电路原理图设计及Hspice实验报告

电子科技大学成都学院

（微电子技术系）

实验报告书

课程名称：电路原理图设计及Hspice

学号：

姓名：

教师：

年06月15日

实验一基本电路图的Hspice仿真

实验时间：同组人员：

一、实验目的

1.学习用Cadence软件画电路图。

2.用Cadence软件导出所需的电路仿真网表。

3.对反相器电路进行仿真，研究该反相器电路的特点。

二、实验仪器设备

Hspice软件、Cadence软件、服务器、电脑

三、实验原理和内容

激励源：直流源、交流小信号源。

瞬态源：正弦、脉冲、指数、分线段性和单频调频源等几种形式。

分析类型：分析类型语句由定义电路分析类型的描述语句和一些控制语句组成，如直流分析（.OP）、交流小信号分析（.AC）、瞬态分析（.TRAN）等分析语句，以及初始状态设置（.IC）、选择项设置（.OPTIONS）等控制语句。

这类语句以一个“.”开头，故也称为点语句。其位置可以在标题语句之间的任何地方，习惯上写在电路描述语句之后。

基本原理：(1)当UI=UIL=0V时，UGS1=0，因此V1管截止，而此时|UGS2|> |UTP|，所以V2导通，且导通内阻很低，所以UO=UOH≈UDD，即输出电平.

(2)当UI=UIH=UDD时，UGS1=UDD>UTN，V1导通，而UGS2=0<|UTP|，因此V2截止。此时UO=UOL≈0，即输出为低电平。可见，CMOS反相器实现了逻辑非的功能.

四、实验步骤

1.打开Cadence软件，画出CMOS反相器电路图，导出反相器的HSPICE网表文件。

2.修改网表，仿真出图。

3.修改网表，做电路的瞬态仿真，观察输出变化，观察波形，并做说明。

4.对5个首尾连接的反相器组成的振荡器进行波形仿真。

5.分析仿真结果，得出结论。

五、实验数据

输入输出仿真：

网表：

* lab2c - simple inverter

.options list node post

.model pch pmos

.model nch nmos

*.tran 200p 20n

.dc vin 0 5 1m sweep data=w

.print v(1) v(2)

.param wp=10u wn=10u

.data w

wp wn

10u 10u

20u 10u

40u 10u

40u 5u

.enddata

vcc vcc 0 5

vin in 0 2.5 *pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p

m1 vcc in out vcc pch l=1u w=wp

m2 out in 0 0 nch l=1u w=wn

.alter

vcc vcc 0 3

.end

图像：

瞬态仿真：

网表：

* lab2c - simple inverter

.options list node post

.model pch pmos

.model nch nmos

.tran 200p 20n

.print tran v(1) v(2)

vcc vcc 0 5

vin in 0 2.5 pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p

m1 vcc in out vcc pch l=1u w=20u

m2 out in 0 0 nch l=1u w=20u

.endcload out 0 .75p

m1 vcc in out vcc pch l=1u w=20u

m2 out in 0 0 nch l=1u w=20u

.end

图像：

网表：

* lab2d - 5 stage driver

.options list node post

*.model pch pmos

*.model nch nmos

.tran 1n 10n

.print tran v(1) v(2) i(vcc)

.global vcc

.lib 'F:\HISPICE\2840710631\cz6h_v20.lib' tt vcc vcc 0 5

*vin 1 0 2.5 pulse .2 3 .5 2n 2n 2n 5n 20n

.ic v(1)=5

xinv1 1 2 inv

xinv2 2 3 inv

xinv3 3 4 inv

xinv4 4 5 inv

xinv5 5 1 inv

*cd1 6 0 1.75f

.subckt inv in out

m1 vcc in out vcc PENH l=1u w=20u

m2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u

.ends inv

.end

图像：

对5个首尾连接的反相器组成的振荡器进行波形仿真。

* lab2d - 5 stage driver

.options list node post

.tran 1n 30n

.print tran v(1) v(2) i(vcc)

.global vcc

vcc vcc 0 5

.ic v(1)=5

.lib 'E:\chy\cz6h_v20.lib' tt

xinv1 1 2 inv1

xinv2 2 3 inv1

xinv3 3 4 inv1

xinv4 4 5 inv1

xinv5 5 1 inv2

.subckt inv1 in out

m1 vcc in out vcc PEPH l=1u w=20u

m2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u

.ends inv1

.subckt inv2 in out

m1 vcc in out vcc PEPH l=1u w=20u

m2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u

.ends inv2

.end

仿真图像：

六、结果及分析

仿真结果已经在实验步骤中得出。通过上机实际操作电脑对反相器进行仿真，验证了电路的基本功能；巩固了模拟电路中的一些基本单元和模块，从中还学到了集成电路工艺和版图方面的一些知识。不但学会了电路仿真方面的很多基本技能，而且对微电子工艺也进一步得到了掌握；通过对反相器电路的仿真，掌握了HSPICE软件的使用。提高了自己的动手能力。将书本上学的理论知识实际操作了一遍，为以后做模拟电路的工作打下看良好的基础；最终完成反相器电路的各种仿真，感觉收获颇大。