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multisim-spice

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把自然语言电路描述变成经过验证、可在 Multisim 打开的 SPICE 网表。流程为「生成 SPICE 网表 → 用内置 ngspice 批处理自检 → 校验通过后导入 NI Multisim」。当用户要设计电路、画电路、做电路仿真、写 SPICE 网表、做 prelab 电路、用 Multisim 仿真时触发。Also triggers on: SPICE netlist generation, circuit design, Multisim simulation, ngspice check, electronics prelab.

Multisim SPICE 电路助手

把一句话的电路描述,自动变成 经过 ngspice 验证、可直接在 NI Multisim 打开 的 SPICE 网表。你(Claude)既是网表设计者,也是验证者——不要把没跑通的网表交给用户。

平台:Windows + NI Multisim(14.x 系列已验证)。ngspice 已绿色版自带。

资源位置

ngspice(自检引擎) —— 本 skill 自带的绿色版 Windows 二进制,无需安装:
- 相对路径(相对于本 SKILL.md 所在目录):vendor\Spice64\bin\ngspice_con.exe(纯命令行版,自检用这个)
- 实际调用时,把 本 SKILL.md 的所在目录 拼到前面构成绝对路径。skill 若被搬家,按 SKILL.md 当前位置重新推算即可,后缀 vendor\Spice64\ 不变。
Multisim —— 用户机本地安装的 NI Multisim(14.x 已验证):
- 不要写死路径。 每次第 4 步调用前用《定位 Multisim》块探测 multisim.exe,找不到再问用户。

工作流程

第 1 步 · 厘清需求

生成网表前,确认描述里缺失或模糊的关键参数:

电源电压、信号源幅度/频率
关键元件值或设计指标(截止频率、增益、静态电流、时间常数……)
需要哪种分析:静态工作点(.op)、直流扫描(.dc)、交流(.ac)、瞬态(.tran)

能合理假设的就假设并说明;无法合理假设的关键参数,先问用户,不要乱猜。

第 2 步 · 生成 SPICE 网表

按下方《SPICE 网表规范》生成,用 Write 工具存成 <电路名>.cir,放到用户当前工作目录(除非用户指定别处)。这一份是 最终交付给 Multisim 的干净网表,不要放 ngspice 专有语法。

第 3 步 · 用 ngspice 自检(必做)

不要跳过。运行(PowerShell;把 <SKILL_DIR> 换成本 SKILL.md 所在目录的绝对路径):

& "<SKILL_DIR>\vendor\Spice64\bin\ngspice_con.exe" -b "<circuit.cir 的完整路径>"

.op 电路 直接跑上面的命令即可,批处理模式会打印各节点电压。

.tran / .ac / .dc 电路 批处理模式默认不打印波形数据。复制一份 <电路名>_check.cir,在副本里加输出指令再跑,最终交付的 .cir 保持干净。两种加法二选一:

加 .print 行,例如 .print tran v(out) i(v1) / .print ac vdb(out) vp(out)
或加 ngspice 专有的控制块:
```
.control
run
print v(out)
.endc
```

判读输出 —— 两层检查:

能不能跑 —— 扫描这些报错关键词,出现就说明网表有问题: Error · parse error · singular matrix · unknown · no convergence · Timestep too small · aborted · NaN · inf
- singular matrix 多半是有悬空节点 / 某节点没有到地的直流通路。
- unknown model/subckt 是缺 .model 或 .subckt 定义。
对不对 —— 把数值跟设计指标比对,而不只是"没报错"。例如要求截止频率 1kHz,就看 AC 结果里 −3dB 点是不是在 1kHz 附近;要求某点 5V,就看是不是 5V。

有问题 → 改网表 → 重跑,直到既跑通又满足指标。然后把关键结果用人话讲给用户。

第 4 步 · 导入 Multisim

自检通过后,先用《定位 Multisim》块拿到 $exe,再启动 Multisim 把网表传给它:

# $exe 来自《定位 Multisim》探测结果
$cir = "<circuit.cir 的完整路径>"
Start-Process -FilePath $exe -ArgumentList "`"$cir`""

然后告诉用户:Multisim 会打开并把网表导入成原理图(可能弹出网表导入对话框,按提示确认即可);导入完成后由用户自己按 F5 运行仿真。不要尝试自动按 F5。

SPICE 网表规范

首行是标题行:SPICE 把网表第一行当标题/注释,不解析。永远写一行标题占位。
末行是 .end。
节点 0 是地。每个节点都要有到地的直流通路,否则会 singular matrix。
元件首字母决定类型: R 电阻 · C 电容 · L 电感 · V 电压源 · I 电流源 · D 二极管 · Q BJT · M MOSFET · J JFET · X 子电路调用 · E/G/F/H 受控源 · K 互感。
半导体器件必须配 .model(二极管、三极管、MOS 等),否则 unknown model。
数值后缀(SPICE 大小写不敏感,这是头号大坑): T=1e12 · G=1e9 · meg=1e6 · k=1e3 · m=1e-3 · u=1e-6 · n=1e-9 · p=1e-12 · f=1e-15。 M 不是兆!M=m=1e-3。1 兆欧要写 1meg,写 1M 是 1 毫欧。
分析命令(按需选):
- .op —— 静态工作点
- .dc <源> <起> <止> <步> —— 直流扫描
- .ac dec <每十倍频点数> <fstart> <fstop> —— 交流;做 AC 时电压源要带 AC 1
- .tran <步长> <终止时间> —— 瞬态
输出纯网表文本,不要 markdown 代码围栏,不要解释性散文混在 .cir 里(注释用 * 开头的行)。

定位 Multisim

第 4 步调用前,按下面的顺序找 multisim.exe,找不到再问用户,不要默认任何路径:

# 1) 常见安装位置候选(覆盖 14.0~14.3,C: 和 D: 盘)
$candidates = @(
  "C:\Program Files (x86)\National Instruments\Circuit Design Suite 14.3\multisim.exe",
  "C:\Program Files (x86)\National Instruments\Circuit Design Suite 14.2\multisim.exe",
  "C:\Program Files (x86)\National Instruments\Circuit Design Suite 14.1\multisim.exe",
  "C:\Program Files (x86)\National Instruments\Circuit Design Suite 14.0\multisim.exe",
  "D:\Program Files (x86)\National Instruments\Circuit Design Suite 14.3\multisim.exe",
  "D:\Program Files (x86)\National Instruments\Circuit Design Suite 14.0\multisim.exe"
)
$exe = $candidates | Where-Object { Test-Path $_ } | Select-Object -First 1

# 2) 都没命中时,扫一下注册表里所有装过的 CDS 版本
if (-not $exe) {
  $rk = "HKLM:\SOFTWARE\WOW6432Node\National Instruments\Circuit Design Suite"
  if (Test-Path $rk) {
    foreach ($v in Get-ChildItem $rk -ErrorAction SilentlyContinue) {
      $p = Get-ItemProperty $v.PSPath -ErrorAction SilentlyContinue
      foreach ($cand in @($p.'(default)', $p.InstallPath, $p.Path)) {
        if ($cand -and (Test-Path (Join-Path $cand "multisim.exe"))) {
          $exe = Join-Path $cand "multisim.exe"
          break
        }
      }
      if ($exe) { break }
    }
  }
}

# 3) 还是找不到 → 问用户 multisim.exe 的完整路径

用户给了新路径后,可以建议他把这个路径补进上面的 $candidates 列表,下次就免问。

排错速查

现象	处理
ngspice `singular matrix`	找悬空节点 / 给某节点补到地的直流通路(如大电阻)
ngspice `unknown model`	补 `.model` 定义
ngspice `no convergence` / `Timestep too small`	检查初值、加 `.options` 或调整步长;非线性电路给 `.ic`
数值能跑出来但不达标	调元件值,重新自检,别直接交付
Multisim 打不开 .cir	确认路径无误、Multisim 没有残留启动对话框挡住主窗口
Multisim 路径不存在	见《定位 Multisim》