第二讲HSPICE
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8
信号与系统
数值及比例因子
数字表示：
数字可以用整数，如12，-5； 浮点数，如2.3845，5.98601； 整数或浮点数后面跟整数指数，如6E-14，3.743E+3； 在整数或浮点数后面跟比例因子，如10.18k
比例因子：为了使用方便，它们用特殊符号表示 不同的数量级：
T=1E+12，G=1E+9，MEG=1E+6，K=1E+3，M=1E-3， U=1E-6，N=1E-9，P=1E-12，F=1E-15，DB=20lg10 ， MIL=25.4E-6(千分之一英寸)
+
CT势垒电容 CD扩散电容 gD增量电导 g1漏电导
-
rs寄生电阻
二极管交流小信 号等效电路
26
信号与系统
晶体二极管(2)
nplus nminus mname <area=value, area>
一般形式:
DXXX
+<PJ=value> <WP=value> <LP=value> <WM=value> +<LM=value> <OFF> <IC=vd> <M=value> <DTEMP=value> 注释： DXXX：二极管元件名，必须以D开头，后面最多跟15个字符。 nplus/nminus: 二极管的正端(阳极)和负端(阴极) mname: 二极管模型名
14
信号与系统
纲
3 1
要
ห้องสมุดไป่ตู้
基本语法 标题、结束及注释语句
2
3
电路描述语句
命令语句
4
15
信号与系统
内容提纲
元件描述语句
激励源描述语句 子电路描述语句（.SUBCKT或.MACRO语句） 模型描述语句 (.MODEL语句) 库文件调用及定义语句 (.LIB语句)
16
信号与系统
元件描述的基本格式
HSPICE中元件的属性由 器件名，器件位置，器件类型， 器件参数值等来定义。格式为： 名称 器件所连接的节点 器件的类型
12
2： 2
信号与系统
结束语句
.END 语句 形式： .END <comment> 在 .END语句之后的文本将被当作注释而对模拟没有 影响。
13
信号与系统
注释语句
一般形式：
* <comment on a line by itself> 或 <HSPICE statement> $<comment on the same line as and following HSPICE input> 注释标识： “*”或“$”。“*”打头的注释放在每 行开头，而“$”打头的注释紧跟语句之后。
信号与系统
第二讲 HSPICE网表的语法
1
信号与系统
Cadence 与Hspice
工具的多少：Cadence>>Hspice 精度：一般Hspice>Cadence 适用对象：Cadence 用于RF设计较好，Hspice更 适合模拟IC设计 目前应用建议：用Cadence布线布图以及版图设计， Hspice仿真。
28
信号与系统
晶体二极管(4)
nplus nminus mname <area=value, area>
一般形式:
DXXX
+<PJ=value> <WP=value> <LP=value> <WM=value> +<LM=value> <OFF> <IC=vd> <M=value> <DTEMP=value> 注释(续)： PJ：二极管周长，PJ=2(L+M)。 WP/LP: 寄生多晶电容的宽度/长度，缺省值为0 WM/LM: 寄生金属电容的宽度/长度，缺省值为0
2
信号与系统
纲
1 3
要
基本语法
标题、结束及注释语句 电路描述语句 命令语句
2
3
4
3
信号与系统
文件名格式
后缀名：.sp。产生方法：可以用任何一个文本 编辑器产生，只需更改后缀名 文件名：必须为英文，以字母打头，长度不超过 256个字符 放置目录：要放置于全英文目录下 输入网表文件不能压缩
4
信号与系统
温度系数的缺省值为0，0 0 0
TC=0.001, 0
信号与系统
无源器件2-电容
一般形式： CXXX n1 n2 Cvalue TC=TC1,TC2
温度系数的缺省值为0，0 注释：C=C0*[1+TC1*(T-T0)+TC2*(T-T0)2] 例： C1 1 2 10u CP 12 17 1p TC=0.001, 0 非线性电容： CXXX n1 n2 POLY C0 C1 C2 ... 电容值＝C0＋C1*V＋C2*V**2＋… ，V为电容两 端的电压
24
信号与系统
有源器件
晶体二极管(D)(diode)
双极型晶体三极管BJT(Q) 结型场效应管JFET或金属半导体场效应管MESFET (J) MOS场效应管(M)
25
信号与系统
晶体二极管(1)
阳极 P N 阴极
只往一个方向传送电流的元件。 单向导电特性：电流由正极流向负极
决定二极管性能的因素： 二极管面积：决定反向饱和电流，寄生电阻等 掺杂浓度及材料：导通电压等 温度：影响反向饱和电流，势垒电容等
30
信号与系统
晶体二极管(6)
nplus nminus mname <area=value, area>
一般形式:
DXXX
+<PJ=value> <WP=value> <LP=value> <WM=value> +<LM=value> <OFF> <IC=vd> <M=value> <DTEMP=value> 例子： DBRIDGE 6 7 GND DIODE DMOD 1 3 IC=0.2
元件关键字： 电压 电流 频率 电阻 电容 电感 V
10
I
F
R
C
L
信号与系统
纲
3 1
要
基本语法
2
标题、结束及注释语句 标题、
电路描述语句 命令语句
3
4
11
信号与系统
标题语句
.TITLE 语句 形式: 1： .TITLE <string of up to 72 characters>
<string of up to 72 characters> 例如：可以为.title a simple ac run 更常见的是第二种形式：a simple ac run 注意：如果没有标题，第一行空出。
20
信号与系统
无源器件3-电感
一般形式： LXXX n1 n2 Lvalue TC=TC1,TC2
温度系数的缺省值为0，0 例： L1 1 2 10u LP 12 17 1u TC=0.001, 0 非线性电感： LXXX n1 n2 POLY L0 L1 L2 ... 电感值＝L0＋L1*I＋L2*I**2＋… ，I为流过 电感的电流
9
信号与系统
单位及关键字
单位：以工程单位米、千克和秒（M，Kg，S）为 基本单位。由此得到的其它电学单位可省略。如 10，10V表示同一电压数。1000Hz，1000，1E+3， 1k，1kHz都表示同一个频率值。同样，W、A等标 准单位在描述时均可省略。
单位可以省略，例如: C1 1 2 10P
输入行格式
第一个语句必须是标题行，最后一个语句必须 是.END语句； 标题语句和结束语句中间语句无任何先后次序； 不区分大小写，无上标和下标(忽略) 语句、等式的长度不能超过256字符； 续行用“+”表示。
5
信号与系统
分隔符
分隔符可以为： tab键，空格，逗号，等号，括号 元件的属性用冒号来分割，例如 M1:beta 用句点来表示隶属关系，例如X1.A1.V”表示电路 X1的子电路A1的节点V
信号与系统
无源器件6-有损耗传输线
均匀分布RC传输线一般形式： UXXX N1 N2 N3 MNAME L=LEN <N=LUMPS> 节点：N1，N2和N3，其中N3 是连接到电容的节点； MNAME MNAME：模型名称。 LEN：RC 传输线长度(m)； LUMPS： 传输线中所采用的集总分段数目 例： U1 1 5 0 URCMOD L＝50U URC2 1 10 4 UMOPL L=100U N=4
In： 端口1 的(+); refin：端口1 的(-)节点； Out：端口2 的(+); refout：端口2的(-) 节点。 Z0： 特征阻抗。
例子：T1 1 T2 1 T3 1
23
0 3 2
2 4 3
0 6 4
Z0=50 TD=10NS Z0=200 F=4.5MEGHz NL=0.5 Z0=120 F=1.5MEGHz (NL=0.25)
例： 1A SIMPLE AC RUN 标题 2V1 1 0 DC 10 AC 1 3R1 1 2 1K 电路描述语句 4R2 2 0 1K 5C1 2 0 .001U 6.OPTIONS LIST NODE POST 7.OP 命令语句 8.AC DEC 10 1K 1MEG 9.PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1) 10.END 结束语句
21
信号与系统
无源器件4-互感（电感）耦合器
一般形式： KXXX LYYY LZZZ Kvalue KXXX LYYY LZZZ K=value 两耦合电感的名字: LYYY 和LZZZ 耦合系数: K , 0<k<=1 例： K34 LAA KXFTR L1 LBB L4 0.9999 K=0.87
27
信号与系统
晶体二极管(3)
nplus nminus mname <area=value, area>
一般形式:
DXXX
+<PJ=value> <WP=value> <LP=value> <WM=value> +<LM=value> <OFF> <IC=vd> <M=value> <DTEMP=value> 注释(续)： area：二极管面积，它定义了饱和电流，电容与电阻值。可以写 为area=???也可以直接写为???，缺省值为1.0；若不定义area，用 定义W(二极管宽度)和L(二极管长度)来代替也可以，area=W*L
17
参数值
一个简单的RC电路 一个简单的 电路
信号与系统
18
信号与系统
无源器件1-电阻
一般形式： RXXX 注释： R=R0*[1+TC1*(T-T0)+TC2*(T-T0)2] T0为室温，25或27℃ 例： R1 1 2 100k RC1 12 17 1k
19
n1 n2
Rvalue
TC=TC1,TC2
29
信号与系统
晶体二极管(5)
nplus nminus mname <area=value, area>
一般形式:
DXXX
+<PJ=value> <WP=value> <LP=value> <WM=value> +<LM=value> <OFF> <IC=vd> <M=value> <DTEMP=value> 注释(续)： OFF：规定在进行直流分析时忽略初始条件，缺省值为ON。 IC: 瞬态分析的初始条件 M: 多重二极管模拟时的倍增因子，缺省值为1 DTEMP:元件温度与电路温度之间的差额，缺省值0
DCLMMMP 3
31
信号与系统
课堂总结
基本语法：文件名、输入行格式、空格、节点、 数值及比例因子、单位 标题语句、结束语句、注释语句 电路描述语句：无源器件(电阻、电容、电感、传 输线)；有源器件(二极管)
32
6
信号与系统
节点
① 结点标识可以长达1024个字符 ② 结点数字开头的0被忽略 ③ 跟在以数字开头的结点编号后的字母被忽略。 ④ 结点名可以由以下任何字符打头：# _ ! % ⑤ 结点可以用.GLOBAL语句声明为全局调用。如 声明节点1为全局调用，.GLOBAL 1
7
信号与系统
节点(续)
⑥ 结点0、GND、GND！和GROUND均指的是 Hspice全局的地。 ⑦HSPICE要求每个节点对地均要有直流通路。当 HSPICE 这个条件不满足时，通常是接一个大电阻使该悬 浮节点具有直流通路。 ⑧每个节点至少应连接两个元件，不能有悬空节 点存在
22
信号与系统
无源器件5-无损耗传输线
一般形式：
传输线长度
TXXX in refin out refout Z0=value TD=value 或TXXX in refin out refout Z0=value F=value NL=value 或TXXX in refin out refout Z0=value L=value
信号与系统
数值及比例因子
数字表示：
数字可以用整数，如12，-5； 浮点数，如2.3845，5.98601； 整数或浮点数后面跟整数指数，如6E-14，3.743E+3； 在整数或浮点数后面跟比例因子，如10.18k
比例因子：为了使用方便，它们用特殊符号表示 不同的数量级：
T=1E+12，G=1E+9，MEG=1E+6，K=1E+3，M=1E-3， U=1E-6，N=1E-9，P=1E-12，F=1E-15，DB=20lg10 ， MIL=25.4E-6(千分之一英寸)
+
CT势垒电容 CD扩散电容 gD增量电导 g1漏电导
-
rs寄生电阻
二极管交流小信 号等效电路
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信号与系统
晶体二极管(2)
nplus nminus mname <area=value, area>
一般形式:
DXXX
+<PJ=value> <WP=value> <LP=value> <WM=value> +<LM=value> <OFF> <IC=vd> <M=value> <DTEMP=value> 注释： DXXX：二极管元件名，必须以D开头，后面最多跟15个字符。 nplus/nminus: 二极管的正端(阳极)和负端(阴极) mname: 二极管模型名
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信号与系统
纲
3 1
要
ห้องสมุดไป่ตู้
基本语法 标题、结束及注释语句
2
3
电路描述语句
命令语句
4
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信号与系统
内容提纲
元件描述语句
激励源描述语句 子电路描述语句（.SUBCKT或.MACRO语句） 模型描述语句 (.MODEL语句) 库文件调用及定义语句 (.LIB语句)
16
信号与系统
元件描述的基本格式
HSPICE中元件的属性由 器件名，器件位置，器件类型， 器件参数值等来定义。格式为： 名称 器件所连接的节点 器件的类型
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2： 2
信号与系统
结束语句
.END 语句 形式： .END <comment> 在 .END语句之后的文本将被当作注释而对模拟没有 影响。
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信号与系统
注释语句
一般形式：
* <comment on a line by itself> 或 <HSPICE statement> $<comment on the same line as and following HSPICE input> 注释标识： “*”或“$”。“*”打头的注释放在每 行开头，而“$”打头的注释紧跟语句之后。
信号与系统
第二讲 HSPICE网表的语法
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信号与系统
Cadence 与Hspice
工具的多少：Cadence>>Hspice 精度：一般Hspice>Cadence 适用对象：Cadence 用于RF设计较好，Hspice更 适合模拟IC设计 目前应用建议：用Cadence布线布图以及版图设计， Hspice仿真。
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信号与系统
晶体二极管(4)
nplus nminus mname <area=value, area>
一般形式:
DXXX
+<PJ=value> <WP=value> <LP=value> <WM=value> +<LM=value> <OFF> <IC=vd> <M=value> <DTEMP=value> 注释(续)： PJ：二极管周长，PJ=2(L+M)。 WP/LP: 寄生多晶电容的宽度/长度，缺省值为0 WM/LM: 寄生金属电容的宽度/长度，缺省值为0
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信号与系统
纲
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要
基本语法
标题、结束及注释语句 电路描述语句 命令语句
2
3
4
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信号与系统
文件名格式
后缀名：.sp。产生方法：可以用任何一个文本 编辑器产生，只需更改后缀名 文件名：必须为英文，以字母打头，长度不超过 256个字符 放置目录：要放置于全英文目录下 输入网表文件不能压缩
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信号与系统
温度系数的缺省值为0，0 0 0
TC=0.001, 0
信号与系统
无源器件2-电容
一般形式： CXXX n1 n2 Cvalue TC=TC1,TC2
温度系数的缺省值为0，0 注释：C=C0*[1+TC1*(T-T0)+TC2*(T-T0)2] 例： C1 1 2 10u CP 12 17 1p TC=0.001, 0 非线性电容： CXXX n1 n2 POLY C0 C1 C2 ... 电容值＝C0＋C1*V＋C2*V**2＋… ，V为电容两 端的电压
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信号与系统
有源器件
晶体二极管(D)(diode)
双极型晶体三极管BJT(Q) 结型场效应管JFET或金属半导体场效应管MESFET (J) MOS场效应管(M)
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信号与系统
晶体二极管(1)
阳极 P N 阴极
只往一个方向传送电流的元件。 单向导电特性：电流由正极流向负极
决定二极管性能的因素： 二极管面积：决定反向饱和电流，寄生电阻等 掺杂浓度及材料：导通电压等 温度：影响反向饱和电流，势垒电容等
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信号与系统
晶体二极管(6)
nplus nminus mname <area=value, area>
一般形式:
DXXX
+<PJ=value> <WP=value> <LP=value> <WM=value> +<LM=value> <OFF> <IC=vd> <M=value> <DTEMP=value> 例子： DBRIDGE 6 7 GND DIODE DMOD 1 3 IC=0.2
元件关键字： 电压 电流 频率 电阻 电容 电感 V
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I
F
R
C
L
信号与系统
纲
3 1
要
基本语法
2
标题、结束及注释语句 标题、
电路描述语句 命令语句
3
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信号与系统
标题语句
.TITLE 语句 形式: 1： .TITLE <string of up to 72 characters>
<string of up to 72 characters> 例如：可以为.title a simple ac run 更常见的是第二种形式：a simple ac run 注意：如果没有标题，第一行空出。
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信号与系统
无源器件3-电感
一般形式： LXXX n1 n2 Lvalue TC=TC1,TC2
温度系数的缺省值为0，0 例： L1 1 2 10u LP 12 17 1u TC=0.001, 0 非线性电感： LXXX n1 n2 POLY L0 L1 L2 ... 电感值＝L0＋L1*I＋L2*I**2＋… ，I为流过 电感的电流
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信号与系统
单位及关键字
单位：以工程单位米、千克和秒（M，Kg，S）为 基本单位。由此得到的其它电学单位可省略。如 10，10V表示同一电压数。1000Hz，1000，1E+3， 1k，1kHz都表示同一个频率值。同样，W、A等标 准单位在描述时均可省略。
单位可以省略，例如: C1 1 2 10P
输入行格式
第一个语句必须是标题行，最后一个语句必须 是.END语句； 标题语句和结束语句中间语句无任何先后次序； 不区分大小写，无上标和下标(忽略) 语句、等式的长度不能超过256字符； 续行用“+”表示。
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信号与系统
分隔符
分隔符可以为： tab键，空格，逗号，等号，括号 元件的属性用冒号来分割，例如 M1:beta 用句点来表示隶属关系，例如X1.A1.V”表示电路 X1的子电路A1的节点V
信号与系统
无源器件6-有损耗传输线
均匀分布RC传输线一般形式： UXXX N1 N2 N3 MNAME L=LEN <N=LUMPS> 节点：N1，N2和N3，其中N3 是连接到电容的节点； MNAME MNAME：模型名称。 LEN：RC 传输线长度(m)； LUMPS： 传输线中所采用的集总分段数目 例： U1 1 5 0 URCMOD L＝50U URC2 1 10 4 UMOPL L=100U N=4
In： 端口1 的(+); refin：端口1 的(-)节点； Out：端口2 的(+); refout：端口2的(-) 节点。 Z0： 特征阻抗。
例子：T1 1 T2 1 T3 1
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0 3 2
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0 6 4
Z0=50 TD=10NS Z0=200 F=4.5MEGHz NL=0.5 Z0=120 F=1.5MEGHz (NL=0.25)
例： 1A SIMPLE AC RUN 标题 2V1 1 0 DC 10 AC 1 3R1 1 2 1K 电路描述语句 4R2 2 0 1K 5C1 2 0 .001U 6.OPTIONS LIST NODE POST 7.OP 命令语句 8.AC DEC 10 1K 1MEG 9.PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1) 10.END 结束语句
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信号与系统
无源器件4-互感（电感）耦合器
一般形式： KXXX LYYY LZZZ Kvalue KXXX LYYY LZZZ K=value 两耦合电感的名字: LYYY 和LZZZ 耦合系数: K , 0<k<=1 例： K34 LAA KXFTR L1 LBB L4 0.9999 K=0.87
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信号与系统
晶体二极管(3)
nplus nminus mname <area=value, area>
一般形式:
DXXX
+<PJ=value> <WP=value> <LP=value> <WM=value> +<LM=value> <OFF> <IC=vd> <M=value> <DTEMP=value> 注释(续)： area：二极管面积，它定义了饱和电流，电容与电阻值。可以写 为area=???也可以直接写为???，缺省值为1.0；若不定义area，用 定义W(二极管宽度)和L(二极管长度)来代替也可以，area=W*L
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参数值
一个简单的RC电路 一个简单的 电路
信号与系统
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信号与系统
无源器件1-电阻
一般形式： RXXX 注释： R=R0*[1+TC1*(T-T0)+TC2*(T-T0)2] T0为室温，25或27℃ 例： R1 1 2 100k RC1 12 17 1k
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n1 n2
Rvalue
TC=TC1,TC2
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信号与系统
晶体二极管(5)
nplus nminus mname <area=value, area>
一般形式:
DXXX
+<PJ=value> <WP=value> <LP=value> <WM=value> +<LM=value> <OFF> <IC=vd> <M=value> <DTEMP=value> 注释(续)： OFF：规定在进行直流分析时忽略初始条件，缺省值为ON。 IC: 瞬态分析的初始条件 M: 多重二极管模拟时的倍增因子，缺省值为1 DTEMP:元件温度与电路温度之间的差额，缺省值0
DCLMMMP 3
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信号与系统
课堂总结
基本语法：文件名、输入行格式、空格、节点、 数值及比例因子、单位 标题语句、结束语句、注释语句 电路描述语句：无源器件(电阻、电容、电感、传 输线)；有源器件(二极管)
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信号与系统
节点
① 结点标识可以长达1024个字符 ② 结点数字开头的0被忽略 ③ 跟在以数字开头的结点编号后的字母被忽略。 ④ 结点名可以由以下任何字符打头：# _ ! % ⑤ 结点可以用.GLOBAL语句声明为全局调用。如 声明节点1为全局调用，.GLOBAL 1
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信号与系统
节点(续)
⑥ 结点0、GND、GND！和GROUND均指的是 Hspice全局的地。 ⑦HSPICE要求每个节点对地均要有直流通路。当 HSPICE 这个条件不满足时，通常是接一个大电阻使该悬 浮节点具有直流通路。 ⑧每个节点至少应连接两个元件，不能有悬空节 点存在
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信号与系统
无源器件5-无损耗传输线
一般形式：
传输线长度
TXXX in refin out refout Z0=value TD=value 或TXXX in refin out refout Z0=value F=value NL=value 或TXXX in refin out refout Z0=value L=value