以 SPICE 進行電路模擬

暫態分析

如果工作點是定格畫面、交流分析是頻率圖表,那暫態分析就是影片:它一步一步算出每個電壓與電流隨時間實際如何變化,正是你在示波器上會看到的東西。接通電源、餵入方波,就能看著電容充電,或看著振盪器迸發起振。

命令會設定一個停止時間與一段區間,例如 '.tran 0 10m',從 0 跑到 10 毫秒。SPICE 以極小的時間步往前推進,在每一步求解完整的非線性電路,同時尊重電容與電感的真實行為(電容電壓不能瞬跳;電感電流不能瞬跳)。這是唯一能如實捕捉大訊號的分析:撞上電源軌的截波、轉動率限制、振盪器起振、快速邊緣上的振鈴、交換式電源的漣波。電容透過電阻充電時以時間常數 tau = R times C 上升,一個 tau 約走完 63 percent 的路程。

暫態是最通用、最值得信賴的分析,但也最慢,且最容易出現收斂與精度問題。把停止時間選得夠長以看見你在意的現象,並讓 SPICE 選用夠小的步長以解析最快的邊緣;步長太粗,一根尖銳的脈衝就會被直接漏掉。它是軟體中最接近「插上示波器」的東西,也同樣需要你合理地設定時基。

用一個從 0 V 跳到 5 V 的階躍去驅動 R = 10 kΩ、C = 1 微法的 RC,暫態圖會顯示輸出沿指數曲線攀升,在 t = R times C = 10 毫秒時達到約 3.16 V(63 percent),之後再緩緩逼近 5 V。

電壓與電流作為時間的函數,軟體版的示波器波形。

暫態是唯一能如實呈現截波、轉動率限制與振盪的標準分析,但時間步太大可能漏掉快速事件,甚至捏造出假的振鈴。請務必檢查步長有解析到你最快的邊緣。

又稱
time-domain analysis.tran時域分析