ngspice调用1N4148二极管模型失败问题求助

问题背景 #

我是SPICE新手，选择开源的ngspice做仿真，搭建了包含电阻、电容、1N4148二极管的简单电路，但运行仿真时模型调用失败，尝试调整init文件（设置ngbehavior=psa）和多种模型调用组合都没用，求解决方法或相关教程。

电路网表（.cir文件） #

Simulation of pushbutton for wake and wifi request

* Models  
  .include 1N4148.txt

* Netlist  
  V1 vcc GND 3.3
  C1 vcc gpio14 5u
  R1 vcc gpio14 10k
  R2 gpio14 Din 220R
  D1 Din Dout 1N4148
  V2 Dout GND 3.3 dc 0 pulse (0 3.3 1u 1u 1u 1 1)

* analysis  
  .control
  tran 50u 200m

plot vcc rst

.endc
.end

1N4148模型文件（1N4148.txt） #

******************************************
*1N4148  
*VRRM = 100V  
*IFRM = 450 mA   
*trr  = 4ns  
*  
*Package: SOD 27  
*  
*Package Pin 1 : Cathode  
*Package Pin 2 : Anode  
*  
*Simulator: PSPICE  
*  
******************************************  
*
.SUBCKT 1N4148 1 2   
*
* The resistor R1 does not reflect   
* a physical device. Instead it
* improves modeling in the reverse
* mode of operation.
*
R1 1 2 5.827E+9   
D1 1 2 1N4148  
*
.MODEL 1N4148 D   
+ IS = 4.352E-9   
+ N = 1.906
+ BV = 110
+ IBV = 0.0001
+ RS = 0.6458
+ CJO = 7.048E-13
+ VJ = 0.869   
+ M = 0.03
+ FC = 0.5
+ TT = 3.48E-9   
.ENDS

仿真错误信息 #

Note: Compatibility modes selected: ps a

warning, can't find model 'd' from line
    d1 din dout 1n4148 d

Circuit: simulation of bushbutton for wake and wifi request

Error on line 11 or its substitute:
  d1 din dout 1n4148 d
could not find a valid modelname
    Simulation interrupted due to error!

解决方法 #

问题根源 #

你的模型文件里定义的是子电路（.SUBCKT），而非直接的二极管模型。网表中调用子电路的语法和普通模型不同，ngspice把你写的D1 Din Dout 1N4148当成了调用名为1N4148的二极管模型，但实际模型文件里的1N4148是子电路名，内部又定义了同名二极管模型，导致冲突。

修正方案 #

有两种可行方式：

1. 移除子电路包装，直接用二极管模型
   修改1N4148.txt，删掉子电路相关的.SUBCKT、.ENDS以及内部的R1和D1行，只保留模型定义：

   .MODEL 1N4148 D   
   + IS = 4.352E-9   
   + N = 1.906
   + BV = 110
   + IBV = 0.0001
   + RS = 0.6458
   + CJO = 7.048E-13
   + VJ = 0.869   
   + M = 0.03
   + FC = 0.5
   + TT = 3.48E-9   
   

   这样网表中的D1 Din Dout 1N4148就能正确调用该二极管模型。

2. 保留子电路，用子电路调用语法
   网表中调用子电路必须用X开头（表示子电路实例），而非D开头。把网表中的二极管行改成：

   X1 Din Dout 1N4148
   

   注意模型文件里的子电路引脚定义：.SUBCKT 1N4148 1 2中，引脚1是阴极，引脚2是阳极，X1的节点顺序（Din为阴极、Dout为阳极）和原D1一致，无需调整。

额外注意点 #

• 网表的.control块里plot vcc rst，但电路中没有rst节点，运行时会报错，建议改成plot v(gpio14) v(Din) v(Dout)来观察相关节点波形。
• 确保1N4148.txt和.cir文件在同一目录下，或者.include时写绝对路径。

模型与网表结合的基础要点 #

• 普通器件模型：比如二极管、三极管模型，用.MODEL定义，网表中直接用器件类型开头（D、Q等）加节点和模型名调用。
• 子电路（.SUBCKT）：是多个器件打包成的模块，网表中必须用X开头调用，格式为X<实例名> <节点1> <节点2> ... <子电路名>。
• ngspice兼容PSPICE模型，但子电路和模型的调用语法要严格区分，避免混淆。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Zaby1990