近年来,由于微电子技术产业的迅速发展,与之相关的很多电子行业研究也获得了迅速发展,其中电路仿真研究逐渐成为热门学科。传统的电路仿真主要分为模拟仿真与数字仿真两种,两种方式有完全不同的仿真算法及器件表示。模拟电路是通过求解电路的方程组来进行仿真的,处理的是连续数据;而数字电路是通过事件驱动的方式来进行仿真的,处理的是离散的状态数据。随着电子行业的的深入发展,纯模拟电路或纯数字电路已经不能满足人们的要求,越来越多的电路设计向着数模混合电路发展。目前市面上存在几款混合电路仿真软件,但多是商用软件,价格昂贵且不开放。如Saber仿真器和ADMS仿真器,它们都是采用本机模式设计的仿真器,利用单一的引擎将模拟电路设计与数字电路设计组合在一起,通过对混合模型进行建模及改进算法来实现混合电路的仿真,支持多种仿真语言且精度足够准确,但均存在器件模型不足问题。基于此,本文研究设计并实现一个以开源仿真引擎Ngspice为基础的一体化数模混合电路仿真软件,并开发元器件建模接口。本文首先介绍使用计算机进行电路仿真分析及数模混合仿真领域的发展及现状,接着对相关电路仿真软件的设计思路、仿真的工具、建模语言进行简单的阐述,重点是对模拟电路、数字电路、数模混合电路的仿真基本原理和核心算法进行阐述。在基于Ngspice仿真引擎的混合电路仿真软件设计中,主要有Ngspice引擎调用管理、数字仿真算法以及混合信号同步等三个关键问题。本文提出了一种将Ngspice引擎封装为动态链接库进行调用的引擎调用机制,设计了元器件库管理模块对数字器件以及数模混合器件进行建模及封装入库管理,改进了同步算法模块,解决了在数模信号转换中存在的同步问题。为了验证软件的可使用性,本文对部分典型数模混合电路的进行仿真,仿真实验结果表明,仿真结果在可接受的误差内,软件具有良好的性能,有一定的创新性和可推广性。