TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真设计
CMOS译码器设计与HSPICE仿真
《集成电路设计》课程设计报告基于HSPICE的晶体管级电路设计与仿真题目：CMOS2-4译码器设计与HSPICE仿真学院专业班级学生姓名指导教师提交日期目录一、设计目的 (1)二、设计要求和设计指标 (1)三、设计内容 (1)CMOS2-4译码器原理及电路设计 (1)门级设计 (1)门的CMOS实现 (2)仿真结果与分析 (5)四、总结 (7)五、主要参考文献 (10)一、设计目的熟悉《数字集成电路设计》课程,学习Hspice软件的使用，以及.sp文件的编写，进一步理解掌握CMOS设计组合逻辑电路与时序逻辑电路的基本知识，继而熟练地运用半导体集成电路知识。
二、设计要求和设计指标（1）了解C2MOS 主从正沿触发寄存器的电路结构、电路原理；（2）了解电路具体参数，包含的晶体管数目、晶体管尺寸、连线情况等；（3）利用HSPICE软件，编写.sp 文件；（4）仿真该sp 文件，得出描述电路性能的函数图线、波形等参数；（5）在具体的软硬件实验环境中，进行设计模拟、仿真和调试，解决设计调试中的具体问题；得出结论，并完成设计。
三、设计内容CMOS2-4译码器原理及电路设计门级设计译码器是组合逻辑电路的一个重要器件，把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码，实现译码操作的电路称为译码器。
译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。
而CMOS2-4译码，是将其输入的两位二进制代码“00”“01”“10”“11”进行翻译，从而控制电路的输出线路，实现四路译码的过程。
其真值表如图表1所示：A B Y0Y1Y2Y3000111011011101101111110图表1由图表1可以得到CMOS2-4译码器的布尔表达式为：Y0=Y1=Y2=Y3=从而可以得到CMOS2-4译码器门级设计的电路图，如图表2：123U1A 12U5A123U6A123U2A 12U4A123图表2这样，通过两个非门和四个与非门就可以实现如图表1中的真值表所示的逻辑功能。
(完整版)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 NMOSM1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0uVGS 1 0 1.0VDS 2 0 5.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5.plot dc -I(vds).probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.end描述的仿真电路如下图，图2-1 MOS管输入输入特性仿真电路图得到的仿真波形图如下图。
从这个简单的spice程序中可以知道spice电路描述的主要组成部分。
第3讲 Hspice电路仿真
随着新型电子器件和材料的不 断涌现，Hspice电路仿真将不 断更新和完善元件模型库，提 供更加全面和精确的仿真支持 。
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数字电路设计与分析
Hspice支持数字电路的逻辑仿真、 时序分析和功耗分析等。
混合信号电路设计与分析
Hspice可用于混合信号电路的设计 、仿真和验证，包括模数转换器和数 模转换器等。
通信系统设计与分析
Hspice可用于通信系统的信号处理 、调制解调、信道编码和误码率分析 等。
CHAPTER 02
CHAPTER 04
Hspice在模拟电路仿真中的应用
直流工作点分析
1 2
确定电路的静态工作点
通过Hspice仿真，可以获取电路中各个节点的直 流电压和电流，从而确定电路的静态工作点。
分析电路性能
根据静态工作点的数据，可以分析电路的性能指 标，如放大倍数、输入/输出电阻等。
3
优化电路设计
通过比较不同设计方案下的静态工作点，可以优 化电路设计，提高电路性能。
CHAPTER 07
总结与展望
Hspice电路仿真优势与局限性
高效性
Hspice电路仿真可以快速进行电路分 析和设计验证，大大缩短了产品开发 周期。
精确性
Hspice采用了先进的电路仿真算法， 能够精确地模拟电路的实际行为，提 高了设计的可靠性。
Hspice电路仿真优势与局限性
Hspice电路仿真优势与局限性
Monte Carlo统计分析
随机性建模
考虑元器件参数的随机性，通过Monte Carlo方法对电路性能进行统计分析。
概率分布函数
支持多种概率分布函数，如正态分布、均匀分布等 ，以模拟实际元器件参数的分布情况。
Hspice仿真工具介绍
HSPICE仿真工具的介绍：一．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：1.优越的收敛性2.精确的模型参数，包括许多Foundry 模型参数3.层次式节点命名和参考4.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5.具备蒙特卡罗（Monte Carlo）和最坏情况（worst-case）分析6.对于参数化单元的输入、出和行为代数化7.具备较高级逻辑模拟标准库的单元特性描述工具8.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二．电源描述语句HSPICE 中提供了一些供激励用的独立源和受控源。
电源描述语句也由代表电源名称的关键字、连接情况和有关参数值组成。
描述电源的关键字含义为：V: 独立电压源 I: 独立电流源E: 电压控制电压源 F: 电流控制电流源G: 电压控制电流源 H: 电流控制电压源基于上面的语句格式，HSPICE 规定有七种独立电源：1. 直流源一般形式：VXXX n+ n- <<DC=>dcval>IXXX n+ n- <<DC=>dcval>例 V1 2 0 DC=5vV1 2 0 5vI1 3 0 DC=3mAI2 3 0 3mA2. 交流源一般形式：VXXX n+ n- <AC=acmag,<acphase>>IXXX n+ n- <AC=acmag,<acphase>>例：V1 1 0 AC＝10V 90VIN 1 0 AC 10V 90ISRC 23 21 AC 0.333 45.0如果在关键字AC 后面省去acmag，就认为该值是1。
如果省去acphase，则认为该值为0。
3. 脉冲源一般形式：PULSE <(> V1 V2 <td<tr<tf<pw<per>>>> <)>或： PU <(> <V1 V2 <td<tr<tf<pw<per>>>> <)>其中：V1: 脉冲源开始前的初始值V2: 脉动值td: 第一个脉冲开始前的延迟时间，缺省值为0.0tr: 脉冲上升时间，缺省值为TSTEPtf: 脉冲下降时间，缺省值为TSTEPpw: 脉冲宽度，缺省值为TSTEPper: 脉冲周期，缺省值为TSTEP4. 正弦源（调幅正弦信号）一般形式：SIN <(> vo va <freq<td< < >>>> <)>其中：vo: 电压或电流偏移量va: 电压或电流幅度峰值freq: 频率，缺省值是1／TSTOP。
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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 NMOSM1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0uVGS 1 0 1.0VDS 2 0 5.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5.plot dc -I(vds).probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.end描述的仿真电路如下图，图2-1 MOS管输入输入特性仿真电路图得到的仿真波形图如下图。
从这个简单的spice程序中可以知道spice电路描述的主要组成部分。
第3讲-Hspice电路仿真教案资料
徐江涛
电子信息工程学院
主要内容
3.1 HSPICE的流程与功能 3.2 HSPICE输入与输出 3.3 电路网表 3.4 模型卡 3.5 控制卡 3.6 输出控制 3.7 HSPICE的输出 3.8 Awaves浏览波形
3.1 HSPICE的流程与功能
+++：表示只有当应用了.FFT语句后该文件才被确立。
MetaWave(avanwaves)：观察波形(post-processor), 人机交互界面
3.3电路网表
.TITLE 语句 .TITLE <string of up to 72 characters> 或者： <string of up to 72 characters>
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
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）
Wave Data
后处理
Analysis
MetaLib CDF Symbol Library
Parameter Changes
反标注
Hspice有哪些功能？
§ 电路级和行为级仿真 § 直流特性分析、灵敏度分析 § 交流特性分析 § 瞬态分析 § 电路优化（优化元件参数） § 温度特性分析 § 噪声分析 § 傅立叶分析 § Monte Carlo, 最坏情况，参数扫描，数据表扫描 § 功耗、各种电路参数（如H参数、T参数、s参数）等可
HSPICE仿真课件
2013-11-04
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输入输出文件
2013-11-04
14
数量级的工程符号
2013-11-04
15
输入文件的例子
2013-11-04
16
输入文件的例子
2013-11-04
17
HSPICE的输入 输入行格式
• 文件名、语句、等式的长度不能超过256字符； • 上标和下标将被忽略； • 对英文字符大小写不敏感 • 用加号（+）表示续行，此时加号应该是新续之行的 第一个非空格字符； • 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。
2013-11-04
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HSPICE的语句 使用子电路
2013-11-04
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HSPICE的语句 .model引导模型说明语句
• .MODEL 模型名 元器件类型 • 例如：nmos模型 • .model mod1 nmos VTO=1.0 KP=4.5E-5 +LAMBDA=0 GAMMA=0.4 TOX=1.0E-7 +NSUB=4.0E+15 LD=0.06U CJ=2.0E-4 MJ=0.5 +CJSW=2.0E-10 MJSW=0.4 CGSO=1E-10 +CGDO=1E-10 CGBO=2E-9 元器件参数
En
数字集成电路理论与设计
刘 涛
E-mail: ttlyz@
2013-11-04 1
声明
本课件所引用任何素材，包括但不限于文 字图片等，其版权均归原作者所有，这里 不一一列出，一并致谢！
2013-11-04
2
第四章 SPICE与MOS管模型
电路原理图设计及Hspice仿真
电路原理图设计及Hspice仿真实验报告学生姓名：学号：指导老师：实验内容：用EDP原理图设计软件设计出两级运算放大器的电路图用Hspice软件完成此两级运算放大器的仿真实验地点：***实验室实验时间：2009年9月——2009年12月实验任务：根据运算放大器的设计要求(单位增益带宽、相位裕量、输入等效噪声、功耗等)，选择电路结构，详细分析了CMOS 运算放大器的所有性能参数，使用Level one 模型进行手工计算，设计出器件的几何尺寸，最后通过Hspice 仿真软件给出了性能指标的仿真结果。
实验思路：两级运放可以同时实现较高增益和较大输出摆幅，其设计思路是将增益和摆幅要求分别处理，而不是在同一级中兼顾增益与摆幅。
即运用第一级放大器得到高增益，可以牺牲摆幅，第二级放大器主要实现大输出摆幅，以补偿第一级牺牲的摆幅，并进一步提升增益，从而克服了单级运放增益与摆幅之间的矛盾，同时实现高增益和大摆幅。
实验指标：开环增益≥80DB；共模抑制比≥60DB；相位裕度≥60°；实验步骤：一、用EDP原理图设计软件设计两级运算放大器的电路图，电路图如图一所示：图一：CMOS两级运算放大器电路图1、电路工作原理：信号由差分对管两端输入，差模电压被转化为差模电流，差模电流作用在电流镜负载上又转化成差模电压，信号电压被第一次放大后被转化为单端输出，随即进入共源级再一次被放大后从漏端输出。
电路特点是通过两级结构可以同时满足增益和输出摆幅的要求，即第一级提供高增益，可以牺牲摆幅，第二级弥补摆幅，同时进一步增大增益。
2、电路主体结构由两个两个单级放大器构成，分别是：差分输入级和共源增益级。
辅助电路为偏置电路和频率补偿电路。
差分输入级采用PMOS 输入对管，NMOS 电流镜负载；共源级采用NMOS 放大管，PMOS 负载管；由六个MOS 管和一个电阻构成的电流源为两级放大电路提供偏置，另外还为频率补偿MOS 管提供偏压；一个NMOS 管和一个电容构成频率补偿电路，连接在共源级的输入输出之间作为密勒补偿。
电子科技大学CMOS模拟集成设计Hspice仿真
以下用实例说明 Hspice 的输入电路程序。 的输入电路程序。
1
NMOS II-V Characteristic 测试电路： 测试电路：
图 1-1 NMOS I-V 特性测试电路 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
图 1-8 Hspice InstallShield Wizard
2. 选择安装目录。Click“Next”选择 default 目录，如图 1-9 所示。 C:\synopsys\Hspice_A-2008.03-SPI 是 default 的目录。
7
图 1-9 InstallShield Wizard 选择安装目录
饱和状态下 NMOS 电压电流关系公式[1-1]中的参数Ｋｎ, ＶＴ 和 λｎ是 CMOS 工艺参数，理想状态下是常数。 针对一具体 CMOS 工艺技术， 通过仿真求取以上工艺参数是模拟电路设计的第 一步。
4. 实验步骤： 实验步骤： 练习一: 练习一: 下载/安装/ 安装/设置 Hspice 仿真软件 步骤一：在本机的桌面建一子目录 2008Hspice。 步骤一 步骤二：从指定的机器和目录中，下载图 1-5 中 23 个压缩文件到本机的子目录 步骤二 2008Hspice 下。 文件 _Hspice.pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱrt01 到 _Hspice.part22 是 Hspice 的 setup 文件的压缩， _Hspice.2008-03 是 Hspice 2008 版的 license 文件的压缩。
实验目录
实验一： 实验一：EDA 仿真软件 Hspice 及 CMOS 工艺技术参数 实验二： 实验二：CMOS Differential Amplifier Design 差分放大器设计 实验三： 实验三：CMOS Operational Amplifier Design 运算放大器设计 实验四： 实验四：CMOS AnalogAnalog-toto-Digital Converter 模数转换器（ 模数转换器（ADC） ADC）设计
ASIC课程设计——MOS输出级电路设计与Hspice仿真
ASIC课程设计——MOS输出级电路设计与Hspice仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：目录一．背景介绍 (1)二．设计要求与任务 (2)三．电路原理及设计方法 (2)1．电阻负载共源级放大器电路原理分析 (3)2．有源负载共源放大器设计方法 (5)四．HSpice软件环境概述 (7)1．简介 (7)2．特点 (8)3．界面预览 (8)五．设计过程 (10)六．结果和讨论 (11)七．设计心得 (12)八．库文件程序附录 (13)一．背景介绍ASIC是Application Specific Integrated Circuit的英文缩写，在集成电路界被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。
ASIC的设计方法和手段经历了几十年的发展演变，从最初的全手工设计已经发展到现在先进的可以全自动实现的过程。
在集成电路界ASIC被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。
是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。
ASIC的特点是面向特定用户的需求，ASIC在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。
ASIC分为全定制和半定制。
全定制设计需要设计者完成所有电路的设计，因此需要大量人力物力，灵活性好但开发效率低下。
如果设计较为理想，全定制能够比半定制的ASIC芯片运行速度更快。
半定制使用库里的标准逻辑单元（Standard Cell），设计时可以从标准逻辑单元库中选择SSI（门电路）、MSI（如加法器、比较器等）、数据通路（如ALU、存储器、总线等）、存储器甚至系统级模块（如乘法器、微控制器等）和IP核，这些逻辑单元已经布局完毕，而且设计得较为可靠，设计者可以较方便地完成系统设计。
现代ASIC常包含整个32-bit处理器，类似ROM、RAM、EEPROM、Flash的存储单元和其他模块. 这样的ASIC常被称为SoC（片上系统）。
HSPICE仿真课程设计
摘要镜像电流源是一种可以提供稳定电流的电源器件。
主要用于有源负载，也可以利用其对电路中的工作点进展偏置，以使电路中的各个晶体管有稳定、正确的工作点。
在理想状态下其工作电流大小不会受到外接负载的阻抗大小的影响。
也不会受到周围环境温度、压力、湿度等条件影响。
但实际电流源会受到一些因素影响而造成非理想。
为了研究电流源特性，我们利用Hspice对威尔森电流镜进展仿真讨论其特性，并仿真改良型电路得出结论。
Tanner集成电路设计软件是由Tanner Research公司开发的基于Windows平台的用于集成电路设计的工具软件。
根据异或门电路的设计及指标要求，设计电路构造及整体原理图，然后利用Tspice对其进展功能仿真，最后完成幅员设计。
本局部将完成设计标准文档、原理图输入、功能仿真任务、单元幅员、整体幅员、物理验证等。
关键词：Hspice；Tanner；目录引言 (1)第一局部 HSPICE仿真 (2)1 威尔森电流镜 (2)设计原理 (2)1.2 电路图 (2)1.3 程序代码 (3)1.4 仿真结果 (4)2 修整型威尔森电流镜 (6)2.1 设计原理 (6)2.2 电路图 (7)2.3 程序代码 (7)2.4 仿真结果 (9)第二局部幅员设计 (13)3 由门电路构成的两输入异或门幅员设计 (13)3.1 原理图输入 (13)3.2 电路仿真 (14)3.3 幅员设计 (16)3.4 LVS (20)总结 (22)参考文献 (23)引言我们处在信息时代，我们生活时时刻刻都离不开集成芯片，微电子器件与集成电路被广泛地应用于各行各业，而今产业开展的根底性支撑依靠的是设计和制造，从某种方面也决定了一个国家的现代化开展程度。
SPICE〔Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis〕是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代全球应用最广的电路设计软件，并于1998年被定为美国国家标准。
HSPICE与CADENCE仿真要求规范与实例
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 NMOSM1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0uVGS 1 0 1.0VDS 2 0 5.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5.plot dc -I(vds).probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.end描述的仿真电路如下图，图2-1 MOS管输入输入特性仿真电路图得到的仿真波形图如下图。
从这个简单的spice程序中可以知道spice电路描述的主要组成部分。
Hspice电路仿真教程
HSPICE Netlist
HSPICE Simulation
Wave Data
后处理
Analysis
MetaLib CDF Symbol Library
Parameter Changes
反标注
第8页/共149页
Hspice的具体功能
§电路级和行为级仿真 §直流特性分析、灵敏度分析 §交流特性分析 §瞬态分析 §电路优化（优化元件参数） §温度特性分析 §噪声分析 §傅立叶分析 §Monte Carlo, 最坏情况，参数扫描，数据表扫描 §功耗、各种电路参数（如H参数、T参数、s参数）等可
了解需要验证的电路指标和对应的模拟种类电路状态了解电路结构元件参数与各项电路特性的相关性以便于模拟结果的改进hspice的流程后处理schematicnetlisterhspicenetlisthspicesimulationanalysiswavedataparameterchangesmetalibcdfsymbollibrary前端功能反标注hspice的具体功能电路级和行为级仿真直流特性分析灵敏度分析交流特性分析瞬态分析电路优化优化元件参数温度特性分析噪声分析傅立叶分析montecarlo最坏情况参数扫描数据表扫描功耗各种电路参数如h参数t参数s参数等可扩展的性能分析hspice的样子hspice是一个在cmdshell窗口中运行的程序无图形化界面
电路原理图设计及Hspice实验报告
电路原理图设计及H s p i c e实验报告Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT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.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 wwp wn10u 10u20u 10u40u 10u40u 5u.enddatavcc vcc 0 5vin in 0 *pulse .2 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75pm1 vcc in out vcc pch l=1u w=wpm2 out in 0 0 nch l=1u w=wn.altervcc 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 5vin in 0 pulse .2 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75pm1 vcc in out vcc pch l=1u w=20um2 out in 0 0 nch l=1u w=20u.endcload out 0 .75pm1 vcc in out vcc pch l=1u w=20um2 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 vccvcc vcc 0 5*vin 1 0 pulse .2 3 .5 2n 2n 2n 5n 20n.ic v(1)=5xinv1 1 2 invxinv2 2 3 invxinv3 3 4 invxinv4 4 5 invxinv5 5 1 inv*cd1 6 0 1.75f.subckt inv in outm1 vcc in out vcc PENH l=1u w=20um2 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。
[转]HSpice仿真
![[转]HSpice仿真](https://img.taocdn.com/s3/m/62650d607ed5360cba1aa8114431b90d6c858987.png)
[转]HSpice仿真⼀、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。
第5章 全定制IC设计(Calibre版图验证和XP下的HSPICE后仿)
第五章全定制IC设计（Calibre版图验证）在第三、四章已经介绍了电路图和版图的绘制（使用Cadence公司IC5141的Virtuoso Layout Editor），版图验证（使用Diva）和HSPICE后仿真（通过IC5141的ADE界面）。
目前，Calibre工具已经被众多设计公司、单元库、IP开发商和晶圆代工厂采用，作为深亚微米集成电路的物理验证工具，Calibre工具已经被集成到Cadence公司的Virtuoso Layout Editor 设计环境中。
本章将以十进制计数器为例（使用CSM 0.35um CMOS工艺），介绍Calibre验证工具的使用方法，并介绍XP平台下的HSPICE版图后仿真方法。
5.1 十进制计数器DRC（CSM 0.35um CMOS工艺）计数器是数字系统中应用最广泛的基本时序逻辑构件，本章以十进制计数为例，介绍Calibre验证工具的使用方法。
根据十进制计数器的构成原理，十进制计数器可由与非门，异或门和D触发器来表示一位十进制数的四位二进制编码。
分析步骤一般是：根据十进制加法计数器状态表画出卡诺图。
（1）由卡诺图得到表示该计数器工作状态的状态方程。
（2）由状态方程得到计数器的状态转换表（3）判断计数器的功能。
在前面的章节中已经学习了电路图与版图的绘制，在进行十进制计数器电路图的绘制时，首先绘制底层电路包括反相器，与非门，异或门及传输门等的Schematic, Symbol。
然后，调用单元电路画出十进制计数器的电路图。
绘制电路版图时，应先绘制底层电路对应的版图，并用Calibre进行相应的DRC，LVS，再画出整个电路版图。
十进制计数器的设计方法与逻辑电路图与电路图的绘制可参照第六章的实验七，版图绘制方法可参见第四章的4.1节。
版图绘制好后，为了保证版图能正确制出，在正式流片之前还必须作一些其他的工作，例如Design Rule Checking (DRC)。
TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真
IC课程设计报告题目TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真学院专业班级学生姓名日期指导教师（签字）HSPICE简介SPICE（Simulator Program with Integrated Circuit Emphasis，以集成电路为重点的模拟程序）模拟器最初于20世纪70年代在berkeley开发完成，能够求解描述晶体管、电阻、电容以及电压源等分量的非线性微分方程。
SPICE模拟器提供了许多对电路进行分析的方法，但是数字VLSI电路设计者的主要兴趣却只集中在直流分析（DC analysis）和瞬态分析（transient analysis）两种方法上，这两种分析方法能够在输入固定或实时变化的情况下对节点的电压进行预测.SPICE程序最初是使用FORTRAN语言编写的，所以SPICE就有其自身的一些相关特点，尤其是在文件格式方面与FORTRAN有很多相似之处。
现在,大多数平台都可以得到免费的SPICE版本，但是，往往只有商业版本的SPICE 才就有更强的数值收敛性。
尤其是HSPICE，其在工业领域的应用非常广泛，就是因为其具有很好的收敛性，能够支持最新的器件以及互连模型，同事还提供了大量的增强功能来评估和优化电路。
PSPICE也是一个商业版本，但是其有面向学生的限制性免费版本。
本章所有实例使用的都是HSPICE，这些实例在平台版本的SPICE中可能不能正常运行。
虽然各种SPICE模拟器的细节随着版本和操作平台的不同而各不相同，但是所有版本的SPICE都是这样工作的:读入一个输入文件，生产一个包括模拟结果、警告信息和错误信息的列表文件.因为以前输入文件经常是以打孔卡片盒的方式提供给主机的，所以人们常常称输入文件为SPICE“卡片盒(deck)”，输入文件中的每一行都是一张“卡片”。
输入文件包含一个由各种组件和节点组成的网表。
当然输入文件也包含了一些模拟选项、分析指令以及器件模型。
网吧可以通过手工的方式输入，也可以从电路图或者CAD工具的版图（layout）中提取。
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IC课程设计报告
题目 TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真学院
专业
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学生姓名
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指导教师（签字）
HSPICE简介
SPICE（Simulator Program with Integrated Circuit Emphasis，以集成电路为重点的模拟程序）模拟器最初于20世纪70年代在berkeley开发完成，能够求解描述晶体管、电阻、电容以及电压源等分量的非线性微分方程。
SPICE 模拟器提供了许多对电路进行分析的方法，但是数字VLSI电路设计者的主要兴趣却只集中在直流分析（DC analysis）和瞬态分析（transient analysis）两种方法上，这两种分析方法能够在输入固定或实时变化的情况下对节点的电压进行预测。
SPICE程序最初是使用FORTRAN语言编写的，所以SPICE就有其自身的一些相关特点，尤其是在文件格式方面与FORTRAN有很多相似之处。
现在，大多数平台都可以得到免费的SPICE版本，但是，往往只有商业版本的SPICE 才就有更强的数值收敛性。
尤其是HSPICE，其在工业领域的应用非常广泛，就是因为其具有很好的收敛性，能够支持最新的器件以及互连模型，同事还提供了大量的增强功能来评估和优化电路。
PSPICE也是一个商业版本，但是其有面向学生的限制性免费版本。
本章所有实例使用的都是HSPICE，这些实例在平台版本的SPICE中可能不能正常运行。
虽然各种SPICE模拟器的细节随着版本和操作平台的不同而各不相同，但是所有版本的SPICE都是这样工作的：读入一个输入文件，生产一个包括模拟结果、警告信息和错误信息的列表文件。
因为以前输入文件经常是以打孔卡片盒的方式提供给主机的，所以人们常常称输入文件为SPICE“卡片盒（deck）”，输入文件中的每一行都是一张“卡片”。
输入文件包含一个由各种组件和节点组成的网表。
当然输入文件也包含了一些模拟选项、分析指令以及器件模型。
网吧可以通过手工的方式输入，也可以从电路图或者CAD工具的版图(layout)中提取。
一个好的SPICE“卡片盒”就好像是一段好的软件代码，必须具有良好的可读性、可维护性以及可重用性。
适当地插入一些注释和空白间隔有助于提高“卡片盒”的可读性。
一般情况下，书写SPICE“卡片盒”的最好方法就是：先找一个功能完备、正确的“卡片盒”范例，然后在此基础上对其进行修改。
二、要与要求
在两相时钟技术中，必须十分小心的对两个时钟信号进行布线以保证它们的
重叠性最小。
虽然CMOS提供了一种允许时钟偏差的解决办法，但还可以设计出只用单相位时钟的寄存器。
由Yuan和Svensson提出的真单相钟控寄存器（TSPCR，True Single-Phase Clocked Register）使用单个时钟。
它解决了上述问题。
该锁存器主要是能够很好的解决上述问题，达到记录和保持数据的本领，在一定程度上解决了之前所遇到的问题。
该锁存器能在CLK为高电平时记录并保存数据，在CLK为低电平时，即使出现IN为1，将对数据进行丢弃。
通过HSPICE软件模拟，达到本次课程设计的目的。
关键字：课程设计，TSPC，HSPICE，真单相钟控寄存器
三、设计原理
下图【图1】是正锁存器的基本原理图。
对于正锁存器，当CLK为高时，锁存器处于透明模式，相当于两个串联的反相器；因此锁存器是非反相的，并把输入传送到输出。
反之，当CLK=0时，两个反相器都不起作用，锁存器处于维持状态。
只有上拉网络起作用，而下拉网络则不工作。
由于采用两级串联的方法，在这一模式下不会有任何信号可以从锁存器的输入传送到输出端。
一个寄存器可以通过串联正反锁存器来构成。
其时钟负载与通常的传输门寄存器活CMOS寄存器类似。
它主要优点是只用单相位时钟。
对于【图2】是反锁存器的基本原理图，它和正锁存器的原理是相似的。
四、程序设计方案
程序详单（*.sp）：
*TSPC
.OPIIONS POST
.TRAN 20ps 100ns
M1 1 IN VDD VDD PCH L=1U W=3U
M2 OUT 1 VDD VDD PCH L=1U W=3U
M3 1 CLK 2 2 NCH L=1U W=3U
M4 OUT CLK 3 3 NCH L=1U W=3U
M5 2 IN 0 0 NCH L=1U W=3U
M6 3 1 0 0 NCH L=1U W=3U
*电容C若取0.01p，波形结果会有一定的不同
C1 OUT 0 0.06p
VDD VDD 0 5
Vin IN 0 PULSE .2 3 2N 2N 2N 4N 22N
Vclk CLK 0 PULSE .2 2 1N 1N 1N 4N 15N
.MODEL NCH NMOS LEVEL=1
.MODEL PCH PMOS LEVEL=1
.END
设计原理：
该锁存器共需6个MOS管，其中2个PMOS，4个NMOS。
在程序设计过程中，我们确定M1、M2为PMOS管，M3、M4、M5、M6为NMOS管，为了让实验效果明显，我们假定电容C为0.06pF。
并且设定PMOS、NMOS均为一级HSPICE模型。
五、方案的实现
1．HSPICE软件运行图
2．节点分析表
如上图显示，表中的in表示输入，clk为始终脉冲，out为锁存器输出。
0代表地，vdd为高电平。
1、2、3为自行定义的节点
六、结果与分析
按要求运行软件程序，可以得到以下图形七、创新点
TSPC还有一个额外优点：可以将逻辑功能嵌入到锁存器中，这就减少了锁存器相关的延迟。
它除了完成锁存功能之外有实现了两个In1和In2的AND功能。
虽然这一锁存器的建立时间要比【图1】的实现有所增加，但这一数字电路的整体性能得到了提高：
建立时间的增加一般要小于一个AND门的延迟。
这种将逻辑嵌入锁存器的方法已广泛应用于EV4 DEC Alpha微处理器及其他许多高性能处理器中。
下图：
八、心得与体会。