近年來，基于SPICE的模擬器的仿真結果已經非常接近于實際特性。在某些情況下，將其作為一種現實的理想特性，調整實際的電路特性并使之接近這種理想特性，是非常“好用”的工具。然而，某些分析算法、條件設置、器件模型，并非沒有收斂性或穩定性方面的課題。更好地了解仿真的收斂性和穩定性課題，有助于更有效地利用仿真這個工具。

SPICE仿真的收斂性與穩定性

所謂仿真中的收斂性問題，是指即使執行了程序也不開始計算、中途停止等問題，導致即使微小的條件變更也能引發結果很大的變化、出現不應該出現的結果等。簡而言之，就是分析錯誤和結果不穩定。

其原因有幾種，在這里以“器件模型”這種原因為例來說明。下面是串聯連接的電阻和二極管的I-V（電流-電壓）特性，與電阻這樣的電流和電壓簡單成正比的線性器件相比，二極管這樣的非線性器件的仿真會更復雜。可能任何人都可以輕松地創建電阻I-V特性的計算公式，而二極管正向特性的公式恐怕就沒有那么簡單了。在下面的示例中，使用SPICE仿真中眾所周知的牛頓法，介紹一種通過不斷迭代來獲得負載線和非線性負載（在這里為二極管）的交點—工作點的近似解的方法。這種器件模型的特性有時是不連續的，在具有變曲點等較復雜的特性情況下，有時會出現如右圖所示的“不應該出現的”不收斂的結果。

收斂性和穩定性較差時的處理方法

收斂性和穩定性較差時，有幾種處理方法。不同的模擬器其處理方法也不同，下面的方法請理解為其中一個示例。模擬器的設置項目中，有收斂性和穩定性相關的項目，試著更改這些項目。在本例中，算法有三個選項，我們將嘗試更改現有的選項。另外，也將嘗試更改精度和誤差等收斂條件。

①嘗試將算法更改為Gear
?trapezoidal（梯形法）：計算速度和精度高，但收斂性方面表現較差。
?modified trap（梯形法改進版）：改善了梯形法的收斂性。
?Gear（預測校正法）：容易收斂，但在計算速度和精度方面表現較差。

②放寬收斂條件
?Abstol：電流精度。圖例為1pA以內。
?Reltol：相對誤差。圖例為0.1%以內。
?Chgtol：電荷精度。圖例為10fC以內。
?Vlottol：電壓精度。圖例為1uV以內。
當提高精度(降低值)時，計算速度會下降，但收斂性會改善。

③設置Maximum Timestep。這一欄空白也可以執行仿真，但可能會使Timestep取值過大而出錯。

④當Tran（瞬態分析）的第一個DC點的收斂較差時，設置為“skip dc”可有效改善這個問題。

上述方法是可以在用戶處通過更改模擬器的設置等，來規避收斂和穩定性問題時的方法。但其中也有可能是器件模型本身具有缺陷，在這種情況下，是很難在用戶處解決仿真錯誤的。

如果需要創建一個器件模型，最重要的是要創建一個比起精度更重視收斂性和穩定性的、能運行的器件模型。