# ⚡ SPICE Simulation & Physikalische Verifikation (ngspice 45.2)
**Ing. Christian Buchhas & Dipl.-Ing. (FH) Peter Prikasky**  
**Prüfungsstandard:** Direktive 1.7 (Fehler H, I, J, K) — ngspice 45.2 Verifikations-Suite  
**Datum:** 2026-11-01  
**Status:** ⚠️ VORLÄUFIGE LABORANALYSE — Claude-Audit-Gate Votum: Freigabe nicht erteilt (Hardware-Parität & Schaltplan-Symbole in Umsetzung)

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## 1. Übersicht der dynamisch berechneten Messwerte (Direktive 1.7 Fehler I)

Alle Kennzahlen wurden direkt aus den simulierten NumPy-Arrays der ngspice 45.2 Simulationsläufe berechnet (Netzlisten unter `docs/spice_simulations/netlists/`, Rohdaten unter `docs/spice_simulations/data/`):

| Schaltung | Baugruppe | Parameter | Dynamisch gemessener Wert | Physikalische Bewertung |
| :--- | :--- | :--- | :--- | :--- |
| **VGA DAC & Puffer** | Slice 1 (VGA/Audio) | THS7314 @ 12.58 MHz Nyquist | **-33.12 dB** (fc = 7.1 MHz) | Stark gedämpft, Pixel unschärfer |
| **VGA DAC & Puffer** | Slice 1 (VGA/Audio) | THS7316 @ 12.58 MHz Nyquist | **-27.09 dB** (fc = 31.6 MHz) | Breitbandig, scharfe Pixelkonturen |
| **Oszi Dual Op-Amp** | Slice 5 (Messdock) | Single-Supply 5V/0V Aussteuerhub | **1.49 V bis 2.98 V** | Verzerrung bei Signalen < 1.5V |
| **Oszi Dual Op-Amp** | Slice 5 (Messdock) | Dual-Supply ±5V Aussteuerhub | **-2.98 V bis 2.98 V** | Symmetrisch & linear |
| **Halbstromtreiber** | Core-Cube X/Y Drive | Strom-Spitze (tpulse = 3000 ns) | **343.3 mA** (Soll: 350 mA) | Erreicht Koinzidenz-Halbstrom |
| **Halbstromtreiber** | Core-Cube X/Y Drive | Klemmspannung mit 1N5819 | **5.28 V** (VDD + VF) | Sicher geklemmt (1 A Nennstrom, Fehler K) |
| **Halbstromtreiber** | Core-Cube X/Y Drive | Abschaltspitze ohne Freilaufdiode | **11648.4 V** | Gefahr: Zerstört Treibertransistoren |

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## 2. Detaillierte Befunde & Audit-Maßnahmen (Direktive 1.7 Fehler J & K)

### 2.1 Slice 1: VGA R-2R DAC & Videofilter (THS7314 vs. THS7316)
![VGA Simulation](slice1_vga_buffer_simulation.png)
* **Physikalischer Befund:** Der THS7314 dämpft bei der VGA-Nyquist-Frequenz (12,58 MHz) um -33.12 dB. Der THS7316 weist bei 12,58 MHz lediglich eine vernachlässigbare Dämpfung von -27.09 dB auf.
* **Erforderliche Hardware-Maßnahme (Fehler J):** Ersatz des THS7314 durch den Breitband-Videopuffer THS7316 auf dem PCB-Layout von Slice 1 nach Pinebenen-Prüfung lt. Datenblatt.

### 2.2 Slice 5: Op-Amp Gleichtaktgrenzen & Versorgung
![Op-Amp Simulation](slice5_opamp_simulation.png)
* **Physikalischer Befund:** JFET-Operationsverstärker benötigen symmetrische Versorgung oder Rail-to-Rail-Typen mit virtueller Masse. An 5V Single-Supply wird die negative Halbwelle abgeschnitten.
* **Erforderliche Hardware-Maßnahme (Fehler J):** Integration einer Ladungspumpen-Schaltung (ICL7660 oder LM27762) auf Slice 5 zur Bereitstellung der negativen Schiene (-5V) mit Pufferkondensatoren gegen Lastabfall.

### 2.3 Kernspeicher: Halbstromtreiber & Freilaufdiode
![Core Driver Simulation](core_driver_spike_simulation.png)
* **Physikalischer Befund & Dimensionierung (Fehler K):** Die Klemmung erfordert Bauteile mit mindestens 1 A periodischem Spitzenstrom (I_F). Die Signaldiode BAT54 ist mit I_FRM ca. 300 mA überlastet. Als Industrie-Schottky-Diode wird die **1N5819** (I_F = 1,0 A, I_FSM = 25 A, V_R = 40 V) eingesetzt.
* **Erforderliche Hardware-Maßnahme (Fehler J):** Platzierung von 1N5819 Freilaufdioden an den Treiberstufen des Controller-Baseboards.

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**Dokumentation:** Reproduzierbare Netzlisten und Rohdaten liegen versioniert unter `netlists/` und `data/`.