* circuit 21 .ac dec 20 0.1 100k v1 1 0 dc 0 ac 1 r1 1 2 1k c1 0 2 1u .probe .end
LastUPDATE '09.5.11 FETの記述を訂正; '06.11.13 素子Gの記述を訂正; '06.10.10 誤字の修正(pluse→pluse); '06.2.8 誤字の修正; '06.2.2 NGSPICE 用に書き直す; '05.1.25 E科 PC室の環境に合わせ一部改善; '02.3.19 目次を改善; （更新 02/3/11 最初の完成）SPICE3f4用に書き始める。
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目次
I [NGSPICE 実行のための基本的な情報]
II [ .CIR ファイルの作成]
III [NGSPICE の実行]
IV [NGSPICE 利用上の Tips]
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注意：この文書は，望月が自分自身の備忘録として
書き始めたものを，せっかくなのでWeb公開するものです。
ここに書いたものは最低限の使い方です。しかし，
ngspiceにはここで書いていないもっとすごい機能を
持っているようです。そうしたことに興味をお持ちなら，
NGSPICEのヘルプなどの情報をご覧になることをお勧めします。
I [NGSPICE 実行のための基本的な情報]
(1) 実行ファイルは， ngspice.exe です。
デフォルト設定でインストールした場合，
c:\ngspice\bin\ というフォルダ内におかれています。
(2)データを置くフォルダと，実行ファイルのフォルダは，
特に関連付けたりすることは不要のようです。
データファイルは，ngspice.exe を実行した後に設定できます。
その際のファイルの問い合わせ方は，通常のWindowsのアプリと同じです。
ただし，NGSPICE は 半角文字しか認識できないようです。
ファイル名や，フォルダ名に，全角文字を入れてみると，そのファイルを認識できませんでした。
従って，データフォルダも，ルートディレクトリに直接作ってしまうことを，私としては，推奨します。
例 z:\ngspice_data\
(3)ヘルプ情報
ngspice.hlp というファイルにヘルプ情報が入っています。ほぼ英語です。
デフォルト設定でインストールした場合，c:\ngspice\ フォルダに入っています。
また，c:\ngspice\ngspice_doc というフォルダも要チェックです。
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IV [ .CIR ファイルの作成]
(1)回路情報を記入するファイルである cir ファイルの作成
・ファイルは，拡張子が .cir になります
・ルートディレクトリに近いところにデータを置くことを勧めます。例えば z:\ngspice_data\ など。
・ファイルを作ったり編集するには，notepad などのテキストエディタを使います。
(2)回路図をCIRファイルに変換する-1
・回路図内の各ノード（節点）に番号を付けます。ただし，グランドは必ず 0 (ゼロ) と名付けます。
・ノード間に接続される素子を（順番はどうでもいいから）全て書き出します。
例：
(GND=0)--- V1 ---(1)--- R1 ---(2)--- C1 ---(GND=0)
1| V1 1 0 DC 3V （直流電圧源）
2| R1 1 2 10kOhm （抵抗）
3| C1 2 0 10nF （容量）
注意1 : 大文字も小文字も同じと解釈される
注意2 : 小さい数字を表わす単位は，m u n p (ミリ マイクロ ナノ ピコ) など
注意3 : 大きい数字を表わす単位は，k meg g t (キロ メガ ギガ テラ) など
注意4 : 間違えやすい単位は，M(ミリ)と meg(メガ)である。なお，u はマイクロを表わす
注意5 : 単位の V, A, Ohm, F, H, s, Hz は無視されるが，エラー防止に書いたほうが良い
(3)回路図をCIRファイルに変換する-2
よく使われる素子
1| R### +端子 -端子 値(Ohm) （抵抗）
2| C### +端子 -端子 値(F) （容量）
3| L### +端子 -端子 値(H) （インダクタ）
4| D### p端子 n端子 モデル名 （ダイオード）
5| Q### C端子 B端子 E端子 モデル名 （トランジスタ）
6| J### D端子 G端子 S端子 モデル名 （J-FET）
7| M### D端子 G端子 S端子 Bulk端子 モデル名 （MOSFET）
8| V### +端子 -端子 DC 値(V) （直流電圧源）
9| V### +端子 -端子 AC 振幅(V) [位相] （交流電圧源）
10| V### +端子 -端子 sin(0V 141V 50Hz) （交流電圧源 オフセット0V，振幅141V，f=50Hz）
11| V### +端子 -端子 pulse(0V 10V 1ms 2ms 4ms 6ms 20ms)
（パルス電圧源=初期電圧0V, パルス電圧10V, 遅延時間1ms, 立上り2ms, 立下り4ms, パルス幅6ms, 周期20ms）
12| I### は電流源であり，記述はVと同様
13| E### +端子 -端子 +制御 -制御 ゲイン （電圧制御電圧源）
14| G### +端子 -端子 +制御 -制御 トランスコンダクタンス （電圧制御電流源）
15| F### +端子 -端子 制御素子名 ゲイン （電流制御電流源）
16| H### +端子 -端子 制御素子名 伝達抵抗 （電流制御電圧源）
注意1 : ### 部は，数字やアルファベットを入れる。これにより他の素子との区別できる。
(4)回路解析方法の指定
1| * （行頭の*は，その行がコメントであることを示す）
; （行中の ; 以降はコメントである）
2| .model Q1 NPN(ｘｘｘ ｘｘ ｘx） （デバイスパラメタの定義）
3| .inc ファイル名 （外部ファイルを（全て）読み込む）
4| .lib ファイル名 （ライブラリから（モデルやサブサーキットなど必要情報を）読み込む）
5| .end （回路記述の終り）
6| .op （DCバイアスの計算）
7| .dc V1 -3 10 0.5 （DC解析。V1を，-3V〜10Vにわたって0.5Vづつ解析）
8| .ac dec 20 1k 10meg （AC解析。1kHz〜10MHzを，10倍あたり20個所づつ解析）
9| .tran 1ns 100ns 20ns 0.1ns
（過渡解析。プリント出力1nsごと，最終時間100ns，20nsはプリント出力しない，時間刻み0.1ns以内）
注意1 : cirファイルの第1行目は，必ず * から始めるコメント行にする。
注意2 : .ac の場合，回路内のAC電源は１つである。
注意3 : .ac の場合， V ... sin，pluse は使えない。
注意4 : .tran の場合，V...AC は使えない。
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III [NGSPICE の実行]
ここでは実行ファイルは c\ngspice\bin\ngspice.exe とする
また，は解析する回路のファイル名を I\ngspice_data\n21.cir とする。
なお，ファイル n21.cir は次の通り
Download
* circuit 21 .ac dec 20 0.1 100k v1 1 0 dc 0 ac 1 r1 1 2 1k c1 0 2 1u .probe .end | |
(a) ngspice の起動 手順1：c\ngspice\bin\ngspice.exe を起動する。 （システムによっては，ウインドウズのスタートボタンからたどったり，ショートカットからたどれることもあります） ↓起動したところ
(b) ファイルの読み込み 手順2：次の図のように「file」メニューから「Open」を選びます。
手順3：I\ngspice_data\n21.cir を選びます。
読み込みが終了すると次のような画面になります。
(c) シミュレーションの実行 手順4：次の図のように「run」を実行させます。
成功すると，次のような画面になります。その際に音がピッと鳴ることがあります。
なお，実行に失敗すると何らかのメッセージが出ます。 （エラーの原因によってメッセージは異なります） (d) グラフ表示 手順5：次の図のように「graph」を実行させます。
すると，次のように「どのデータを書くか」聞いてきます。 なお，ここで示された V(1) は，回路図の「１」で指定したノード（配線）の電圧を表わします。
もしも聞き方が次の図のようであって，当然聞かれるはずの V(1) や V(2) が無かったとしたら， 今までの手順のどこかで間違いがあったと言えます。
手順6：下の領域が記入する場所です。たとえば，次の図のように入力して「OK」を押します。 式を入力する際に例えば V(2) と入力したいなら，キーボードから打ち込んでも良いし， 左上の領域内の V(2) をクリックしても良いです。 なお，回路図からも分かるように， V(1)-V(2) は， R1 に加わる電圧ですし， V(2) (= V(2) - 0 ) は， C1 に加わる電圧です。 また，db( ) はデシベル計算をする関数です。
すると，次のようにグラフが表示されます。 縦軸はデシベルです。RC回路の周波数特性が見事に描かれました。
(e) グラフの印刷（お好みで） 手順7：図の様に，左上のボタンからメニューをたどると，印刷が可能です。 シミュレーションはたやすいですが，エコロジーを考えると，無駄な印刷は避けたいものです。
(f) グラフの削除 手順8：グラフのウインドウの右上にある[×]を押して，グラフを閉じます。 もしも改めてグラフを書こうとすると，次々に新しいグラフのウインドウが追加されるので， （処理時間やメモリ領域の有効利用が考えるなら）不要なウインドウが直ぐに消したほうが良いです。 (この説明に対応する図は用意していません） (g) 新たなグラフの作成 手順9：改めて 手順5〜手順6 を行えば，別のグラフを書くことができます。 例えば，式を改めて次の様にしてグラフを書き直しても良いです。 ここに示しましたように，掛け算（記号は *）など普通の数式が使えます。 また，グラフの項目数は２本に限らず，かなりの本数を同時に書かせることができます。 （複数のグラフを書くときの問題は，コンピュータの制限よりも，むしろ図が見難くなる事でしょう）
(h) 新たな条件の設定 手順10：次の図の操作をすると，テキストエディタが立ち上がります。 そうしたら，パラメタを変えることができます。（例えば抵抗値を10倍に変えるなど） パラメタを変えたら，テキストエディタを終了します。 終了時には当然データをセーブします。
(i) (お好みで) 各部の電圧や電流の表示 手順11：上の図で，「EDIT source」を選ぶ代わりに「Print ALL」というコマンドを選ぶと， 各部の定常的な電圧を示します。 もしも V(2) の電圧だけで良いならば，キーボードから「print v(2) (enter)」と打ち込みます。 同様に，ある素子に流れている電流を知りたければ，キーボードから「show r1 (enter)」と打ち 込みます。 (k) 新しい条件での再計算 手順12：手順10で説明したテキストエディタの処理が終えたら，次の図の様に、「run circuit ?」 とPCが聞いてきますので，下の１行だけ用意されたウインドウで，キーボードから「run (enter)」 と打ち込みます。すると，再計算をしてくれます。 なお，「y (enter)」 でも，メニューの「Command」から「Yes and return」でも可能です。 これでちょうど手順4が終わったのと同等になります。あとは手順5から実施してください。
(l) 終了 手順13：「File」メニューから「Exit」を実行させます。 他の方法として，ウインドウの右上の[×]をクリックしたり， 「exit (return)」と入力しても終了できます。 ================================== IV [NGSPICE 利用上の Tips] '05.2.2からこのソフトを使い始めました。'05.2.2現在，ウラワザは殆ど知りませんが， 今後気が付いたら記載する予定です。 ================================== 例題は，別ファイルに示します。