SPICE仿真实例1
spice仿真
spice仿真
Spice仿真
引言
Spice (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) 是一种电路仿真程序，它可以模拟各种电路的性能和行为。历经多年的发展，Spice已经成为电子设计领域中最为常用和广泛认可的仿真工具之一。本文将介绍Spice仿真的基本原理、应用领域以及使用方法，帮助读者更好地了解和应用这一强大的工具。
一、Spice仿真的基本原理
Spice仿真基于电路的数学模型和电路分析方法，通过求解一组线性或非线性的代数和微分方程来模拟电路的行为。Spice可以对各种类型的电路进行仿真，包括模拟电路、数字电路以及混合信号电路。它考虑了电路中各个元件的电性能，并基于电流和电压的关系对电路进行建模和分析。
Spice程序需要用户提供电路的拓扑结构以及各个元件的参数。通过这些输入，Spice可以根据预定义的电路分析方法和解算器来计算电路中各个节点和元件上的电压、电流以及功率等参数。通过对电路的相应参数进行实时仿真和分析，Spice可以为设计者提供准确的电路行为信息，帮助他们对电路性能进行优化和改进。
二、Spice仿真的应用领域
Spice仿真在电子设计和电路分析中有广泛的应用。以下列举了几个常见的应用领域：
1.模拟电路设计：Spice可以用于模拟电路的设计和验证，帮助设计者检查电路的性能和稳定性。通过Spice仿真，设计者可以预测电路的频率响应、幅频特性以及相位延迟等参数，从而改进电路的设计方案。
2. 数字电路分析：Spice可以模拟数字电路中的逻辑门、触发器和时序电路等元件，帮助设计者验证电路的正确性和稳定性。通过仿真结果，设计者可以找出可能存在的逻辑错误和电路延迟，并及时进行优化和调整。
spice和spectre软件使用和运放的仿真方法
Spectre模型文件的结构(.scs)
**说明**
library tsmclib
section tt
……参数
include “路径/模型名.scs” section=mos
include “路径/模型名.scs” section=bjt
include “路径/模型名.scs” section=diode
end用montecarlo仿真来分析失配导致的失调分布失调分布分析30次montecarlo仿真结果由此可见ota的失调分布可达10mv10mv可增大晶体管来减小vos但是会带来速度问题压摆率分析在输入端输入一个较大的脉冲信号以观察输出端的电压摆率在otanet中将vvac的定义换成
软件使用和运放主要 指标的仿真方法
.ALTER
主要用来进行corner仿真，需要加入类似下面的语句： .ALTER .lib ‘LIB_PATH\csmc.lib’ ff .ALTER .lib ‘LIB_PATH\csmc.lib’ sf .ALTER .lib ‘LIB_PATH\csmc.lib’ fs .ALTER .lib ‘LIB_PATH\csmc.lib’ ss
斜坡上升 阶跃信号
激励
3.脉冲信号源 V1 N1 N2 PULSE(v1 v2 td tr tf pw per)
电子线路模拟仿真：SPICE软件的基本使用方法
电子线路模拟仿真：SPICE软件的基本使用
方法
电子线路模拟仿真是现代电子工程中重要的工具之一，它通过计算机软件模拟
电子线路的工作原理和性能，能够快速、准确地评估电路设计的有效性。其中，SPICE软件是目前应用较广泛的一种电子线路仿真软件。本文将介绍SPICE软件
的基本使用方法，包括安装、建立电路模型、设定仿真参数和分析仿真结果等步骤。
一、安装SPICE软件
1. 在SPICE软件的官方网站上下载最新版本的软件安装包；
2. 双击安装包，按照软件安装向导的提示，选择安装路径并完成安装；
3. 打开SPICE软件，确认软件已成功安装。
二、建立电路模型
1. 新建电路文件：在SPICE软件的界面上选择“文件-新建”，创建一个新的电
路文件；
2. 添加元件：通过选择“元件”或“库”菜单，从库中选取所需的元件，并将其拖
放到电路模型的工作区中；
3. 连接元件：通过选择“连接”工具，在元件之间建立正确的连接关系；
4. 设置元件参数：双击元件，弹出元件参数设置对话框，根据需要填写或修改
参数值；
5. 建立电源：选择适当的电源元件，连接到电路中的合适位置，并设定电源的
电压或电流值。
三、设定仿真参数
1. 选择仿真类型：在SPICE软件的界面上选择“仿真-仿真设置”，弹出仿真设
置对话框；
2. 设定仿真时间：根据仿真需求，设置仿真的起始时间和结束时间；
3. 设定仿真步长：设置仿真的时间步长，即每个仿真数据点之间的时间间隔；
4. 设定仿真类型：选择所需的仿真类型，如直流仿真、交流仿真或脉冲仿真；
5. 设定其他仿真参数：根据仿真需求，可以设置其他相关的仿真参数，如温度、频率等。
HSPICE与CADENCE仿真规范与实例
电路模拟实验专题
实验文档
一、简介
本实验专题基于SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模拟，讲授电路模拟的方法和spice仿真工具的使用。
SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免费版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更为强大，在集成电路设计中使用得更为广泛。因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE作为主要的仿真工具，进行电路模拟方法和技巧的训练。
参加本实验专题的人员应具备集成电路设计基础、器件模型等相关知识。
二、Spice基本知识(2)
无论哪种spice仿真器，使用的spice语法或语句是一致的或相似的，差别只是在于形式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。因此这里简单介绍一下spice的基本框架，详细的spice语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明文档。
首先看一个简单的例子，采用spice模拟MOS管的输出特性，对一个NMOS管进行输入输出特性直流扫描。V GS从1V变化到3V，步长为0.5V；V DS从0V变化到5V，步长为0.2V；输出以V GS为参量、I D与V DS之间关系波形图。
*Output Characteristics for NMOS
M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u
VGS 1 0 1.0
VDS 2 0 5
.op
.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5
Spice仿真
建立模拟类型分组的目的是为了便于管理。
OrCAD/PSpice 9.2将基本直流分析、直流扫描分析、交流分
析和瞬态分析规定为 4 种基本分析类型。每一个模拟类型分 组中只能包含其中的一种，但可以同时包括温度分析、参数
扫描和蒙托卡诺分析等。
在 电 路 图 编 辑 窗 口 （ Page Editor ） 下 ， 点 击 PSpice/New Simulation Profile 命 令 ， 出 现 New Simulation 对话框 , 在 Name 栏键入模拟类型组的名称，本例 取名为DC
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PSpice A/D中的比例因子
PSpice A/D中不区分大小写 要特别注意M与MEG的差别 M——10-3 MEG —— 106 例如要表示100兆赫兹的频率时，必须写成100MEG，而不 能是100M。否则PSpice A/D将其理解为100毫赫兹。
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Spice仿真
软件简介 仿真步骤 放大电路各种性能指标的仿真方法 实验内容
原理图
仿真简表
返回
常用元器件类型和关键字
电阻 电容 电感 三极管 二极管 电位器 正弦信号源 直流源 交流源 数字激励源 R C L Q D POT Vsin VDC VAC Digclock Digstim
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元器件符号库
元器件符号库
Spice仿真介绍和操作
数字逻辑基础
LOGO
EDA工具在数字逻辑课程中的应用
--Multisim工具之Spice仿真
在模拟电子课程中，我们通过使用晶体管的小信号模型，
手工计算得到小规模模拟电子电路电压增益、电流增益、输入阻抗、输出阻抗、频率响应特性等。
⏹这种通过人工计算的分析方法就显得效率很低。
⏹随着计算机性能的不断提高，电子设计自动化（Electronic
Design Automation，EDA）工具出现。它成为电子系统设计和分析的强有力的助手。
⏹EDA工具取代了传统的手工计算方法，显著的提高了设计电路和
分析电路的效率。
EDA工具在数字逻辑课程中的应用
--Multisim工具之Spice仿真
以集成电路为重点的仿真程序（Simulation Program
with Integrated Circuit Emphasis，SPICE），它是为了执行日益庞大而复杂的集成电路仿真工业而发展起来的，它是一个通用的、开源的模拟电子电路仿真工具。
⏹SPICE是一个程序用于集成电路和板级设计，用于检查电路设计
的完整性，并且预测电路的行为。
⏹SPICE最早由加州大学伯克利分校开发，1975年改进成为SPICE2
的标准，它使用FORTRAN语言开发。在1989年，Thomas Quarles 开发出SPICE3，它使用C语言编写，并且增加了窗口系统绘图功能。
EDA 工具在数字逻辑课程中的应用
--Multisim 工具之Spice 仿真
在目前流行的NI 公司的Mutisim Workbench 工具、Altium 公司的Altium Designer 工具和Cadence 公司的OrCAD 工具中都嵌入了SPICE 仿真工具。
SPICE电路仿真
数字表示
数字表示可以用整数、浮点数和指数 如：3, 5, 1.62, 2.47, 1.45E-12, 1.25E+4 比例因子
10
其他约定
网表文件不区分大小写 网表文件以行为单位，如果一行数据没有写完 需要另起一行时，续行的第一个字符必须是“+” 数据之间的分隔符可以采用空格或者逗号 电路中必须含有节点0，表示参考地 电路中任意节点必须有到节点0的直流连接 电路不能含有由电压源和电感构成的回路 电路不能含有由电流源和电容构成的割集(cut-set)
传统电路板设计流程
前期准备 (系统框图、器件 选型、多种方案) 手工步骤 原理图输入 计算机程序 生成 仿真网表 更改设计 网表
(SPICE, Verilog, VHDL)
生成 布板网表 网表
文件格式
仿真
PCB布板
Gerber文件
PCB制造
焊板
测试
5
SPICE仿真流程 1. 获取描述电路的网表文件
17
例程1—静态工作点分析
电路如右图，上一节 已经分析过其SPICE描述。 1. 在记事本中输入如下 SPICE描述，在上一节的 描述基础上增加了倒数第 二行，直流偏置分析指令。 保存到目录E:\spice，文件名取ex1.cir
EX1 VS 2 IS 0 G 0 R1 1 R2 1 R3 3 .op .END 3 1 3 0 2 0 DC DC 1 10 10 10 1 0.2 0 0.2
运放稳定性的SPICE仿真
运放稳定性的SPICE仿真
SPICE是一种检查电路潜在稳定性问题的有用工具。本文将介绍一种使用SPICE工具来检查电路潜在稳定性的简单方法。
图1是使用OPA211 搭建的一个同相放大器，在许多应用中，只是对图1做了较小的变动。R3和C1构成了输入级滤波器。R4是电路的输出电阻，当
运放输出级连接到其它外部电路时，R4起到保护作用。CL用来等效5英尺电缆。
该电路的小信号阶跃响应或者方波的响应曲线是检查潜在稳定性问题的最快捷和最简单的方法。图2是仿真电路。值得注意的是电路输入端连接到地，输入测试信号源直接连接到运放的同相输入端。输入级的滤波器将延缓输入信号的边沿。如果你想知道一个钟是如何产生铃声的，你应该使用一个铁锤敲击它，而不是一个橡皮棒。
响应曲线是在运放的输出端探测，而不是电路的Vout节点。R4和CL构成
了滤波器以至于Vout节点不能真正地显示出运放的过冲。为了检查稳定性，
我们需要知道运放是如何工作的。
注意到输入信号的幅度是1mV(在运放输出端的幅度是4mV)。我们希望得到小信号的响应曲线。若输入信号是大信号，则会涉及到压摆率的问题，将减小过冲，不能真正地反应潜在的不稳定性。
从仿真结果可以看出，在运放的输出端有接近27%的过冲，较大的过冲会导致运放在任何条件下都是不稳定的。假设这是一个二阶稳定系统，它意味着接近38度的相移裕量。另外，注意到频率响应曲线中存在相当大的尖峰，这是
另一个潜在的不稳定的迹象。幅度峰值在14MHz时出现，其正好是时域上振
铃周期的倒数。普遍认为，当信号的过冲小于或等于20%时，相移裕量大于或
SPICE模型的导入及仿真
ADS SPICE模型的导入及仿真
一、SPICE模型的导入
1、打开一个新的原理图编辑视窗，暂时不用保存也不要为原理图命名。
2、导入SPICE模型：
1
2
3
3、新建一个原理图，命名为“BFP640_all ”，利用刚导入的SPICE 文件并对照下
载的SPICE 文件附带的原理图进行连接：
导入完成！ 已经导入了： bfp640.dsn chip_bfp640.dsn sot343_bfp640.dsn 等文件。 选择要导入的
SPICE 模型文件 4
连接好后的BFP640_all原理图如下：
4、为SPICE模型创建一个新的电路符号
ADS原理图系统默认的电路符号如下：
这里我们为BFP640创建一个新的NPN电路符号。
1、在原理图设计窗口中的菜单栏中选择【View】→【Create/Edit Schematic Symbol】命令中，出现“Symbol Generator”对话框后，单击【OK】按钮，出现如上图所示的默认符号；
2、在菜单栏中选项【Select】→【Select All】命令，并单击【Delete】按钮删除默认符号；
3、在菜单栏中选择【View】→【Create/Edit Schematic Symbol】命令回到原理图设计窗口；
4、在原理图设计窗口中选择【File】→【Design Parameters】，打开“Design Parameters”对话框；
5、按照下图所示，设置对话框中的参数
单击【OK】按钮，保存新的设置并自动关闭对话框；
6、最后，单击【Save】按钮保存原理图，电路符号就创建完成。
spice仿真
spice仿真
简介
Spice（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种电路仿真软件，广泛应用于电子工程领域。它可以模拟电路中的各种元件和信号，提供了丰富的仿真功能，能够准确地预测电路的行为和性能。
spice软件特点
Spice软件具有以下主要特点：
1.模型库丰富：Spice软件提供了各种各样的元件模
型，包括传输线、电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。
用户可以根据自己的需要选择合适的元件模型，进行仿真
分析。
2.仿真精度高：Spice软件采用了复杂的数学算法，
能够对电路进行准确的仿真计算。它能够考虑到电路中各
种元件的非线性特性，并给出准确的仿真结果。
3.仿真速度快：Spice软件在运行时采用了高效的算
法和优化技术，提高了仿真的速度。用户可以在较短的时
间内得到仿真结果，提高工作效率。
4.灵活性强：Spice软件具有丰富的仿真选项和参数
配置功能，能够满足不同用户的需求。用户可以通过调整
参数来改变仿真条件，观察电路的行为和性能变化。
5.支持多平台：Spice软件在设计上具有良好的可移
植性，能够在不同操作系统上运行。用户可以根据自己的
实际情况选择合适的操作系统进行仿真。
spice仿真流程
Spice仿真的基本流程如下：
1.定义电路元件：首先，用户需要定义电路中的元件，包括电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。可以通过编
辑器或文本方式进行定义。
2.建立电路拓扑：用户需要根据实际电路设计，在编
辑器中建立电路的拓扑结构。可以使用类似于网表的方式
第7章 SPICE模型及仿真
设计基本反相器单元
根据模型参数、设计要求设定管子尺寸
写出反相器网单：
.TITLE 1.2UM CMOS INVERTER CHAIN .INCLUDE "models.sp" .global vdd
Mn out in 0 0 NMOS W=1.2u L=1.2u
Mp out in vdd vdd PMOS W=3u L=1.2u CL OUT
7.4 电路特性分析控制语句
1 初始节点电压设置
.NODESET V(nodename)=VAL,….
2 初始条件设置
. IC V(nodename)=VAL,…. 3 输出控制 .PRINT PRTTYPEOUTVAR1(OUTVAR1,…) 4 重置参数
.OPTIONS OPT1,OPT2 …
7 独立电源
VXXXX N+ N- ((DC) DC/TRAN VALUE)
(AC (ACMAG(ACPHASE))) 电压源 IXXXX N+ N- ((DC) DC/TRAN VALUE) (AC (ACMAG(ACPHASE))) 电流源 DC/TRAN→ 电源的直流和瞬态值 ACMAG<ACPHASE → AC信号的幅值和相位 例句: VCC 100 0 DC 5V
3 互感 M
格式: KXXXX LYYYY LZZZZ VALUE
SPICE仿真实例1
传输门的仿真
写出该电路的网表， 仿真其Ｖｏｕｔ－Ｖｉｎ的直流特性
Ｗ＝２ｕ， Ｌ＝１ｕ
ｏｕｔ
＊ｃｍｏｓ＿ｓｗｉｔｃｈ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ Ｖｃ １ ０ ２．５Ｖ
１
Ｗ＝２ｕ， Ｌ＝１ｕ
５ｍｅｇ
Ｖｉｎ ｉｎ ０ Ｍ１ ｉｎ １ ｏｕｔ ０ ｎｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ Ｍ２ ｏｕｔ ０ ｉｎ １ ｐｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ ｒ１ ｏｕｔ ０ ５ｍｅｇ ．ｄｃ Ｖｉｎ ０ ２．５ ０．０１ ．ｐｒｉｎｔ ｖ（ｏｕｔ） ｖ（ｉｎ） ．ｅｎｄ
Ｖｄ Ｖｇ
０
随栅压变化
输出电流语法： ．ｐｒｉｎｔ ｉ（ｄｅｖｉｃｅ，ｐｏｒｔ）
．ｐｒｉｎｔ ｉ（Ｍｎ１，１） ．ｅｎｄ
2009级
集成电路专业
黑龙江大学
《CMOS模拟集成电路设计》
卜 丹
4
实验１
• ＩＤ与ＶＧＳ关系
单管仿真
MOS1
Ｖｄｓ＝１Ｖ
i(Mn1,1)
150
100
Current (uA)
50
Vin (V)
2009级
集成电路专业
黑龙江大学
《CMOS模拟集成电路设计》
卜 丹
13
实验５ 单管电流源仿真
写出该电路的网表，做电阻的参数扫描 Ｖｄｄ＝２．５Ｖ，Ｖｉｎ＝１Ｖ，ｒ＝５０ｋ
SPICE仿真实验报告
微电子实验报告
姓名：范喆
学号：201208070204
院系：信息科学与工程学院
班级：智能1202
实验一 二极管、稳压管的仿真模型与正反向特性测试 实验内容：
1. 设计二极管、稳压管的仿真模型。
2. 用仿真软件分析二极管、稳压管的正反向特性。
实验分析：
二极管伏安特性是指二极管两端电压与其电流之间的关系，主要特点是单向导电性及非线性，并且易受温度影响。
二极管的伏安特性测试电路可以设计成如下图所示。
用交变电源获得可变的电压，将二极管与电阻串联，将示波器的A 通道接在
二极管两端，测量出的是二极管两端的电压1D A V V =，将示波器的B 通道接在电阻的两端，测出的是电阻两端的电压1R B V V =，由于1111
D R R I I R V ==,所以B V 与I D1成正比，所以切换到示波器的B/A 模式就可以观察到二级管的V-I 特性曲线了。 同理，稳压管的设计图如下。
仿真结果：
（二极管）
仿真后得到的二极管的V-I特性曲线如图：
（由于整体的图像太大，不是很直观，因此把V-I的正向和反向特性曲线的放大图也放上来）
（稳压管）
仿真后得到的稳压管的V-I特性曲线如图
对稳压管的反向击穿特性放大如图
实验体会及注意事项
二极管的仿真实验设计几经反复，首先是在原理图的设计上就否决了好多个思路，从直流电源的扫描分析改成交流电源；在测量方面，刚开始采用的是电压表和电流表，但是苦于无法绘制曲线，最后改成了方便的示波器。
实验过程中由于参数选取不当，导致出现了多次的仿真错误。最后得到的教训是：在选取了某个型号的二极管的后要先查找它的理论参数，然后估算需要的串联电阻大小和电源电压，以免出现不必要的错误。
HSPICE实验1
一、实验目的：
掌握HSPICE软件的使用方法，用于分析二极管及CMOS反相器的直流特性，通过改变电源电压及MOS管的宽长比得到一组CMOS反相器的电压传输特性曲线，从而理解CMOS反相器电压传输特性曲线的影响因素和调整方法。二、实验内容：
1. 由上图所示，令(1)I S=10-14A，T=300K；(2) I S=10-16A，T=300K；(3) I S=10-14A，T=350K，利用SPICE求解V D1、V D2和I D。
2. (1)由上图所示，令Vin从0V变化到2.5V，步长为0.5V，利用SPICE求M1管电流变化的曲线，判断管子的工作状态；当M1的尺寸变化为W/L=4u/1u时，求I M1，并解释两条曲线存在误差的原因。
(2)如上图所示，取一组Vin值（0，0.5，1，1.5，2，2.5），令VDD从0V变化到2.5V，步长为0.5V，利用SPICE求M1管的I-V特性曲线。
三、实验步骤：
1、对照电路编写网表
2、运行HSPICE
a. 点击OPEN键，加载编写好的网表；
b. 点击SIMULATE键，进行仿真；
c. 点击EDIT LL 键，查个输出结果；若发现有错误，点击EDIT NL键修改
网表，保存后继续b步操作；
d. 点击A V ANWA VES，打开图形化窗口察看各种输入输出波形。
PSpice_AD完全教程与仿真实例
Cadence/OrCAD/PSpice_AD
模拟仿真
贾新章
(2010. 5)
引言：PSpice软件的发展
Berkley:1972 首次推出SPICE
(S imulation P rogram with I ntegrated C ircuit E mphasis) 1975 SPICE实用版(博士论文)
免费推广使用。
1982 发展为电路模拟的“标准”软件。
开始有偿使用。
MicroSim:1983 用于P C机的P Spice1 (对应SPICE2G5版本)
OrCAD:1998 MicroSim并入OrCAD，推出OrCAD/ PSpice8 Cadence：2000 OrCAD并入Cadence，推出PSpice9.2
2003 OrCAD/PSpice10
增加“Advanced Analysis”高级分析功能。
2005 增加与MatLab的接口SLPS
2009 版本16.3
电路模拟软件PSpice工作原理
一个电路能否用PSpice仿真，取决于3个条件：
(1) 电路中的元器件必须有相应的模型和模型参数描述。
PSpice支持的器件模型
PSpice提供的模型库中包括有20多类共3万多个商品化的器件模型参数，存放在100多个模型参数库中，供用户选用。
PSpice支持的器件模型
PSpice提供的模型库中包括有20多类共3万多个商品化的器件模型参数，存放在100多个模型参数库中，供选用。
如果电路中采用了尚未包含在模型库中的元器件，PSpice 提供三种建立模型和提取模型参数的方法，供用户选用。(1) 对于晶体管一类器件，可以调用Model Editor模块以及高级分析中的Optimizer模块，提取模型参数。
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*Active load Inverter AC .lib 'mix025_1.l' tt Vd vdd 0 2.5V Vin in 0 DC 0.75V AC 1V Mp1 out out vdd vdd pch W=1u L=1u Mn1 out in 0 0 nch W=2u L=1u C1 out 0 1pF .ac DEC 5 1 1G .print ac vdb(out) .end
０ Ｖｃ＝２．５Ｖ， Ｖｉｎ从０Ｖ扫描到２．５Ｖ，步长为０．０１Ｖ
集成电路专业 黑龙江大学
《CMOS模拟集成电路设计》
10
实验３
2.5
ＭＯＳ开关的仿真
mosgate1
v(in) v(out)
2.0
Voltage (V)
1.5
1.0
阈值损失
0.5
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Vin (V)
黑龙江大学
《CMOS模拟集成电路设计》
19
10.29 0
增益10.29dB 单位增益带宽16.23MHz
16.23MHz
20
集成电路专业
黑龙江大学
《CMOS模拟集成电路设计》
实验７．１ 电流源反相器仿真
１．仿真其ＤＣ特性，找到静态工作点
＊Ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ Ｖｄ ｖｄｄ ０ ２．５Ｖ Ｖｇ ｇａｔｅ ０ １．２５Ｖ Ｖｉｎ ｉｎ ０ Ｍｐ１ ｏｕｔ ｇａｔｅ ｖｄｄ ｖｄｄ ｐｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ Ｍｎ１ ｏｕｔ ｉｎ ０ ０ ｎｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ Ｃ１ ｏｕｔ ０ １ｐＦ ．ｄｃ Ｖｉｎ ０Ｖ ２．５Ｖ ０．０１ ．ｐｒｉｎｔ ｄｃ ｖ（ｏｕｔ） ．ｅｎｄ
５ｍｅｇ
Ｖｉｎ ｉｎ ０ Ｍ１ ｉｎ １ ｏｕｔ ０ ｎｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ Ｍ２ ｏｕｔ ０ ｉｎ １ ｐｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ ｒ１ ｏｕｔ ０ ５ｍｅｇ ．ｄｃ Ｖｉｎ ０ ２．５ ０．０１ ．ｐｒｉｎｔ ｖ（ｏｕｔ） ｖ（ｉｎ） ．ｅｎｄ
12
Ｖｃ＝２．５Ｖ， Ｖｉｎ从０Ｖ扫描到２．５Ｖ，步长为０．０１Ｖ
0.5
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Vin (V)
集成电路专业
黑龙江大学
《CMOS模拟集成电路设计》
22
实验７．２
＊Ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ Ｖｄ ｖｄｄ ０ ２．５Ｖ Ｖｇ ｇａｔｅ ０ １．２５Ｖ Ｖｉｎ ｉｎ ０ ＤＣ ０．７７Ｖ ＡＣ １
集成电路专业 黑龙江大学
Vdd Vg
W=2u, L=1u
gate in Vin
W=2u, L=1u 0
out
C1=1pF
《CMOS模拟集成电路设计》
21
Amp2
x1=777.27m x2=2.55 dx=1.77
v(out) 0.00
2.5
2.0
Voltage (V)
1.5
静态工作点0.77V
1.0
Ｖ１
．ｉｃ 语句指定了瞬态分析开始时 结点电压的初始值 ．ｔｒａｎ 语句指定了以１ｎ为步长， 共仿真１ｕｓ时间
初始时，电容上电压为０，电源给 电容充电
集成电路专业
黑龙江大学
《CMOS模拟集成电路设计》
8
实验２ 瞬态分析
Demo2
5.5 v(1) v(2) 5.0
4.5
4.0
3.5
Voltage (V)
＊ｎｍｏｓ＿ｓｗｉｔｃｈ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ
－ Ｖｃ ＋ １ ｉｎ Ｖｉｎ ｏｕｔ
Ｗ＝２ｕ， Ｌ＝１ｕ
Ｖｃ １ ０ ２．５Ｖ
ｒｌ＝１ｍｅｇ
Ｖｉｎ ｉｎ ０ Ｍ１ ｏｕｔ １ ｉｎ ０ ｎｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ ｒ１ ｏｕｔ ０ １ｍｅｇ ．ｄｃ Ｖｉｎ ０ ２．５ ０．０１ ．ｐｒｉｎｔ ｖ（ｏｕｔ） ｖ（ｉｎ） ．ｅｎｄ
《CMOS模拟集成电路设计》
3
实验１
• ＩＤ与ＶＧＳ关系
１ ２
单管仿真
＊ＮＭＯＳ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ Ｖｄ １ ０ １Ｖ Ｖｇ ２ ０ １Ｖ Ｍｎ１ １ ２ ０ ０ ｎｃｈ Ｗ＝１ｕ Ｌ＝２ｕ ．ｄｃ Ｖｇ ０Ｖ ３Ｖ ０．０１
Ｖｄ Ｖｇ
０
随栅压变化
输出电流语法： ．ｐｒｉｎｔ ｉ（ｄｅｖｉｃｅ，ｐｏｒｔ）
“+”号表示换行
100
50
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Voltage (V)
对Ｖｇ＝０Ｖ，０．３Ｖ，０．６Ｖ…每一个点，执行一次Ｖｄ从０Ｖ－３Ｖ的扫描
集成电路专业 黑龙江大学 《CMOS模拟集成电路设计》 6
实验１
• 输出跨导和电导
＊ＮＭＯＳ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ ｍ１ １ ２ ０ ０ ｎｃｈ Ｗ＝１ｕ Ｌ＝２ｕ Ｖｄ １ ０ １Ｖ Ｖｇ ２ ０ １Ｖ ．ｄｃ Ｖｄ ０Ｖ ２．５Ｖ ０．０１
单管仿真
１ ２
Ｖｄ Ｖｇ
０ Ｇｍｏ（ｄｅｖｉｃｅ） 输出ＭＯＳ管跨导 Ｇｄｓｏ（ｄｅｖｉｃｅ）输出电导 Ｇｂｓｏ（ｄｅｖｉｃｅ）输出体－源ＰＮ结电导
．ｐｒｉｎｔ ｇｍｏ（ｍ１） ｇｄｓｏ（ｍ１） ｇｂｓｏ（ｍ１） ．ｅｎｄ
集成电路专业
黑龙江大学
《CMOS模拟集成电路设计》
7
实验２ 瞬态分析
＊ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ２ Ｒ１ １ Ｃ１ ０ Ｖ１ ２ ０ ５ｖ ｒ１ ２ １ ５０ｋ ｃ１ １ ０ ５ｐ ０ ．ｉｃ ｖ（１）＝０ ．ｔｒａｎ １ｎ １ｕ ．ｐｒｉｎｔ ｖ（２） ｖ（１） ．ｅｎｄ
集成电路专业
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《CMOS模拟集成电路设计》
11
实验４
－ Ｖｃ ＋ １ ｉｎ Ｖｉｎ
０ ０
传输门的仿真
写出该电路的网表， 仿真其Ｖｏｕｔ－Ｖｉｎ的直流特性
Ｗ＝２ｕ， Ｌ＝１ｕ
ｏｕｔ
＊ｃｍｏｓ＿ｓｗｉｔｃｈ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ Ｖｃ １ ０ ２．５Ｖ
１
Ｗ＝２ｕ， Ｌ＝１ｕ
．ｔｒａｎ
ｓｔｅｐ ｅｎｄ
输出ｏｕｔ点电压，比较输出信号的振幅与输 入电压振幅的比值 ［注意输出格式］
集成电路专业 黑龙江大学 《CMOS模拟集成电路设计》 17
实验６．２ 有源负载反相器瞬态分析
集成电路专业
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《CMOS模拟集成电路设计》
18
实验６．３ 有源负载反相器ＡＣ仿真
请改写前面的电路， 使Ｖｉｎ于０．７５Ｖ静态工作点上， 给Ｖｉｎ加上１Ｖ的ＡＣ信号 Ｖｉｎ ｉｎ ０ ＤＣ ０．７５Ｖ ＡＣ １Ｖ 做ＡＣ分析， ＡＣ分析使用ＤＥＣ模式 ．ａｃ ＤＥＣ ５ １ １Ｇ 写出该电路的网表 仿真ｏｕｔ节点的ｖｄｂ特性 ．ｐｒｉｎｔ ａｃ ｖｄｂ（ｏｕｔ） 求出增益和０ｄＢ增益频率
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
电压上升，电容被充电
0.5
0.0
-0.5 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
Time (us)
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《CMOS模拟集成电路设计》
9
实验３
ＭＯＳ开关的仿真
写出该电路的网表， 仿真其Ｖｏｕｔ－Ｖｉｎ的直流特性
电流源反相器仿真
２． 仿真其ＡＣ特性，找到增益及单位增益带宽
Vdd Vg
W=2u, L=1u
gate in Vin
W=2u, L=1u 0
out
C1=1pF
Ｍｐ１ ｏｕｔ ｇａｔｅ ｖｄｄ ｖｄｄ ｐｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ Ｍｎ１ ｏｕｔ ｉｎ ０ ０ ｎｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ Ｃ１ ｏｕｔ ０ １ｐＦ ．ａｃ ＤＥＣ ５ １ １Ｇ ．ｐｒｉｎｔ ａｃ ｖｄｂ（ｏｕｔ） ．ｅｎｄ
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《CMOS模拟集成电路设计》
5
实验１
＊ＮＭＯＳ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ Ｖｄ １ ０ １Ｖ Ｖｇ ２ ０ １Ｖ
Current (uA)
单管仿真
MOS6
i(Mn1,1)
200
150
Ｍｎ１ １ ２ ０ ０ ｎｃｈ Ｗ＝１ｕ Ｌ＝２ｕ ．ｄｃ Ｖｄ ０Ｖ ３Ｖ ０．０１ ＋ ｓｗｅｅｐ Ｖｇ ０Ｖ ３Ｖ ０．３Ｖ ．ｐｒｉｎｔ ｉ（Ｍｎ１，１） ．ｅｎｄ
Ｖｄｄ ＊Ａｃｔｉｖｅ ｌｏａｄ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ Ｖｄ ｖｄｄ ０ ２．５Ｖ Ｖｉｎ ｉｎ ０ ０Ｖ Ｍｐ１ ｏｕｔ ｏｕｔ ｖｄｄ ｖｄｄ ｐｃｈ Ｗ＝１ｕ Ｌ＝１ｕ Ｍｎ１ ｏｕｔ ｉｎ ０ ０ ｎｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ Ｃ１ ｏｕｔ ０ １ｐＦ ．ｄｃ Ｖｉｎ ０Ｖ ２．５Ｖ ０．０１ ．ｐｒｉｎｔ ｄｃ ｖ（ｏｕｔ） ．ｅｎｄ 输出复杂的表达式 ．ｐｒｉｎｔ ‘表达式’
写出该电路的网表，做电阻的参数扫描 Ｖｄｄ＝２．５Ｖ，Ｖｉｎ＝１Ｖ，ｒ＝５０ｋ
Ｖｄｄ
１
Ｖｉｎ
ｉｎ
２
Ｗ＝２ｕ， Ｌ＝１ｕ
０
＊Ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅ１ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ ．ｐａｒａｍ ｒｅｓｖａｌｕｅ＝５０ｋ Ｖｄｄ １ ０ ２．５Ｖ Ｖｉｎ ｉｎ ０ １Ｖ Ｍ１ ２ ｉｎ ０ ０ ｎｃｈ Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ ｒ１ １ ２ ｒｅｓｖａｌｕｅ ．ｄｃ ｒｅｓｖａｌｕｅ ２ｋ １００ｋ ２ｋ ．ｐｒｉｎｔ ｄｃ ｉ（Ｍ１，２） ｖ（２） ．ｅｎｄ
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《CMOS模拟集成电路设计》
23
x1=563.52
40
x2=20.18M
dx=20.18M
Amp2
vdb(out) 36.65
30
Voltage Magnitude (dB)
20
10
0
-10
-20
增益36.6db, 单位增益频率20MegHz
-30
-40
1
10
100
1k
10k
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《CMOS模拟集成电路设计》
实验４
2.5
传输门的仿真
transgate2
v(in) v(out)
2.0
Voltage (V)
Hale Waihona Puke Baidu
1.5
1.0
0.5
0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Vin (V)
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13
实验５ 单管电流源仿真
current_source1
i(M1,2) 60 55
50
45
40
35
0
30
25
20
VDS<VGS-VT
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
15
10
5
0
-5
resvalue (k)
集成电路专业
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《CMOS模拟集成电路设计》
15
实验６．１ 有源负载反相器ｄｃ仿真
请写出该电路的网表，仿真其Ｖｏｕｔ－Ｖｉｎ的ＤＣ特 性，得到静态工作点 Ｖｄｄ＝２．５Ｖ， ＰＭＯＳ栅极与源相连
．ｐｒｉｎｔ ｉ（Ｍｎ１，１） ．ｅｎｄ
集成电路专业
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《CMOS模拟集成电路设计》
4
实验１
• ＩＤ与ＶＧＳ关系
单管仿真
MOS1
Ｖｄｓ＝１Ｖ
i(Mn1,1)
150
100
Current (uA)
50
阈值电压 ０．６Ｖ
0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Vg (V)
集成电路专业
黑龙江大学 《CMOS模拟集成电路设计》 14
集成电路专业
实验５ 单管电流源仿真
current_source1
v(2) 2.5
Vdd
1
Voltage (V)
2.0
1.5
1.0
2
0.5
Vin
in
W=2u, L=1u
Current (uA)
0.0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
resvalue (k)
ＳＰＩＣＥ 仿真实例
实验１
• ＩＤ与ＶＤＳ关系
１ ２
单管仿真
在我们使用的 库中，ＮＭＯＳ管 的模型名为 ｎｃｈ
＊ＮＭＯＳ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ．ｌｉｂ ＇ｍｉｘ０２５＿１．ｌ＇ ｔｔ Ｖｄ １ ０ １Ｖ Ｖｇ ２ ０ １Ｖ
Ｖｄ Ｖｇ
０
Ｍｎ１ １ ２ ０ ０ ｎｃｈ Ｗ＝１ｕ Ｌ＝２ｕ ．ｄｃ Ｖｄ ０Ｖ ３Ｖ ０．０１ ．ｐｒｉｎｔ ｉ（Ｍｎ１，１） ．ｅｎｄ
100k
1M
10M
100M
1G
Frequency (Hz)
集成电路专业
黑龙江大学
《CMOS模拟集成电路设计》
随漏压变化 输出ＭＯＳ管的漏 电流
集成电路专业
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《CMOS模拟集成电路设计》
2
实验１
单管仿真
ＩＤ与ＶＤＳ关系
MOS1
i(Mn1,1)
15
饱和区
10
Current (uA)
线性区
5
0
Ｖｇｓ＝１Ｖ
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Voltage (V)
集成电路专业
黑龙江大学
黑龙江大学 《CMOS模拟集成电路设计》 16
Ｗ＝１ｕ Ｌ＝１ｕ
ｏｕｔ Ｖｄｄ ｉｎ Ｃ１＝１ｐＦ Ｖｉｎ
Ｗ＝２ｕ Ｌ＝１ｕ
０
集成电路专业
实验６．２ 有源负载反相器瞬态分析
在刚才的电路上，对Ｖｉｎ加上一个１ＭｅｇＨｚ， ０．７５Ｖ中心电压 ，０．０１Ｖ振幅 的信号 Ｖｉｎ ｎｏｄｅ１ ｎｏｄｅ２ ｓｉｎ ０．７５ ０．０１ １ｍｅｇ 做 ｔｒａｎ分析，到 １０ｕ，步长为１ｎ．