HSPICE_简介

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Hspice应用讲解

Hspice应用讲解

Hspice应用讲解Hspice是一种通用电路分析程序,可用来进行集成电路和电子线路的分析模拟。

它可以用来分析电路的非线性直流特性,线性交流小信号特性,非线性瞬态特性,温度特性等。

其中,直流分析(.DC)不光可进行直流转移特性分析,还可进行直流工作点(.OP),直流小信号传输特性(.TF),直流小信号灵敏度(.SENS)分析;在进行交流分析(.AC)的同时还可进行噪声特性(.NOISE)和失真特性(.DISTO)分析;在进行瞬态分析(.TRAN)的同时还可进行傅立叶(.FOUR)分析;进行温度特性分析(.TEMP)以求得电路的温度特性。

在进行交流分析和瞬态分析前先进行直流分析,以决定其非线性元件的线性化小信号模型和其初始条件。

Hspice输入描述文件格式:Hspice的输入描述文件格式是一种自由格式,其输Array入的第一条语句必须是标题语句,且不能省略;最后一条语句必须是结束语句(.END),其余语句的顺序是任意的。

在输入描述文件的任何地方都可插入注释语句(在语句前加“*”或“$”),程序只对注释语句进行原样打印而不进行任何处理。

元件语句是说明该元件的拓扑关系和元件值的。

每个元件给予一个元件名,元件名的第一个字母说明该元件的类型,Hspice并对各种类型的元件所对应的英文字母作了规定,元件名不能重复。

元件的节点号可以用一正整数表示,也可以用网点名表示。

模型语句是说明该元件的模型参数的。

在模型语句中定义一组元件模型参数并赋予一个唯一的模型名,在元件语句中即可引用此模型名,表明此元件具有该组模型参数值。

子电路是用一组元件语句来定义,程序会自动将这组元件插入到子电路被调用的地方,其大小和复杂性没有限制,并允许其包含其他子电路。

在电路中不能包括短路的电压源和电感,开路的电流源和电容,电路中的每个节点都不能悬空。

控制语句是控制程序的运行和规定分析及输出的内容。

如温度语句,工作点分析语句,交流分析语句,瞬态分析语句,打印语句,绘图语句和可选项语句等。

Hspice_的使用

Hspice_的使用

Hspice是什么?——从设计流程说起
6. 电路级仿真:验证各单元电路是否具有期望的功能, 性能估计。(迭代)
7. 版图设计、DRC, LVS 8. 提取版图网表,进行后仿真:验证功能,估计性能。
(迭代) Hspice主要应用于电路级仿真、分析。可以辅助调整电
路参数。得到功耗、延时等性能估计。
Hspice有哪些功能?
Hspice的输出
输出文件:一系列文本文件
– *.ic :initial conditions for the circuit – *.lis :text simulation output listing – *.mt0 :post-processor output for MEASURE statements – *.pa0 :subcircuit path table – *.st0 :run-time statistics – *.tr0 ,*.tr1…:post-processor output for transient analysis – *.ac0,*.ac1…: post-processor output for AC analysis
Hspice是一个在cmd shell窗口中运行的程序, 无图形化界面;
Hspice的输入网单文件是一个有特定格式的纯 文本文件——可在任意的文本编辑工具中编辑;
Hspice的输出也是一系列纯文本文件,根据不 同分析要求,输出不同扩展名的文件。 如:.lis .mea .dat .smt等。
Hspice的样子
两种工作模式——非提示行模式
一般情况下的输入举例如下: hspice demo.sp 或者 hspice demo.sp > demo.lis

HSPICE介绍

HSPICE介绍

HSPICE介绍1、为什么要使用Hspice进行电路仿真Avant! Star_Hspice(Synopsys公司)是IC设计中最长用的仿真工具,是目前业界使用最为广泛的IC设计工具,甚至可以说是事实上的标准。

目前,一般的书籍中都采用比较简单的MODEL对MOS电路进行计算和估算。

而工艺厂商提供的MODEL往往要高级的多、复杂的多。

因此设计者除了利用书本上的公式对电路进行估算外,还需要使用更高级的MODEL对电路进行精确的仿真,这就有赖于仿真工具的使用,如Hspice,Spectre。

2、Hspice仿真的流程v1.0 可编辑可修改3、Hspice所使用的单位(不区分大小写)4、输入文件格式( /.sp)5、电路元器件在Hspice文件中的表示方法在器件名字前面加上前缀字符,即可被Hspice程序识别,如:MOS器件前缀为:MBJT器件前缀为:QDiode器件前缀为:D子电路的前缀为:X电阻、电容、电感的前缀分别为R、C、L下面表示一个器件名为M1的MOS管MM1 ND NG NS NB MNAME L=VAL W=VAL M=VAL下面表示一个器件名为C1的电容CC1 net1 net2 1pf定义字电路的语句如下:.SUBCKT SUBNAM(子电路的名字) 1 2 3 4(字电路外部节点)例子:.SUBCKT OPAMP 1 2 3 4(描述电路结构).ENDS OPAMP调用子电路时,使用X前缀加实例名,将SUBCKT实例化,如:.XOPAMP1 1 2 3 4 OPAMP6、信号源描述(激励描述):电压源-V,电流源-IVxxx/Ixxx n+ n- <<DC=> dcval> <AC=acmag, <acphase>>+ <M=val>直流:V1 1 0 DC=5V 或 V1 1 0 5VI1 1 0 DC=5mA 或I1 1 0 5mA交流模式:V1 1 0 AC=10V,90 幅度为10v,相位为90度交直流模式:V1 1 0 AC=10V,90 直流分量是Vxxx/ Iyyy n+ n- <tranfun>+ <M=val>tranfun:EXP, PULSE, PWL…。

HSPICE_简介

HSPICE_简介

Hspice和Pspice的区别
缺点就是,对内存敏感,内部是frotran写的 采用类似c指针的方式对内存地址进行操作, 大概只可以做5000个晶体管,速度很慢 其实在有效的2000个晶体管以上的电路就应 该考虑用cadence,主要比起Hspice来说, cadence在电路收敛性问题比较少。(后面 会讲到收敛性问题)
Vin node1 node2 dc h1 .alter change VIN=5 .PARAM h1=5V .ALTER FF .DEL LIB 'D:\TEST\PROCESS\0.6U BCD V0.1PHASE1.lib' TT .LIB 'D:\TEST\PROCESS\0.6U BCD V0.1PHASE1.lib' FF SS TT FF SF FS
简单电路正向设计的典型流程
1. 功能定义 2. 行为设计 3. 逻辑级电路设计——得到由基本逻辑单元组成的电路
(数字电路) 4. 逻辑级仿真(迭代) 5. 选择合适的工艺库。把各基本功能单元映射至其上;或 设计各单元晶体管级电路——得到电路级网表
6. 电路级仿真:验证各单元电路是否具有期望的
功能,性能估计。(迭代) 7. 版图设计、DRC, LVS 8. 提取版图网表,进行后仿真:验证功能,估计 性能。(迭代) Hspice主要应用于电路级仿真、分析。可以辅助调 整电路参数。得到功耗、延时等性能估计。
预编译” 三. “预编译”指令
1. .INCLUDE Statement .
.INCUDE语句:引用一个文件,被引用的文 件置于引用文件前。 例: LNA .include “me98xxxx/model.sp“ ···
2. .PARAM statement

HSPICE_简介

HSPICE_简介

第一章概论§1.1 HSPICE简介随着微电子技术的迅速发展以及集成电路规模不断提高,对电路性能的设计要求越来越严格,这势必对用于大规模集成电路设计的EDA工具提出越来越高的要求。

自1972年美国加利福尼亚大学柏克莱分校电机工程和计算机科学系开发的用于集成电路性能分析的电路模拟程序SPICE(Simulation Program with IC Emphasis)诞生以来,为适应现代微电子工业的发展,各种用于集成电路设计的电路模拟分析工具不断涌现。

HSPICE是Meta-Software公司为集成电路设计中的稳态分析,瞬态分析和频域分析等电路性能的模拟分析而开发的一个商业化通用电路模拟程序,它在柏克莱的SPICE(1972年推出),MicroSim公司的PSPICE (1984年推出)以及其它电路分析软件的基础上,又加入了一些新的功能,经过不断的改进,目前已被许多公司、大学和研究开发机构广泛应用。

HSPICE可与许多主要的EDA设计工具,诸如Candence,Workview等兼容,能提供许多重要的针对集成电路性能的电路仿真和设计结果。

采用HSPICE软件可以在直流到高于100MHz的微波频率范围内对电路作精确的仿真、分析和优化。

在实际应用中,HSPICE能提供关键性的电路模拟和设计方案,并且应用HSPICE进行电路模拟时,其电路规模仅取决于用户计算机的实际存储器容量。

§1.2 HSPICE的特点与结构HSPICE除了具备绝大多数SPICE特性外,还具有许多新的特点,主要有:!优越的收敛性!精确的模型参数,包括许多Foundry模型参数!层次式节点命名和参考!基于模型和库单元的电路优化,逐项或同时进行AC,DC和瞬态分析中的优化!具备蒙特卡罗(Monte Carlo)和最坏情况(worst-case)分析!对于参数化单元的输入、出和行为代数化!具备较高级逻辑模拟标准库的单元特性描述工具!对于PCB、多芯片系统、封装以及IC技术中连线间的几何损耗加以模拟在HSPICE中电路的分析类型及其内部建模情况如图1.2.1和图1.2.2所示:图1.2.1HSPICE的电路分析类型图1.2.2 HSPICE的内部建模技术集成电路设计中的分析和验证是一种典型的围绕一系列结构的试验和数据管理。

Hspice使用指南

Hspice使用指南

.tran 10n 20u .end
把以上代码写进“记事本”,然后在某处新建一个文件夹,命名为”inv”,把这个记事本另 存为”inv.sp”保存在这个新建文件夹里.
打开 Hpice,点击
,选择刚刚弄好的 inv.sp 文件,点击
编译结束以后,可以点击
来观察数据输出状态,主要是检查是否有”error”
a) 脉冲源
PULSE(v1 v2 td t rtf pw per) v1为初值,v2为脉动值。Td为延迟时间,补缺值为0。tr和tf分别为上升时间和下降时间,补 缺值为tstep(瞬态分析的步长)。pw和per分别为脉冲宽度和周期,补缺值为tstop(瞬态分 析的终止时刻)。具体波形如下: pwtrtdtfpervv1v2Ot
2. 独立电压源和独立电流源
Vxxxxxxx
+
n
-
n
<<DC>直流值>
<AC<交流振幅<交流相位>>>
<瞬态值>
+-
Ixxxxxxx n n <<DC>直流值> <AC<交流振幅<交流相位>>> <瞬态值>
+
-
V和I分别是独立电压源和独立电流源的关键字,n 和n 是电源的正负节点。第一个选项为电
源的直流值(字母DC可以省略),第二个选项为交流数据,第三个选项为瞬态数据。这三 组数据可以在一次仿真中同时给出。若作直流分析,取直流常数值;若作交流分析,独立源 被视为是由振幅和相位所描述的正选小信号(频率即为交流分析频率);作瞬态分析时,则 用随时间变化的瞬时数据(也可为常数);支流和瞬态分析可用同一值描写,如果随时间变 化,则取t=0的值作直流分析。 瞬态数据随时间变化可以有如下五种形式:

Hspice应用讲解讲解

Hspice应用讲解讲解

Hspice应用讲解Hspice是一种通用电路分析程序,可用来进行集成电路和电子线路的分析模拟。

它可以用来分析电路的非线性直流特性,线性交流小信号特性,非线性瞬态特性,温度特性等。

其中,直流分析(.DC)不光可进行直流转移特性分析,还可进行直流工作点(.OP),直流小信号传输特性(.TF),直流小信号灵敏度(.SENS)分析;在进行交流分析(.AC)的同时还可进行噪声特性(.NOISE)和失真特性(.DISTO)分析;在进行瞬态分析(.TRAN)的同时还可进行傅立叶(.FOUR)分析;进行温度特性分析(.TEMP)以求得电路的温度特性。

在进行交流分析和瞬态分析前先进行直流分析,以决定其非线性组件的线性化小信号模型和其初始条件。

Hspice输入描述文件格式:Hspice的输入描述文件格式是一种自由格式,其输Array入的第一条语句必须是标题语句,且不能省略;最后一条语句必须是结束语句(.END),其余语句的顺序是任意的。

在输入描述文件的任何地方都可插入注释语句(在语句前加“*”或“$”),程序只对注释语句进行原样打印而不进行任何处理。

组件语句是说明该组件的拓扑关系和组件值的。

每个组件给予一个组件名,组件名的第一个字母说明该组件的类型,Hspice并对各种类型的组件所对应的英文字母作了规定,组件名不能重复。

组件的节点号可以用一正整数表示,也可以用网点名表示。

模型语句是说明该组件的模型参数的。

在模型语句中定义一组组件模型参数并赋予一个唯一的模型名,在组件语句中即可引用此模型名,表明此组件具有该组模型参数值。

子电路是用一组组件语句来定义,程序会自动将这组组件插入到子电路被调用的地方,其大小和复杂性没有限制,并允许其包含其它子电路。

在电路中不能包括短路的电压源和电感,开路的电流源和电容,电路中的每个节点都不能悬空。

控制语句是控制程序的运行和规定分析及输出的内容。

如温度语句,工作点分析语句,交流分析语句,瞬态分析语句,打印语句,绘图语句和可选项语句等。

Hspice教程

Hspice教程

第一章概论§1.1 HSPICE简介随着微电子技术的迅速发展以及集成电路规模不断提高,对电路性能的设计要求越来越严格,这势必对用于大规模集成电路设计的EDA工具提出越来越高的要求。

自1972年美国加利福尼亚大学柏克莱分校电机工程和计算机科学系开发的用于集成电路性能分析的电路模拟程序SPICE(Simulation Program with IC Emphasis)诞生以来,为适应现代微电子工业的发展,各种用于集成电路设计的电路模拟分析工具不断涌现。

HSPICE是Meta-Software公司为集成电路设计中的稳态分析,瞬态分析和频域分析等电路性能的模拟分析而开发的一个商业化通用电路模拟程序,它在柏克莱的SPICE(1972年推出),MicroSim公司的PSPICE (1984年推出)以及其它电路分析软件的基础上,又加入了一些新的功能,经过不断的改进,目前已被许多公司、大学和研究开发机构广泛应用。

HSPICE可与许多主要的EDA设计工具,诸如Candence,Workview等兼容,能提供许多重要的针对集成电路性能的电路仿真和设计结果。

采用HSPICE软件可以在直流到高于100MHz的微波频率范围内对电路作精确的仿真、分析和优化。

在实际应用中,HSPICE能提供关键性的电路模拟和设计方案,并且应用HSPICE进行电路模拟时,其电路规模仅取决于用户计算机的实际存储器容量。

§1.2 HSPICE的特点与结构HSPICE除了具备绝大多数SPICE特性外,还具有许多新的特点,主要有:!优越的收敛性!精确的模型参数,包括许多Foundry模型参数!层次式节点命名和参考!基于模型和库单元的电路优化,逐项或同时进行AC,DC和瞬态分析中的优化!具备蒙特卡罗(Monte Carlo)和最坏情况(worst-case)分析!对于参数化单元的输入、出和行为代数化!具备较高级逻辑模拟标准库的单元特性描述工具!对于PCB、多芯片系统、封装以及IC技术中连线间的几何损耗加以模拟在HSPICE中电路的分析类型及其内部建模情况如图1.2.1和图1.2.2所示:图1.2.1HSPICE的电路分析类型图1.2.2 HSPICE的内部建模技术集成电路设计中的分析和验证是一种典型的围绕一系列结构的试验和数据管理。

HSPICE_使用流程

HSPICE_使用流程

HSPICE 使用流程HPICE软件主要用于模拟电路的仿真。

模拟电路仿真工具是以电路理论、数值计算方法和计算机技术为基础实现的,由于模拟电路在性能上的复杂性和电路结构上的多样性,对仿真工具的精度、可靠性、收敛性以及速度等都有相当高的要求。

HSPICE程序由于收敛性好,适于做系统及电路仿真,又有工作站版和微机版本,在国内外的用户十分广泛。

一、HSPICE可模拟的内容1.直流分析:包括非线性电路的直流分析①电路的直流工作点:分析时电路中的电感全部短路,电容全部开路,得到电路的每一节点的电流和电压(相对参考点)值。

②直流小信号传输值:传输函数的直流小信号值为直流小信号工作下的输出变量和输入变量之比值,包括电路的输入电阻和输出电阻。

③直流转移曲线:HSPICE可在用户指定的范围内,逐步改变指定的独立电压或电流源,对每一个电源值的变化,都得到储存的输出变量。

④灵敏度分析:求出指定输出变量对于电路参数(包括电路中所有的元件,器件参数,直流电源的输入电平)的直流小信号灵敏度。

2.交流小信号分析:将交流输出变量作为频率的函数计算出来。

先计算电路的直流工作点,决定电路中所有非线性器件的线性化小信号模型参数,然后在用户所指定的频率范围内对该线性化电路进行分析。

①频域分析:在用户规定的频率范围内完成电路的交流分析。

②噪声分析:HSPICE可计算每个频率点上总的输出噪声电平及其等效输入噪声电平。

③失真分析:计算电路交流小信号工作下电路的失真特性,分析时是在输入端加有一个或两个频率的信号,在用户给定的输出负载电阻时,求出在该负载上的输出失真功率。

3.瞬态分析①瞬态响应:是从时间为零开始,到用户规定的时间范围内进行电路的瞬态特性分析。

②傅立叶分析:可以对输出波形进行傅立叶分析,得到在用户指定的基频及时间间隔范围的傅立叶系数。

4.电路的温度特性分析:HSPICE在用户未说明时,是在27℃的标称温度下进行各种模拟的。

当用户指定电路在什么温度下工作时,HSPICE也能进行不同温度下的电路特性分析,在温度低于-273℃时不予模拟。

第四讲HSPICE资料讲解

第四讲HSPICE资料讲解
源控源的描述
E(FGH) n+ n- nc+ nc- value
7
信号与系统
举例1
例1:一个简单的晶体管放大电路,所有的元件、激励源、它们的 值或模型以及各个节点的定义均已标在图中,请写出本电路的网表 (不写命令行,用…省略)。其中,RC的温度因子TC1=0.02,TC2=0
网表的格式: Title Elements and sources Commands .end
- rbe=1e6 Cbe=1n
rce
2k
0
混合π型小信号等效电路
RC=2k
9
信号与系统
举例3
例3:CMOS反相器。请写出本电路的网表(不写命令行,用…省略)。 其中VCC=5V,VIN为脉冲源,低电压0.2,高电压4.8,延迟时间2ns, 上升下降时间为1ns,脉宽5ns,周期20ns。PMOS,NMOS,沟道长 度为1um,宽度20us。
2
RB=10k 3
Vs 1V + VBB=0.87V+ 1-
-
RC=2k
4
5
Q1,Q2N222 + - VCC=10V
0
一个简单的晶体管放大电路
8
信号与系统
举例2
例2:晶体管放大电路的等效电路。请写出本电路的网表(不写命令 行,用…省略)。
2 RB=10k 3 Cbc=2u
4
Vs 1V
+
gm*Vbe
I1
+ -
V0=HI1
NC-
N-
电流控制电压源(H)
信号与系统
源控源有关说明
HSPICE 中具有的四种电压和电流控制元件,通称为E、 F、G 和H 元件。

HspiceSpectre 介绍

HspiceSpectre 介绍

2013-6-28
共88页
5
Cadence中Spectre的模拟仿真
1、进入Cadence软件包 2、建立可进行SPECTRE模拟的单元文件 3、编辑可进行SPECTRE模拟的单元文件 4、模拟仿真的设置(重点) 5、模拟仿真结果的显示以及处理 6、分模块模拟(建立子模块) 7、运算放大器仿真实例
2013-6-28
共88页
15
三、编辑可进行SPECTRE模拟 的单元文件
选择主窗口 File→Open→Open file, 打开相应的Schematic View,即进入了 Composer-Schematic Editing 窗口,如右图 所示。
2013-6-28
共88页
16
工具栏介绍
从上至下: 1.Check and Save 2.Save 3.Zoom in by 2 ] 11.Wire(Narrow) w
Hspice/Spectre 介绍
罗豪 2008.9.22
2013-6-28
共88页
1
模拟集成电路的设计流程
1.交互式电路图输入
2.电路仿真 3.版图设计 4.版图的验证(DRC LVS) 5.寄生参数提取
全定制
6.后仿真
7.流片
2013-6-28
共88页
2
各种仿真器简介

SPICE : 由UC Berkeley 开发。用于非线性 DC分析,非 线性瞬态分析和线性的AC分析。 Hspice: 作为业界标准的电路仿真工具,它自带了许多器 件模型,包括小尺寸的MOSFET和MESFET。Cadence提 供了hspice的基本元件库并提供了与Hspice的全面的接口。 Spectre: 由Cadence开发的电路仿真器,在SPICE的基础 上进行了改进,使得计算的速度更快,收敛性能更好。

第四讲HSPICE资料讲解

第四讲HSPICE资料讲解

信号与系统
电路描述语句
元件描述语句 激励源描述语句
子电路描述语句
模型描述语句 (.MODEL语句) 库文件调用及定义语句 (.LIB语句)
15
信号与系统
子电路
16
信号与系统
子电路描述
子电路描述一般形式:
.SUBCKT(.MACRO) SUBNAME 具体电路描述 .ENDS <SUBNAME>
Level 1:简单MOSFET模型,常用于数字电路的模拟,精度低、 速度快 Level 2:耗尽型MOS,10µm 器件模拟分析 Level 3:2µm 器件数字分析 Level13,39,49:可进行亚微米及深亚微米模拟电路的分析, 精度高、速度慢
对电路设计工程师来说, 采用什么模型参数在很大程度上还取决 于能从相应的工艺制造单位得到何种模型参数.
LEVE3:1979
利用一阶泰勒展开取代3/2次项 引入实验性方程式,为半实验模型 CPU时间较少,适用于沟道长度~2um以上元件。
26
信号与系统
第二代元件模型
LEVEL13:1984年,BSIM1模型
使用较多的多项式描述。 适用于通道长度小于2um的MOS元件,实验参数较多 偶尔造成元件行为的不易控制。
MOS场效应管的描述中都必不可少的加入了LEVEL模型。 第一代元件模型:LEVEL 1, LEVEL 2, LEVEL 3 第二代元件模型:BSIM1模型(LEVEL13),LEVEL28(修正的BSIM1模型), LEVEL39(BSIM2) 第三代元件模型:BSIM3 (LEVEL49)
25
信号与系统
LEVEL28:1990年,修正的BSIM1模型
由Meta-software公司开发,更加准确 可有效进行亚微米元件的模拟 解决了BSIM1的问题

HSPICE基础知识

HSPICE基础知识

一、HSPICE基础知识Avant! Start-Hspice(现在属于Synopsys公司)是IC设计中最常使用的电路仿真工具,是目前业界使用最为广泛的IC设计工具,甚至可以说是事实上的标准。

目前,一般书籍都采用Level 2的MOS Model进行计算和估算,与Foundry 经常提供的Level 49和Mos 9、EKV等Library不同,而以上Model要比Level 2的Model复杂的多,因此Designer除利用Level 2的Model进行电路的估算以外,还一定要使用电路仿真软件Hspice、Spectre等进行仿真,以便得到精确的结果。

本文将从最基本的设计和使用开始,逐步带领读者熟悉Hspice的使用,并对仿真结果加以讨论,并以一个运算放大器为例,以便建立IC设计的基本概念。

在文章的最后还将对Hspice的收敛性做深入细致的讨论。

Hspice输入网表文件为.sp文件,模型和库文件为.inc和.lib,Hspice输出文件有运行状态文件.st0、输出列表文件.lis、瞬态分析文件.tr#、直流分析文件.sw#、交流分析文件.ac#、测量输出文件.m*#等。

其中,所有的分析数据文件均可作为AvanWaves的输入文件用来显示波形。

表1 Hspice所使用的单位独立电压和电流源包括:1. 直流源(DC):电压源Vxxx n+ n- dcval电流源 Ixxx n+ n- dcval2. 交流源(AC):Vxxx n+ n- AC=acmag,acphase3. 瞬态源(随时间变化):脉冲源:pulse v1 v2 td tr tf pw per线性源:pwl t1 v1 <t2 v2 t3 v3…>正弦源:sin vo va freq td damping phasedelay4. 混合源:可以包括以上所有的形式,如:VIN 13 2 0.001 AC 1 SIN(0 1 1Meg)二、输入网表文件TITLE.INCLUDE.LIB MACRO元件描述信号源描述分析命令测量命令.ALTER.END图1 输入网表(Netlist)文件标准格式二、有源器件和分析类型有源器件包括二极管(D)、MOS管(M)、BJT管(Q)、JFET和MESFET (J)、子电路(X)和宏、Behavioral器件(E,G)、传输线(T,U,W)等。

Hspice_的使用

Hspice_的使用

电路网表
§ 子电路语句
子电路定义开始语句 .SUBCKT SUBNAM <node1 node2…> 其中,SUBNAM为子电路名,node1…为子电路外部节点号,不能为零。子 电路中的节点号(除接地点),器件名,模型的说明均是局部量,可以和 外部的相同。 例 .SUBCKT OPAMP 1 2 3 4
<M=val>表示并联的电流源个数。
电路网表

激励源:

独力源:

脉冲形式: Vxxx n+ n- PU<LSE> <(>v1 v2 <td <tr <tf <pw <per>>>>> <)> V1 V2 值1 值2
td
tr tf pw per
上升延迟时间
上升时间 下降时间 脉冲宽度 周期
脉冲形式举例
例:VPU 3 0 PULSE(1 2 5N 5N 5N 20N 50N)
电路网表

激励源:
– 独力源:
正弦形式:Vxxx n+ n- SIN <(> vo va <freq <td <q +<φ >>>> <)>

v0 va freq td
失调值 幅度 频率 延迟时间 阻尼因子
q

相位
电路网表
下面是由前面举例的CMOS反相器组成的 三级反相器链网表: …… .global vdd .SUBCKT INV IN OUT wn=1.2u wp=1.2u Mn out in 0 0 NMOS W=wn L=1.2u Mp out in vdd vdd PMOS W=wp L=1.2u .ENDS X1 IN 1 INV WN=1.2U WP=3U X2 1 2 INV WN=1.2U WP=3U X3 2 OUT INV WN=1.2U WP=3U CL OUT 0 1PF VCC VDD 0 5V ……
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Voltage between two nodes: v(n1,n2) Voltage of a node relative to ground: v(n1) Current through an independent source: i(vin)
*与$注释的区别
一个星号( )或一个美元符($)作为第一个非空行字符表明一个注释说 一个星号(*)或一个美元符 作为第一个非空行字符表明一个注释说 明 语法 * <comment on a line by itself> 或 <HSPICE statement> $ <comment following HSPICE input> 例子 *RF=1K GAIN SHOULD BE 100 $ MAY THE FORCE BE WITH MY CIRCUIT VIN 1 0 PL 0 0 5V 5NS $ 10v 50ns R12 1 0 1MEG $ FEED BACK 你可以把一个注释说明放在电路描述的任何地方。 你可以把一个注释说明放在电路描述的任何地方。 *必须在一行的第一个空格处。 必须在一行的第一个空格处。 必须在一行的第一个空格处 $用作说明并不必在一行第一个空格处(例如,在同一行紧跟 用作说明并不必在一行第一个空格处( 用作说明并不必在一行第一个空格处 例如,在同一行紧跟StarHspice输入的说明)。 必须在一个空格或逗号之前,如果它不是第一 输入的说明)。 必须在一个空格或逗号之前, 输入的说明)。$必须在一个空格或逗号之前 个非空白字符。 个非空白字符。 文件或节点名内允许使用$。 文件或节点名内允许使用 。
举例
SIMPLE RTL INVERTER *Circuit Description VCC 4 0 5 VIN 1 0 PULSE 0 5 2NS 2NS 2NS 30NS RB 1 2 10K Q1 3 2 0 Q1 RC 3 4 1K .MODEL Q1 NPN BF 20 RB 100 TF .1NS CJC 2PF * Analysis .DC VIN 0 5 0.1 .TRAN 1NS 100NS *Output .PLOT DC V(3) .PLOT TRAN V(3) (0,5) .PRINT TRAN V(3) .END $ Title
$ Device Model
$Necessary
二. 词法
1. 不区分大小写(case insensitive) 不区分大小写( ) 2. 标题行 标题行——第一行 第一行 第一行 3. 注释:* or $ 注释: 4. 续接符:+ 续接符: 5. 非线性器件要用 .MODEL statement. 6. 0, GND, GND!, GROUND 表示全局地 表示全局地. 7. 表示数量的词尾 T(= 1E12 or 10+12); G(= E9); MEG(= E6); K(= E3); 表示数量的词尾: M(= E-3); U(= E-6); N(= E-9); P(= E-12), and F(= E-15),默认是国际单 , 关键不要搞错M和 位。(关键不要搞错 和MEG) ) 8. Output variables:(后面会有详细的讲解) : 后面会有详细的讲解)
PWL
Vname N1 N2 PWL(T1 V1 T2 V2 T3 V3 ...)
Example:
Vgpwl 1 2 PWL(0 0 10U 5 100U 5 110U 0) r 间隔时间
Pulse
Vname N1 N2 PULSE(V1 V2 TD Tr Tf PW Period)
4. 子电路
下面是由前面举例的CMOS反相器组成的 三级反相器链网表: …… .global vdd .SUBCKT INV IN OUT wn=1.2u wp=1.2u Mn out in 0 0 NMOS W=wn L=1.2u Mp out in vdd vdd PMOS W=wp L=1.2u .ENDS X1 IN 1 INV WN=1.2U WP=3U X2 1 2 INV WN=1.2U WP=3U X3 2 OUT INV WN=1.2U WP=3U CL OUT 0 1PF VCC VDD 0 5V ……
6. .LIB 语句
LIB 语句:
.lib ‘<filepath>filename’ entryname 该语句根据文件路径和文件名来调用一个库文件, 一般该文件包含器件模型。 例 .lib ‘MODELS’ cmos1 MODELS文件:
··· .MODEL CMOS1 nmos ··· 我们仿真中加库的语句应该是 .LIB 'D:\TEST\PROCESS\0.6U BCD V0.1PHASE1.LIB' TT
3. 元器件描述(续) --几种常用电源
Sinusoidal sources
Vname N1 N2 SIN(VO VA FREQ TD THETA PHASE) Vname = VO + VA exp[-THETA.(t - TD)] sin[2pi.f (t - TD) + (Phase/360)]
Vin node1 node2 dc h1 .alter change VIN=5 .PARAM h1=5V .ALTER FF .DEL LIB 'D:\TEST\PROCESS\0.6U BCD V0.1PHASE1.lib' TT .LIB 'D:\TEST\PROCESS\0.6U BCD V0.1PHASE1.lib' FF SS TT FF SF FS
4. .ALTER
可以使用.ALTER语句并使用不同的参数和数据以返 回一个仿真结果。 语法 .ALTER <title_string> title_string是任何最长至72个字母的字符串。.alter 运行所需的合适的字符串在每个输出列表文件和图 形数据文件(.tr#)的标题部分打印出来。
.ALTER
3. 元器件描述
Vxx—独立电压源 Exx-电压控制电压源 Hxx-电流控制电压源 Sxx-电压控制开关 Rxx-电阻 Lxx-电感 Dxx-二极管 Mxx-MOS Xxx-模块 Ixx—独立电流源 Gxx-电压控制电流源 Fxx-电流控制电流源 Wxx-电流控制开关 Cxx-电容 Kxx-互感 Qxx-三极管 Jxx-JFET
Hspice的输入——网单文件
例(The Star-Hspice netlist for the RC network circuit) : *title A SIMPLE AC RUN .OPTIONS LIST NODE POST .OP .AC DEC 10 1K 1MEG .PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1) V1 1 0 10 AC 1 R1 1 2 1K R2 2 0 1K C1 2 0 .001U .END
Hspice和Pspice的区别
缺点就是,对内存敏感,内部是frotran写的 采用类似c指针的方式对内存地址进行操作, 大概只可以做5000个晶体管,速度很慢 其实在有效的2000个晶体管以上的电路就应 该考虑用cadence,主要比起Hspice来说, cadence在电路收敛性问题比较少。(后面 会讲到收敛性问题)
四. 网表输入
1. The most important rules
no duplicate nodes 不能重复定义节点 zero for your ground node 地确定是0 no floating nodes 不要有悬空节点
2. Node的 命名 节点名字的有意义化会方便你直接观看输出 的结果,避免再回到图中对照。
Example: .PARAM width = 20u .PARAM length = 'sqrt(width)*1.65' M1 3 2 0 0 NMOS width length
3. .DATA statement
.PARAM width = 10u .PARAM length = 6u .PARAM RL = 1K M1 3 2 0 0 NMOS width length Rload 3 5 RL .TRAN 1n 1000n .AC DEC 10 1hz 1GHz .DATA D1 width length RL + 50u 20u 1K + 60u 10u 10K + 100u 25u 1K .ENDDATA SWEEP DATA=D1 SWEEP DATA=D1
Hspice的输入——网单文件
文件结构:
*title options Analysis statement .print/.plot/.graph/.probe Sources (I or V) netlist .lib .model libraries .end 输入文件的标题 设置模拟的条件 设置扫描变量、设置分析模式 设置输出结果的显示方式 设置输入激励 电路网表 元件库 元件模型描述 结束语句
预编译” 三. “预编译”指令
1. .INCLUDE Statement .
.INCUDE语句:引用一个文件,被引用的文 件置于引用文件前。 例: LNA .include “me98xxxx/model.sp“ ···
2. .PARAM statement
Syntax:
.PARAM <parametername> = <Expression>'
Hspice的流程
前端功能 Schematic Netlister
HSPICE Simulation Wave Data HSPICE Netlist Parameter Changes MetaLib CDF Symbol Library
Analysis
反标注
后处理
Hspice有哪些功能?
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