電力分配システム (PDS) のデザイン : バイパスキャパシタおよび ... - Xilinx

付録 C : SPICE の
シミュレーション
例
R
電力分配システム (PDS) のデザイン : バイパス キャパシタおよびデカップリング キャパシタの使用
この付録では、SPICE でデカップリング キャパシタ ネットワークをシミュレーションする方法につい
て説明します。HSPICE と PSPICE の両方について、簡単に説明します。他の SPICE のバリエーショ
ンや専用の PDS シミュレーション ソフトウェアも使用できます。次に説明する 2 つのシミュレーショ
ンは、例を示すためのものです。シミュレータの詳細についてはこのアプリケーション ノートの範囲外
ですので割愛します。HSPICE の結果を、図 11 に示します。PSPICE の回路表現法と結果を、図 12 お
よび 図 13 に示します。
これらは、18 個のキャパシタによるネットワークの容量と寄生特性を表しています。一般的なキャパシ
タ アレイのインピーダンスを計算するには、次のようにします。
1. LCR ネットワークのネットリストを定式化します。
2. 入力ノードと出力ノードの場所を調べます。
3. 入力ポートに AC スティミュラスを適用します。
4. LCR ネットワークで AC 解析を実行します。
5. 入力電流と入力 AC 電圧を測定します。
6. Z = V/I を定式化します。
7. 見やすくするためにログ スケールを使用して、結果をプロットします。
どちらの SPICE を使用する場合でも、AC スティミュラスは 1A に設定します。AC 解析命令を使用す
ると、指定した周波数点について AC 波形が掃引されます。各オーダーごとの周波数点の数は、追加の
HSPICE ネットリストのコメントに記されています。AC 電流の大きさを 1A に設定して、Z = V/I に基
づいてインピーダンスを計算しています。したがって、計算する主要な変数はキャパシタ アレイのポジ
ティブ ノードにおける電圧の V です。図 12 では、V という文字がある円がこのノードを指しています。
SPICE デッキを完成させるため、さらに 2 つの情報を指定します。
1. DC バイアス抵抗がグランドに接続されています。
2. AC ソースと LCR ネットワークを接続する小さい入力抵抗があります (これはオプションです)。
1 番目の指定は、シミュレーション時間を短くするために必要です。これによって、SPICE は AC 解析
を行う前に回路の動作点をすばやく計算できます。これを行うには、LCR ネットワークへの DC パス
(バイアス抵抗でグランドに接続) を SPICE に与えます。2 番目の指定はオプションですが、指定すると
便利です。これによって、LCR ネットワークへの入力電流を監視するためのコンポーネントが得られ
ます。
インピーダンスのシミュレーション結果の表示には、2 種類の方法があります。HSPICE では、直接プ
ロット用に ZIN を計算できるように、.net 命令を実行します。PSPICE では、PROBE (PSPICE のグ
ラフィック ビューア) のグラフィック機能を使用します。このアプローチでは、Z = V/I の定式化に式
ダイアログ ボックスを使用します。
22 www.xilinx.co.jp XAPP623 (v1.0) 2002 年 8 月 8 日