HSPICE使用_tsinghua

• 适用于模拟及混合信号电路的仿真验证 • 同时用于高速高性能数字电路仿真
▫ 得到更加精确的延时及功耗信息
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输入输出文件
无源元件及有源元件
关键字母 R 元件类形 电阻
C
L M Q J
电容
电感 MOSFET BJT JFET or MESFET
D
X W、T、U、S
Diode
子电路调用 其他多端口线性器件
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输入网表文件
模型与库文件 运行状态文件
.sp
.inc .lib .st0
文本输入 文本输出 图像输出
输出列表文件 测量输出文件
瞬态分析文件 直流分析文件 交流分析文件
.lis .m*#
.tr# .sw# .ac#
其它输出文件
…
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各版本的使用手册主体 内容差别不大，主要是 在内部组织和目录编排 上不太相同。
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Synopsys, HSPICE®Simulation and Analysis User Guide (2007); Synopsys, HSPICE®and RF Command Reference (2007)
• 详细使用方法参见 Hspice 各版本手册相关章节
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受控源
• 受控源是输出电信号受输入电信号控制的行为级 电路元件模型。 • 受控源可实现多种形式的输出－输入关系：
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Synopsys, HSPICE®Simulation and Analysis User Guide (2007);
独立源——瞬态源
• 用不同的关键字标识不同的瞬态波形
▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ Trapezoidal pulse (PULSE function) Sinusoidal (SIN function) Exponential (EXP function) Piecewise linear (PWL function) Single-frequency FM (SFFM function) Single-frequency AM (AM function) Pattern (PAT function)
• 混合源 ▫ V1 1 0 0.5V AC=10V,90
直流电压 0.5 V，交流电压幅度 10 V，相位 90 度
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数量级的工程符号
符号 数量级
F(f)
P(p) N(n) U(u) M(m) K(k) MEG(meg) G(g) T(t)
1e-15
1e-12 1e-9 1e-6 1e-3 1e+3 1e+6 1e+9 1e+12 注：SPICE 不区分大 小写字母
DB(db)
20log10
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子电路调用
.param prn=2 .global VDD GND
X1 node0 node1 inv w=0.6u
子电路定义时共使用了三个参加：l、w、prn 其中 l、w 在定义时给出了默认值 子电路调用时只对 w 进行了调用赋值，l 为定义的默认值，prn 为全局参数值
该子电路还使用了全局节点 VDD GND
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分析及输出配置
• • • • • • 使用 .options 语句配臵仿真参数及输出格式； 使用 .temp 语句设臵电路工作温度； 使用 .global 语句设臵全局节点； 使用 .param 语句设臵全局变量/参数值； 使用 .ic .nodeset 语句设臵仿真起始条件； 使用 .connect 语句设臵多节点相连。
激励源
关键字母 V 元件类形 独立电压源
I
E F G H
独立电流源
压控电压源 流控电流源 压控电流源 流控电压源
• Hspice 的独立源分为直流源、交流源、瞬态源，分别 在直流、交流、瞬态分析中起作用。 • 直流源还在交流、瞬态分析之前的工作点分析中起作 用。可用混合源同时包含直流与交流。
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Hspice 简介
• 工业界最广泛使用的 IC 设计工具 • 支持 Bsim3v3、Bsim4 等深亚微米级纳米级 MOSFET模型 • 电路仿真能得到精确有结果
调用工艺库文件
• .lib ‘<filepath/>filename’来自百度文库entryname
• .lib 所调用的文件一般由芯片加工厂提供；
▫ 文件包含有所用工艺下所允许使用器件的模型参数； ▫ 文件是仿真计算的依据。
• entryname 是模型库的名称
▫ 同一工艺下可能会有多个不同的模型库； ▫ 分别对应于电路不同的工作环境（加工偏差）； ▫ 常用 tt、ss、ff、snfp、spfn 等表示。
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一个输入文件的例子
文件标题
注释
引用网单文件与库文件
分析及输出配臵
元件描述
激励源
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• 元件名：以关键字母起始、不超过16个字符的元 件标识； • 节点映射表：依次排列的接口节点； • 参数表：元件参数赋值，不写明则取默认值。
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▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ 线性 特定的函数关系 延时 传输函数（Laplace变换、频响、零极点等描述） 多输入逻辑门 噪声源
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线性受控源
• 最简单、常用的是线性受控源
▫ 只有转换增益一个本征参数
Exxx n+ n- <VCVS> in+ in- gain <MAX=val> <MIN=val> + <SCALE=val> <TC1=val> <TC2=val> <ABS=1> <IC=val>

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遇到问题怎么办
Golden Reference Secondary Choice
• Synopsys online FAQ • Google • Slides by TA or others
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引用网表文件
• 在输入文件中用 .include 语句引用其它网表文件：
▫ 对于可重复利用的模块，写成子电路的形式，保存 在单独的文件中供不同电路调用； ▫ 可以使用第三方原理图绘制工具来产生网表； ▫ 便于层次化模块化设计； ▫ 便于设计验证。
• .include ‘<filepath/>filename’
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使用子电路
子电路定义
.subckt inv in out + l=0.18u w=0.24u M0 out in GND GND nch l=l w=w M1 out in VDD VDD pch l=l w=‘w*prn’ .ends
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元件描述一般性规则
M0 元件名 out in GND GND l=0.18u w=0.24u 节点映射表 参数表
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一个输入文件的例子（续）
元件描述
激励源
分析命令
输出命令
改变分析配臵
结束
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参考资料
K. S. Kundert, The Designer’s Guide to Spice & Spectre; Synopsys, HSPICE®Simulation and Analysis User Guide (2007); 陈力颖 天津大学电信学院，Hspice 语法手册
Laboratory of Integrated Circuits and Systems Tsinghua University
HSpice 基础与初步应用
张凌炜 清华大学微电子所 2008 年 3 月
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独立源——直流、交流、混合源
• 直流源
▫ V1 1 0 DC=5V ▫ V1 1 0 5V
• 交流源
▫ VIN 1 0 AC 10V 90
幅度 10 V，相位 90 度
输入文件格式
• 用加号（+）表示续行，此时加号应该是新续之行 的第一个非数字、非空格字符； • 星号（*）和美圆符号（$）可以引出注释行，但 *必须是每行第一个字母，而 $ 一般跟在一个语 句后，并与语句有至少一个空格。
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