性，如右图所示。一般来说是非线性的。因随着功耗增加，灯泡温度上升，电阻会增大，电压电流就不再是线性关系了。32线网连线网的目的是把各分立的元件按电路要求连接起来。没有连线网就不成其为电路，没有连线网就无法确定元件在电路中所处位置以及与其它元件之间的关系，故连线网是极其重要的，是电路的基本组成部分。33网表我们把一个电路中的所有线网列成一张表，称为网表（netlist）。显然，网表将全面地表达电路中各元件的互连。下表是网表的一般形式。属性一栏是填写该网表的重要参数。如该线网长度、粗细、导线型号和规格以及彩色等特殊标记。有了这种网表人们就可以实际接线或安装。34行为描述、结构描述和物理描述以上例子告诉我们，描述一个电路需要三方面：行为描述、结构描述和物理描述。行为描述是依靠文本叙述（textdescription）方式表达的，适合于计算机调用和访问。电原理图所表达的只是结构描述。网表中含有电路结构信息和物理信息。352.2.1元件与器件在电路与电子线路专业领域，元件常常会与器件混用。例如，一个电阻，可以称它为元件，也可以称它为器件。我们认为，至少有两个方面可以对两个名词的含义加以区别：1）元件含有更多的抽象意义，器件则更多指实物；2）器件可以用多个元件来构造和模拟。当我们说“一个电阻元件”时，更多地是指它是符合OL的一个电路组成单元；而当我们说“一只电阻器件”时，可能要侧重考虑它的材料、形状、功率容量、温度和频率等一系列特性。此外，一只电阻器件工作在高频时，不仅具有电阻特性，而且还呈现一定的电容或电感特性。这时，这只电阻器件可能就要用一个或多个电阻、电容和电感元件所组成的等效电路描述。36二极管元件与器件同样，当我们说“一个二极管元件”时，可能是指它是电流电压特性符合指数律的一个PN结；而当我们说“一只二极管器件”时，可能更关注它的材料、形状、尺寸、最大正向工作电流、最高反向击穿电压和频率响应等一系列特性。这时，这只二极管同样可能要多个数学方程来描述，或者用一个或多个二极管元件、一个或多个电阻元件、一个或多个电容元件加一个或多个电感元件所形成的一个复杂等效电路（equivalentcircuit）来描述。372.2.2器件的物理模型对客观事物进行抽象可以产生该事物的模型。然而另一方面，正确的模型又为更高层次的抽象提供了基础。众多周知，抽象与模型化起源于实验科学。人们利用抽象和模型化来观察、分析和理解客观世界。模型化进程38模型的建立：测量、演绎、综合、证实测量：仔细、定量地观察现实世界中某一现象，这就是测量。测量所得的数据往往只是一种原始的粗糙的信息。获得知识：经过归纳可以总结出一些知识。知识是一种最本质的信息，利用这些信息人们可演绎出一些附加信息。知识，实际上是一组高度概括的规则。人们整理大量的有关知识可以综合出该事物模型。模型是否正确，需要证实。利用模型产生数据同测量数据比较，从而确证该模型的正确性。39电阻的模型

人们从大量测量数据中归纳出如下知识：在恒定电压驱动下，流过电阻的电流是单值的，并与所加电压成正比。当恒定电流通过电阻时，电阻两端的电压降也是单值，且与流过的电流成正比。任何时候测量电阻，上述特性均不变。综合上述知识，电阻基本行为的模型可以表示为电阻的模型(续)式中R是一常数，是一单值、可逆、时不变、非负的参数。从数学上看，参数R>0且不包括R=0和R=∞两个极端。当R=0时，任何非零电压驱动均会产生无限大电流，可是无法用测量来证实。因此R=0不符合电阻的模型，它不属于电阻。R=∞也是不成立的。任何非零电流流过R=∞的电阻均会产生无限大的端电压，这又是无法用测量来证实的，故R=∞不符合电阻模型，不属于电阻。41模型化方法的优点这样建立的模型比较符合客观现象。因为它含有双重迭代机制。假如所建模型不正确，模型产生的数据不符合实际测量数据，可以重新综合进行迭代直到符合为止。又假如建立模型所依据的知识有误，我们归纳出来的“知识”只是一种尚未确证的假设，那么我们可以根据这些“知识”来推断事实。如果推断出来的数据符合实际测量数据，就可以肯定那些假设是正确的，可以认为是知识。若不正确，我们可以重新归纳迭代直到正确为止。故双重迭代机制为建立正确的模型奠定了基础。通常，测量总是有误差的。如果我们建立了误差等级标准，就可以用这种办法建立符合不同误差等级的不同级别的模型。42模型化过程与人类的创造过程模型化过程反映了人类的创造过程。因为归纳、综合和验证所获得的信息足以确认所构造的模型的正确性和有效性，使人们对客观对象有更深刻的了解与掌握，达到有所发现，有所发明。故模型化（抽象）充分体现了人类的创造进程。43工程产品的开发进程工业产品的开发也有类似的进程44抽象的数学研究进程数学研究也有类似进程45前节介绍的模型化方法是科学的、严密的，然而，模型化的工作量较大。如果直接运用这种方法来构造一个复杂对象或系统的模型显然是不合适的。为解决这个问题，人们必然想到了层次构造方法。假如一个复杂对象由若干简单对象组合而成，若每个简单对象又均建有模型，不难想象复杂对象的模型将由这些简单对象的模型组装而成。具体到电路问题，一个复杂电路的模型可由一系列简单电路模型组成。由于任何电路均由电路元件和线网的模型组成。以此类推，必有复杂元件的模型将由一系列简单电路元件的模型组成，复杂线网的模型由简单线网的模型组成。模型化的缺点和层次构造法46构造层次模型的一套方法1）对少数最简单的对象建立基本模型。比如，电阻、电容、电感、电压源和开关等。有了这五个最基本的电路元件模型，任何复杂元件的模型均可构造。如果又定义了线网的模型，那么任何电路的模型均可建立。2）以基本模型为基础来构造复杂模型，使得该模型的基本特性能表达出复杂对象的主要行为。3）对于所构造的模型取一适当的名字，作整体单元来使用，供查询或调用。47自上而下的的层次抽象过程利用这三个步骤，可以建立几乎任何电路元件的模型和任何复杂电路的模型。取构造出来的模型作为新的单元，重复这三个步骤，就可建立更复杂、更高层的电路模型。故这三个步骤是建模三部曲，利用层次构造方法，任何复杂电路的模型均可构造。不言而喻，建模过程即模型化过程实际鲜一种自上而下的（bottom-up）层次抽象过程，抽象的结果将得到该电路元件或该电路的行为表达式。48二端元件模型二端元件模型的一般形式为

{v，i，f（v，i，v’，i’，t）＝0}.式中v是二端元件上的端点电位I

是流过该元件的电流v’,i’分别是v.i.对t的导数t

是时间f(·)=0是伏安特性的隐含数表达。49多端元件模型多端元件模型的一般形式为

{v，i，F(v，i，v’，i’，t)＝0}式中v是多端元件上的端点电位矢量I

是端点电流矢量v’,i’是相应的导数t

是时间F(·)=0是伏安特性的矢量值函数50从模型到电路行为有了这些模型，我们就可以用线网将这些模型连起来，从而获得一组行为表达式，整理后就得到电路方程式，经计算得到该电路的行为，从而可以核实原先设计是否正确。可见，模型化过程是把物理实体抽象为由电路模型所构造的电路。电路分析是计算该电路的基本特性，就是把电路结构抽象为电路的行为特性。51电路三视图从物理实体出发顺时针旋转到达电路的行为特性，这就是模型化与电路分析。反之，从行为特性出发反时针旋转逐步具体化和细化，这就是电路综合和物理设计。电路视图的概念划清了电路分析与电路综合的界限，为自顶向下（top-down）层次化设计和自底向上bottom-up层次化分析提供了清晰的图像，故电路视图概念自1983年提出后获得了广泛应用。522.3.2电路的抽象描述

既然子电路可用电原理图描述，那么小电路、中电路、甚至大电路呢？若仍用电原理图，那么整个电路又被展开成大的电原理图，没有起到层次表达的作用。显然，层次表达需要抽象用更高抽象层次的描述方法来表达小电路、中电路和大电路。53电路的抽象表示图2.12电路的层次表达电路怎样抽象？人们自然想到利用方块图(或方框图、框图，blockdiagram)。每个方块都有明确的功能，是一种功能块。每一个电路功能块都表现有确定的行为(behavior)。可见，电路的行为和功能是一种抽象描述方法，可以有效地表达各层次的电路，如右图所示。54抽象（Abstraction）抽象的实质是忽略细节，突出主要特性，为观察者提供一个概念上清晰的表现系统行为的描述，故抽象是一种重要的概念。从方法学的角度来看，抽象实质上是将复杂系统简单化，允许人们从宏观上观察、分析、控制和管理任何复杂的系统，故抽象又是一种重要的方法和手段。552.3.3抽象的意义1）采用层次抽象描述方法可以非常清晰地表达整个设计过程，便于组织设计队伍落实设计任务，有利于控制设计进程和保证设计质量，便于设计文件的管理和设计数据的维护。整个设计工作可以获得科学地管理，从而有条不紊地进展下去。2）提高了设计效率。因为在每一抽象层次上均将提醒人们是否有现成的商品可供选配，是否有哪部分电路或哪种模块有人擅长，提供了合作开发的机会，这就允许在最短时间内开发出最好的产品，并尽早地进入市场。562.4.2抽象的意义(续)3）由于在层次分解时，对下层模块仅仅定义了行为规范，具体结构和实施细节均未规定。只要行为符合规范，任何结构、任何实施方法均可以考虑。这为整个设计工作实行目标管理准备了良好的前提条件，为发挥设计人员的积极性和创造性提供了机会，使开发工作更富活力。4） 按照层次抽象方法所设计的电路将具有互换性和可移植性，确保产品有升级的能力。因为只要行为规范相同，无论是电子管电路、晶体管电路，还是大规模集成电路，用起来其功能是一样的。譬如，电视机中的伴音吸收滤波器可以是LC滤波器，也可以是陶瓷滤波器或声表面波滤波器。2.4.2抽象的意义(续)5） 用层次抽象方法设计的电路有保留价值。因为它易于维护和修改而被重新使用。所以，人们往往把一些设计得很成功的电路存入数据库，供后人调用。这不仅为设计新电路提供了较高的起点，而且还确保后续产品是往下兼容的。58抽象的好处

抽象带来的许多好处引起人们对抽象性质和用法的注意。发现，抽象的内涵非常丰富。譬如，利用抽象可以控制和管理系统的复杂性，可以隐藏细节，捕捉重复模式，有能力表达不同抽象层次的实体和系统，可以构造几乎是具有任何复杂程度的硬件和软件系统。

59分层抽象我们可以利用抽象将系统划分为若干模块。我们不仅为模块取了一个恰当的名字供查询和调用，还赋予它某种行为规范，要求这些模块完成由行为规范所规定的任务。至于如何实现这些行为规范，采用何种方法，需要哪些信息，那是下一层设计的事，与系统设计无关，系统设计只是向各个模块发送一个消息，要求模块完成行为规范所赋予的任务，而那些实施细节是模块的事，是隐藏在模块内部的。每个模块也含有自己的方法、原理、机制和有关细节的信息，只要有必要，每个模块也可以分解成若干子模块，将赋予自己的行为规范分解，重新定义若干子行为，以信息传送的方式要求各子模块完成应承担的任务。60从模块到对象在划分模块做系统级设计时曾强调无需知道各模块的细节，但这不等于允许设计人员对各模块的有关信息可以一无所知和一窍不通。实际上设计人员应掌握更多的信息。在一个训练有素的设计人员头脑里，应该有一大批器件、电路和方法。一种功能在他的头脑里不应该只有一个具体的电路，而应该是一大类电路的抽象的对象。我们把这种抽象的对象称为class。同一个class中的各具体对象都有相同的行为。设计人员结合具体情况选中某一对象只是class的一个实例。一个优秀的设计人员应当拥有一个丰富的class库，不管该库是在头脑里还是计算机里，有了它才能自如地划分模块，构造出有效的系统。612.4电路的语句表达表达电路的行为和功能的方法:图表（chart）、曲线（curve）、数据集（dataset）、公式（formula）、图形符号（symbol）以及语句叙述（sentencedescription）。显然，除了语句叙述外其余各种方法均很直观，受到人们的欢迎，然而这些深受人们欢迎的表达方法并不适宜于计算机调用（call）和访问（access）。相反，用语句叙述的表达方法很适宜于计算机处理。由于大规模电路总是依靠计算机模拟、分析和设计的，于是语句描述的表达方法与日俱增有逐步取代各种直观表达方法的趋势。目前作为标准应用的SPICE电路分析程序最基本的电路描述形式就是语句描述型的。622.4.1电路的SPICE语句描述电子计算机出现以来，人们就利用它来辅助电路分析和设计，形成了CAD（computeraideddesign）即计算机辅助设计。随着计算机计算能力日益强大，智能性越来越高，计算机对电子线路特别是以逻辑和算术运算为主的数字电路的处理能力大为提高，物理级（physiclevel）即晶体管级（transistorlevel）以上的数字电路（digitalcircuit）设计已经从CAD发展到了现在的EDA（electronicdesignautonation），即电子设计自动化。63SPICE程序SPICE(SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis)是由美国加州大学伯克利分校CAD小组自1972年开始利用FORTRAN语言开发出的电路仿真（simulation）程序。1975年正式推出实用版SPICE2G。1985年，加州大学伯克利分校用C语言对SPICE软件进行了改写。随后，版本不断更新，功能不断完善，目前常用的版本是SPICE2x（x代表A、B、C、D等）和SPICE3x。SPICE适用于多类电路、特别是集成电路的仿真。64SPICE的功能目前可以采用图形和语句等多种方式进行电路信息和其它数据的输入；可以自动进行电路检查（check），生成网表（nets），模拟和计算电路的功能；不仅可以对模拟电子线路进行不同输入状态（state）的时间响应、频率响应、噪声（noise）和其它性能的分析优化，以使设计电路达到最优的性能指标，还可以分析数字电路和模数混合电路;SPICE被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件，具有广阔的应用前景。65SPICE—工业标准1988年，SPICE被定为美国国家工业标准。此外，由于SPICE的源程序是公开的，可以免费得到。详细信息请浏览网站http:///Classes/IcBook/tools.html各种以SPICE为核心开发的商用模拟电路仿真软件，在SPICE的基础上做了大量实用化工作，从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件。66SPICE的输入数据SPICE运行包括输入数据、运行程序和输出数据三个基本阶段。数据输入主要是用美国信息交换标准码ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）表示的卡片和磁带完成。因此，SPICE以语句的形式定义各类输入数据。用户需要把反映元件连接的拓扑信息、电路元件性质、参数和初始条件、要进行分析的各种功能以及要输出的变量和形式等信息按规定编写成语句，然后将这些语句输入到计算机中。早期先将语句穿孔在卡片上，一张卡片输入一行，后来则通过屏幕监视直接击键输入，或先存储到文件中，再令程序读取。67SPICE的输入语句格式不管采用何种形式，输入的数据都必须符合SPICE程序规定的格式。SPICE输入语句采用一种自由格式。各个数据项对应的域之间可以用一到多个空格，一个逗号“,”、等号“=”、左括号“(”或右括号“)”等分隔,多余的空格常用来实现元件相应项的对齐。一行写不下的语句可以续行，续行前第一个字符位加“+”。68SPICE的标题语句、结束语句SPICE具有完整的电路描述语句和各种控制语句格式。标题语句必须出现在输入文件的第一行，用于标记待分析的电路，例如：LOWNOISEAMPLIFIERTESTCIRCUIT结束语句必须出现在输入文件的最后一行，用于标记输入文件的结束。格式为：.END这里英文句号“.”是结束语句不可省略的一部分。69SPICE的注释语句注释语句可以出现在文件中标题语句和结束语句之间的任何位置，用于给出注释，便于本人记忆和他人阅读。格式为：*<任意注释文字>例如:*GAINSHOULDBEGREATERTHAN100*Thisisaloadresistor这里“*”是注释语句的标识符。70SPICE的元件输入格式SPICE可以处理电子电路的绝大多数元件：电阻、电容、电感、互感、理想传输线、各种受控源和独立源，以及四种类型的半导体器件：二极管D，双极性三极管BJT，结型场效应管JFET和MOSFET。它们的电路拓扑和参数信息必须按照规定的格式输入到SPICE的执行程序中。SPICE语句举例SPICE给出的右图电路的语句描述：E(5,4)=2R1(2,1)=1它们的含义是：直流电压源E正端连接到结点5，负端连接到结点4，电压值等于2V；R1连接到结点2和结点1即地之间，电阻值等于1W。722.1.9电路的硬件语言描述对于中小规模模拟电路分析来说，SPICE可能是唯一有效软件工具。而对于大规模集成电路特别是数字电路来讲，应用SPICE进行分析变得非常困难，甚至无法实现。因此，采用硬件描述语言（HDL：HardwareDescriptionLanguage）进行电路设计。实质上，计算机的硬件主要就是指构成计算机的算术逻辑单元(ALU，arithmeticandlogicunit)、