hspice_Chinese Hspice avant中文手册(一)
HSPICE快速入门手册
HSPICE Quick Manual1. Input File• HSPICE input is composed of (mainly) four part.1.1. Title lineTitle line is always the first line of the input file. HSPICE simply neglects it. Since this line is echoed back in the outputfile for the page header, it is a very good place to describe what this simulation is for. This line is required, so make sure not to put an actual netlist element there, as it will be ignored by SPICE1.2. Element descriptionWill be discussed in more detail later.1.3. Control linesCommand lines that you use to control the behavior of HSPICE.1.4. .ENDAnything after the .END line is ignored.* CommentAny line starting with * is considered as a comment.* Line continuationAny line that starts with + sign is considered as the continuation of the previous line.2. Element Description2.1. Active device2.1.1. MOSAny line that starts with M is considered as the description line for a MOS transistor.MXX Node_D Node_G Node_S Node_B MODEL_NAME+ W=W_VALUE L=L_VALUE [AD=AD_VALUE] [AS=AS_VALUE]+ [PD=PD_VALUE] [PS=PS_VALUE]W, L : Width and Length of MOSAS, AD : the area of the source, drain region(optional)PS, PD : the peripheral length of source, drain regionYou will need to specify AD, AS, PD, and PS if you are concerned about the parasitic capacitances of the drain and source area.(Example)M100 4 1 3 3 NCH W=10u L=1u AD=30p AS=30P PD=16u PS=16Udefines a MOS transistor named M100 with its drain connected to node 4, gate to 1, source and bulk to node 3. Its width is 10, length 1 micron. Area for the source and drain are30*10E-12, and their peripherals. Now since the model is NCH, you need to define its model. The simplest for of MOS model definition would be :.MODEL NCH NMOSThe above line tells you that the mos type NCH is a NMOS device. It doesn't say anything more than that, so you may want to, at least, add its threshold voltage.MODEL NCH NMOS+ VT0 = 0.7 ...For the model parameters, refer Textbook P. 185 ~ P. 187.2.1.2. Bipolar transistorQXX N_Collector N_Base N_Emitter MODEL2.1.3 DiodeDXX N_anode N_cathode MODEL2.2. Passive DeviceRXX N1 N2 Rvalue ---- ResistorCXX N1 N2 Cvalue ---- CapacitorLXX N1 N2 Lvalue ---- Inductor2.3. Independent sourceThere are two types of independent source, voltage source and current source.2.3.1. PulseMost frequently used time-varying waveform is a pulse. For example, a line like the following:V1 10 11 pulse 0 5 10n 1n 2n 4n 10nsays that there's a voltage source connected between node 10 and node 11, which toggles between 0V and 5V, with leading time (delay) of 10n, 1ns rising time, 2ns falling time and4ns high time, and period 10ns.Be careful, however, if you writeV1 10 11 pulse 5 0 10n 1n 2n 4n 10nnow the 1ns is falling time, not rising time since V1 is originally 5v instead of 0V.2.3.2. PWLPWL is used for piecewise linear waveform. Most flexible, but need many parameters to use. VNAME n1 n2 pwl t0 v0 t1 v1 t2 v2 t3 v3 ...The value of VNAME is v0 at t=t0, v1 at t=t1, and so on.2.3.3. SineSin is for sinusoidal waveform.V1 10 0 sin v_off v_amp freq [phase]v_off is offset value, v_amp is the amplitude, freq is the frequency2.4. Dependent sourceDependent sources are very useful elements in HSPICE. The four kinds of inear dependent sources are :VCCS : voltage-controlled current source (G element)VCVS : voltage-controlled voltage source (E element)CCCS : current-controlled current source (F element)CCVS : current-controlled voltage source (H element)They are described in the following form.GXX N+ N- NC+ NC- GainEXX N+ N- NC+ NC- GainFXX N+ N- NC+ NC- GainHXX N+ N- NC+ NC- Gain3. Analysis3.1. DC analysisWhen you want to perform a DC analysis, you use the .DC control line. Its format is.DC VARIABLE start_value stop_value increment_valueHSPICE will step throught the VARIABLE value start from the start_value in increment of increment_value until the VARIABLE reaches the stop_value.Associated with any .DC control should be a .PRINT or .PLOT control line which will cause an output to be written to the HSPICE output.3.2. AC analysis.AC LIN n_point fstart fstop.AC DEC n_point fstart fstop.AC OCT n_point fstart fstopHSPICE calculates the operating condition, and form a small-signal equivalent circuit for the given netlist. Then it performs ac analysis. You need to have at least one AC independent source. The frequency of any AC source in the circuit is set to fstart. The frequency increment value is defined by the increment option. If LIN is used, frequency is sweeped from fstart, and ends when frequency = fstop. Total number of frequency points used in this simation is n_point. If DEC is used, there are going to be n_point points within one decade, and there are n_point points within one octave if OCT is used.Associated with any .AC statement should be a .PRINT or .PLOT or .PROBE.Suppose you have a simulation setup like the following :Vin 1 0 DC=1 AC.AC DEC 10 10 100MEG.print ac vdb(10) vp(10)Then HSPICE will print out the voltage at node 10 with various frequency from 10Hz to 100MegHz in decibel scale. It will print out the phase of node 10, too.If node 1 was the input for the circuit, then the printed output Vdb(10) will be the gain of your circuit from node 1 to 10. Since 'DEC 10' is used, there will be 10 points (in log scale) within each decade.3.3. Transient analysis..TRAN t_increment t_stopHSPICE will start simulating the circuit from time 0 to t_stop. The internal timing step is adjusted automatically to get the required accuracy. Parameter t_increment is used for output printout. It is also used in the internal time-step control algorithm, so when a accurate simulation is required, use a smaller number.3.4 TF analysis....VIN 1 0 3v.TF v(10) vin....will print out the transfer gain from the source specified as vin to the voltage of node 10. The value specified when vin is defined (3 volt in this example) is used for bias calculation.4. Misc and NotesPlease use .OP control. .OP will print out the operating point information for each node, each voltage and current source, and each element. The output from .OP is very useful in understanding the behavior of each evices.For example, if you have too little gain from simulation result, most likely some transistors are biased in linear region(MOS case). You can easily check this by looking at the gm of the transistors.I hope this will cover most of the stuff you need to know for the class. I will post later on if some more detailed information seems to be neccesary.。
Hspice中文简明手册
第一章概 论§1.1 HSPICE简介随着微电子技术的迅速发展以及集成电路规模不断提高，对电路性能的设计要求越来越严格，这势必对用于大规模集成电路设计的EDA工具提出越来越高的要求。
自1972年美国加利福尼亚大学柏克莱分校电机工程和计算机科学系开发的用于集成电路性能分析的电路模拟程序SPICE （Simulation Program with ICEmphasis）诞生以来，为适应现代微电子工业的发展，各种用于集成电路设计的电路模拟分析工具不断涌现。
HSPICE是MetaSoftware公司为集成电路设计中的稳态分析，瞬态分析和频域分析等电路性能的模拟分析而开发的一个商业化通用电路模拟程序，它在柏克莱的SPICE（1972年推出），MicroSim公司的PSPICE（1984年推出）以及其它电路分析软件的基础上，又加入了一些新的功能，经过不断的改进，目前已被许多公司、大学和研究开发机构广泛应用。
HSPICE可与许多主要的EDA设计工具，诸如Candence,Workview等兼容，能提供许多重要的针对集成电路性能的电路仿真和设计结果。
采用HSPICE软件可以在直流到高于100MHz的微波频率范围内对电路作精确的仿真、分析和优化。
在实际应用中，HSPICE能提供关键性的电路模拟和设计方案，并且应用HSPICE进行电路模拟时，其电路规模仅取决于用户计算机的实际存储器容量。
§1.2 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：优越的收敛性精确的模型参数，包括许多Foundry模型参数层次式节点命名和参考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具备蒙特卡罗（Monte Carlo）和最坏情况（worst-case）分析对于参数化单元的输入、出和行为代数化具备较高级逻辑模拟标准库的单元特性描述工具对于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在HSPICE中电路的分析类型及其内部建模情况如图1.2.1和图1.2.2所示：图1.2.1HSPICE的电路分析类型图1.2.2 HSPICE的内部建模技术集成电路设计中的分析和验证是一种典型的围绕一系列结构的试验和数据管理。
Hspice中文教程
介简 ECIPSH 1.1§
论
概
章一第
2
示所 3.2.1 图如构结序程的时拟模 ECIPSH 。 �NART.� 析分态瞬和 �CA.� 析分流交 、 �CD.� 析分流直行进后制限和 差容种各入加要需据根�下件条用应同不在要都般一�中析分能性路电在。理管 据数 和验试 的 构结 列系一 绕围的 型 典种 一是证 验和析 分 的中 计设路 电成集
件文出输与入输的 ECIPSH 3.1§
5
3e1=K 6e1=X=GEM 21e1=T 3-e1=M 6-e1=U 9-e1=N 51-e1=F 01gl02=BD 503.=TF
9e1=G 21-e1=P 6-E4.52=IM
:子因例比值数的出列下以个一随 跟后数点浮或数形整个一者或�fp3-e1 是能不但,3e56.2,41-e1 如�数指形整个 一随跟后数点浮或数形整个一。数点浮、数形整是以可值数的中 ECIPSH 子因例比值数 .四 。果结的行运 拟模次一每了含包也中件文表列出输��句语等 ATAD.、EDULCNI.、RETLA.用 采过通�行运拟模的次一于多了含包件文表列入输如例。果结拟模的 定指句语析分及以 TNIRP.、TOLP.的中件文表列入输由了含包件文表列出输 。sil.tsilten 为件文表列出输则,ps.tsilten 为件文表列入输如 。 缀 后 ” sil . “ 有 带 是 仅 的 同 不 � 缀 前 的 同 相 件 文 表 列 入 输 的 定 指 与 取 地 动 自 被件文表列出输 。件文表列出输入放被都表网入输和果结的行运拟模路电 件文表列出输 .三 。符字制控的殊特用采要不中件文表网入输)f( 。缩压被能不也�”包打“被能不件文表网入输)e( 。符字格空非、值数非个一第 为作”+“以行续。去下续继号续用以可�下不写行一在如句语个一)d( 。下以符字个 08 于限度长句语行每)c( 。母字写小或写大分区予不�外名件文的中统系 XINU 除)b( 。开分号括圆右/左个一或号等个一 �号逗个一�baT 个 一 � 格 空 个 多 或 个 一 由 域 的 中 句 语 。 入 输 式 格 由 自 用 采 ECIPSH)a( 辑编的件文入输 .2 。方地何任的中件文在加可行释注。前句语 DNE.在现出并尾结 的件文跟紧须必块模子 RETLA.是的意注得值后最�面后行的去下接要在接 须必�行的”�“有首行�行续是非除�的意随是序次句语的间之们它�句 语 DNE.是须必句语个一后最 �行题标是须必句语个一第的件文表网入输 则规的件文表网入输写.1 。生产器辑 编本文 个 一用或 器 换转表 网路 线个 一由 够能 件文 入输 库和 件文 表网 入输
hspice 实战手册
Hspice实战手册Perface最初写作本文的目的是希望提供一份中文版的Hspice手册从而方便初学者的使用，本文的缘起是几位曾经一起工作过的同事分别进入不同的新公司，而公司主要是使用Hspice，对于已经熟悉了Cadence的GUI界面的使用者转而面对Hspice的文本格式，其难度是不言而喻的，而Hspice冗长的manual（长达2000页以上）更让人在短时间内理不出头绪。
鉴于我曾经使用过相当一段时间的Hspice，于是我向他们提供了一份简单而明了的handbook来帮助他们学习，本来是准备借助一个具体运放的设计例子，逐步完善成为一份case by case的教程，但由于工作比较浩大，加之时间的关系，一直难以完成，愈拖愈久，在几个朋友的劝说下，与其等其日臻完善后再发布，不如先行发布在逐步完善，以便可以让更多的朋友及早使用收益。
本文虽通过网络发表，但作者保留全部的著作权，转载时务请通知本人。
由于水平的有限，讨论范围的局限及错误不可避免，恳请读者指正。
联系方式为e-mail: nkchenliy@。
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 Mo del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Mod el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_Chinese Hspice avant中文手册系列(二)
1。
PROBE
限制后分析输出到变量――这些变量被指定
在.PROBE， .PRINT， .PLOT， 和 .GRAPH语句中。缺省情况下Star-
Hspice输出所有的电压和功率电流到另外的变量，这些变量列
在.PROBE/.PRINT/.PLOT/.GRAPH中。使用PROBE大大地减少了仿真
输出文件的大小。
选项关键字总结
表2－4：列出的是.OPTION语句的关键字，按他们典型的使用分组。 一般的控制选项的说明如下表。对所列的每种分析类型的选项的说明，参看那一章，分析 类型。
在本章结尾“控制选项缺省值比较”中，提供一个列表的选项的缺省值。
一般控制.OPTION关键字的说明
一般控制选项的说明如下。说明按照关键字的字母顺序排列。参看瞬态分析，DC分析，
量。
2 开启SPICE-type绘图，在其中一个不同的刻度和坐标轴在每次绘制
变量的时候被创建。
此选项在图像数据POST处理时无效。
POST=x
开启仿真结果存储，为使用AvanWaves图形接口和其他方法分析。
POST=2以ASCII格式保存结果。POST=1以二进制保存结果。设置
POST选项并使用.PROBE语句以规定那个数据你想要保存。缺省值＝
（CPTIME＝x）产生终止。缺省值＝2（秒）。此缺省值正常情况下足够
短的打印输出和绘图。
LIST，VERIFY 产生一个将要被打印的输出数据的元件摘要列表。计算元件的有效的字节
和关键的值。LIST被BRIEF所禁止。VERIFY是LIST的一个别名。
MEASDGT=x 在列表文件和.MEASURE输出文件（.ma0，.ma0，.ms0，等等）中，用
一般，当没有赋予一个值时选项的缺省值为0（关），要么使 用.OPTIONS<opt>=<val>或简单地语句选项不赋值：.OPTIONS<opt>。Option缺省值在此 节选项说明中被语句。
hspiceD使用手册
hspiceD使用手册一、HSPICE基础知识 (2)二、HSPICED的使用 (3)1．选择仿真环境 (3)2．确定model库 (3)3．加载激励 (5)4．Choose Analyses (8)三、HSPICED的注意事项 (9)1．HSPICES的state用于HSPICED需注意 (9)2．HSPICE仿真速度快造成卡机的问题 (10)一、HSPICE基础知识Avant!Start-Hspice现在是Synopsys公司的电路仿真工具，是目前业界使用最广泛的IC设计工具，甚至可以说是标准。
hspice和Spectre这两种仿真器每种都有两个接口，就是hspiceD 和hspiceS(hspice Direct,和hspice Socket)，以及spectre和spectreS(Spectre Direct,和spectre Socket)。
"Socket"接口是仿真器的一个比较老的接口。
因为在过去，很多仿真器没有强大的参数化语言，所以Cadence工具所做的就是使用cdsSpice （这个工具有强大的宏语语言，但实际上是一个比较脆弱的仿真器）来充当仿真器。
所有的网表都用cdsSpice的宏语言生成，然后再翻译成目标仿真器的语言——不保留任何参数化的东西。
这种方法是可行的，但是我们没有办法使用主流仿真器的所有特征。
大约1999年，以IC443为例，引入了"direct"接口的概念，我们就去掉了中间手段而直接用相应的语言生成网表。
这样更快，更有效，并且给出了更强大的读取主流仿真器的接口。
"Direct"接口的仿真工具输出的网表可读性更好，可以在只读模式下仿真，能够执行更高级的运算等等，所以在两大EDA工具提供商的仿真器中，hspiceD和spectre是优选。
我们根据书籍对电路的计算和估算都采用Level 2的MOS Model,与实际的Level 49和Mos9 、EKV等Liabrary不同，这些model要比Level 2的Model复杂得多，因此Designer使用Hspice、Spectre等工具进行仿真，以便得到精确的结果，是必须的。
hspice使用指南
Sources: Dependent
• Dependent Sources (Controlled Elements)
– High level of abstraction
• Used for behavioral modeling and to simplify circuit descriptions • Faster execution time
Node Naming Conventions
• Node and Element Identification
– – – – – Either names or numbers (e.g. n1, 33, in1, 100) Numbers: 1 to 99999999 (99 million) Nodes with number followed by letter are all the same (e.g. 1a=1b) 0 is ALWAYS ground Global vs local Don‘t begin with a ? May contain: + - * / : ; $ # . [ ] ! < > _ % (not recommended) May NOT contain: ( ) , = ?<space> Ground may be either 0, GND, or !GND
Pulse value parameters defined in the .PARAM statement.
Independent Transient Sources: PWL
• Piecewise Linear
(Vol. 1, p. 4-8)
PWL t1 v1 <t2 v2 t3 v3...> <R <=repeat>> <TD=delay> PWL (t1 v1 <options>) PWL t1 I1 <t2 I2...> <options>
Hspice使用指南
出现这样一个幅频曲线图,纵坐标是 db(分贝),横坐标是 Hz(赫兹), {这里 20x 代表 20M, 其余单位均与实际中相同,如 10 千就是 10k},
懂模拟电路的人可以发现,运放的幅频特性曲线不应该是这样的.的确,运放的幅频特性 曲线应该是缓降的.这是因为总坐标虽然以对数坐标来显示,但横坐标还是线性坐标.这时可 以用鼠标右击横坐标,会出现一个 set logarithmic scale 选项,这就是把坐标设置成对数坐标.
电源值用法举例： i. Vin in gnd 1.5 节点in与地gnd之间接1.5V电压源Vin。 ii. Vin in gnd 1.5 AC 1 SIN(0 1 1MEG) 电压源Vin接在节点in与地gnd之间，直流值为1.5V；交流振幅为1V，初始相位为0；瞬态电 压源为频率是1兆、直流偏置为1V的正弦电压源。 iii. Vin in gnd PWL(0 0 0 10ns 7 20ns 7 30ns 0 40ns) 电压源Vin接在节点in和地gnd之间，波形如下：
1. 电阻、电容、电感、互感
Rxxxxxxx n1 n2 电阻值 Cxxxxxxx n1 n2 电容值 Lxxxxxxx n1 n2 电感值 Kxxxxxxx Lyyyyyyy Lzzzzzzz 耦合系数 上述语句中，R开头表示电阻名，C开头表示电容名，L开头表示电感名，K开头表示互感名。 n1与n2为表示连接电阻或电容或电感两端的端点名。三者的基本单位是欧姆、法拉、亨利。 Example： R1 a b 100 C20 c d 200f 该例子表示a节点与b节点之间有一个阻值为100Ω的电阻R1，节点c和d之间有一个200FF的 电容C20。
Hspice使用指南傻瓜版
Hspice使用指南安装1. 安裝Hspice 2009.09 和Spiceexplorer 2009.092. 產生License 檔案(Hspice and Spiceexplorer)到"keygen" 的目錄下執行LicGen.exe2.1 按"Open" 開啟"Synopsys.lpd"檔案2.2 在"Select Host ID" 選擇"Any"勾選"Use Daemon"並在"Select Daemon ID" 選擇"Disk"2.3 按"Generate" 後會出現一個視窗"Generated License"，按Save，將檔名儲存為"license.dat"2.4 複製此"license.dat" 到目錄"C:\synopsys\Hspice_C-2009.09\" 下3. 啟動License (Spiceexplorer)複製"lm" 目錄到"C:\synopsys\Hspice_C-2009.09\" 下，進入"lm" 目錄執行"lmtools.exe"下面的地方要注意一下打开后跟着图片进行选择看到黄色的successful就是软件licence装好了，应该就可以用了下面开始写sp文件，以群里面那个sp文件做下范例cmosinverter标注.pdf改好以后下一步选择如图所示项目生成.lis文件完成此步骤后，存储目录下会多出一个接下来进行仿真，打开仿真界面然后此窗口自动关闭后打开edit ll，如果内容有误，会有error这样的字眼，根据提示做修改，改好再按照前面的步骤重新做一遍无报错后，继续往下走打开图形查看器选择文件路径，只能放在C盘下面，其他路径找不到选好会弹出如下窗口步骤3双击后会出现如下的图然后要作业里面的其他图如下为第二张图页面上的图很多了，要出第三张图，我不太会，就只能先把sp关掉再打开一次再打开一次SP，方法前面的步骤里有出来第三张图完成。
Hspice中文简要手册
Hspice中⽂简要⼿册Hspice语法⼿册天津⼤学电信学院陈⼒颖Preface最初写作本⽂的⽬的是希望提供⼀份中⽂版的Hspice⼿册从⽽⽅便初学者的使⽤，本⽂的缘起是⼏位曾经⼀起⼯作过的同事分别进⼊不同的新公司，⽽公司主要是使⽤Hspice，对于已经熟悉了Cadence的GUI界⾯的使⽤者转⽽⾯对Hspice的⽂本格式，其难度是不⾔⽽喻的，⽽Hspice冗长的manual（长达2000页以上）更让⼈在短时间内理不出头绪。
鉴于我曾经使⽤过相当⼀段时间的Hspice，于是我向他们提供了⼀份简单⽽明了的handbook来帮助他们学习，本来是准备借助⼀个具体运放的设计例⼦，逐步完善成为⼀份case by case的教程，但由于⼯作⽐较浩⼤，加之时间的关系，⼀直难以完成，愈拖愈久，在⼏个朋友的劝说下，与其等其⽇臻完善后再发布，不如先⾏发布在逐步完善，以便可以让更多的朋友及早使⽤收益。
本⽂虽通过⽹络发表，但作者保留全部的著作权，转载时务请通知本⼈。
由于⽔平的有限，讨论范围的局限及错误不可避免，恳请读者指正。
联系⽅式为e-mail: nkchenliy@/doc/8c25e913f18583d049645911.html 。
⽬录⼀、HSPICE基础知识 (2)⼆、有源器件和分析类型 (3)三、输出格式和⼦电路 (4)四、控制语句和OPTION语句 (6)五、仿真控制和收敛 (7)六、输⼊语句 (8)七、统计分析仿真 (9)天津⼤学电信学院陈⼒颖2006年２⽉⼀、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。
Hspice教程
第一章概论§1.1 HSPICE简介随着微电子技术的迅速发展以及集成电路规模不断提高，对电路性能的设计要求越来越严格，这势必对用于大规模集成电路设计的EDA工具提出越来越高的要求。
自1972年美国加利福尼亚大学柏克莱分校电机工程和计算机科学系开发的用于集成电路性能分析的电路模拟程序SPICE（Simulation Program with IC Emphasis）诞生以来，为适应现代微电子工业的发展，各种用于集成电路设计的电路模拟分析工具不断涌现。
HSPICE是Meta-Software公司为集成电路设计中的稳态分析，瞬态分析和频域分析等电路性能的模拟分析而开发的一个商业化通用电路模拟程序，它在柏克莱的SPICE（1972年推出），MicroSim公司的PSPICE （1984年推出）以及其它电路分析软件的基础上，又加入了一些新的功能，经过不断的改进，目前已被许多公司、大学和研究开发机构广泛应用。
HSPICE可与许多主要的EDA设计工具，诸如Candence,Workview等兼容，能提供许多重要的针对集成电路性能的电路仿真和设计结果。
采用HSPICE软件可以在直流到高于100MHz的微波频率范围内对电路作精确的仿真、分析和优化。
在实际应用中，HSPICE能提供关键性的电路模拟和设计方案，并且应用HSPICE进行电路模拟时，其电路规模仅取决于用户计算机的实际存储器容量。
§1.2 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：!优越的收敛性!精确的模型参数，包括许多Foundry模型参数!层次式节点命名和参考!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!具备蒙特卡罗（Monte Carlo）和最坏情况（worst-case）分析!对于参数化单元的输入、出和行为代数化!具备较高级逻辑模拟标准库的单元特性描述工具!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在HSPICE中电路的分析类型及其内部建模情况如图1.2.1和图1.2.2所示：图1.2.1HSPICE的电路分析类型图1.2.2 HSPICE的内部建模技术集成电路设计中的分析和验证是一种典型的围绕一系列结构的试验和数据管理。
HSpice简明手册
Hspice简明手册Hspice是一个模拟电路仿真软件，在给定电路结构和元器件参数的条件下，它可以模拟和计算电路的各种性能。
用Hspice分析一个电路，首先要做到以下三点：（1）给定电路的结构（也就是电路连接关系）和元器件参数（指定元器件的参数库）；（2）确定分析电路特性所需的分析内容和分析类型（也就是加入激励源和设置分析类型）；（3）定义电路的输出信息和变量。
Hspice规定了一系列输入，输出语句，用这些语句对电路仿真的标题，电路连接方式，组成电路元器件的名称，参数，模型，以及分析类型，以及输出变量等进行描述。
一Hspice 输入文件的语句和格式Hspice输入文件包括电路标题语句，电路描述语句，分析类型描述语句，输出描述语句，注释语句，结束语句等六部分构成，以下逐一介绍：1电路的标题语句电路的标题语句是输入文件的第一行，也成为标题行，必须设置。
它是由任意字母和字符串组成的说明语句，它在Hspice的title框中显示。
2电路描述语句电路描述语句由定义电路拓扑结构和元器件参数的元器件描述语句，模型描述语句和电源语句等组成，其位置可以在标题语句和结束语句之间的任何地方。
（1）电路元器件Hspice要求电路元器件名称必须以规定的字母开头，其后可以是任意数字或字母。
除了名称之外，还应指定该元器件所接节点编号和元件值。
电阻，电容，电感等无源元件描述方式如下：R1 1 2 10k (表示节点1与2间有电阻R1,阻值为10k欧)C1 1 2 1pf (表示节点1与2间有电容C1,电容值为1pf)L1 1 2 1mh (表示节点1与2间有电感L1,电感值为1mh)半导体器件包括二极管，双极性晶体管，结形场效应晶体管，MOS场效应晶体管等，这些半导体器件的特性方程通常是非线性的，故也成为非线性有源元件。
在电路CAD工具进行电路仿真时，需要用等效的数学模型来描述这些器件。
（a）二极管描述语句如下：DXXXX N+ N- MNAME <AREA> <OFF> <IC=VD>D为元件名称，N+和N-分别为二极管的正负节点，MNAME是模型名，后面为可选项：AREA是面积因子，OFF时直流分析所加的初始条件，IC=VD时瞬态分析的初始条件。
hspice使用指南
R1 1 0 100 RC1 12 17 1K TC=0.001, 0 RE1 23 24 R=0.5*RREF•Biblioteka L - Inductors
– Lxxx n1 n2 1val <options>
LSHUNT 23 51 10U LLD1 10 15 1.5U IC=5MA
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Introduction
SPICE means...
Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis
Simulation Goals
Why simulate?
– Verify design objectives – Quickly test the circuit under various operation conditions – Worst-case analysis – Functionality verification for post-layout designs
Independent Transient Sources: Pulse
• Time Varying (Transient)
PULSE v1 v2 <td <tr <tf <pw <per>>>> or PU (v1 v2 <options> ) – Examples
• VIN 3 0 PULSE (-1 1 2ns 2ns 2ns 50ns 100ns) • V1 99 0 PU 1v hiv tdlay tris tfall tpw tper
Hspice实战手册
在开始直流扫描分析之前，Hspice先做DC OP计算，引起直流扫描分析不收敛的原因可能是快速的电压或电流变化，模型的不连续。
解决的方法是：对于电压或电流变化太快，通过增加ITL2来保证收敛，.option ITL2是在直流扫描分析中在每一步允许迭代的次数，通过增加迭代次数，可以在电压或电流变化很快的点收敛。对于模型的不收敛，主要是由于MOS管线性区和饱和区之间的不连续，Newton-Raphson算法再不连续点处进行迭点计算产生震荡，可以通过增减仿真步长值或改变仿真初始值来保证收敛，如：.dc vin 0v 5v 0.1v的直流分析不收敛，可以改为.dc vin 0v 5v 0.2v增大步长值，.dc vin 0.01v 5.01v 0.1v改变仿真的范围。
Hspice实战手册
[ 作者：天津大学电信学院 陈力颖 | 转贴自： | 点击数：671 | 更新时间：2006-3-17 | 文章录入：nkchenliy ]
Perface
最初写作本文的目的是希望提供一份中文版的Hspice手册从而方便初学者的使用，本文的缘起是几位曾经一起工作过的同事分别进入不同的新公司，而公司主要是使用Hspice，对于已经熟悉了Cadence的GUI界面的使用者转而面对Hspice的文本格式，其难度是不言而喻的，而Hspice冗长的manual（长达2000页以上）更让人在短时间内理不出头绪。鉴于我曾经使用过相当一段时间的Hspice，于是我向他们提供了一份简单而明了的handbook来帮助他们学习，本来是准备借助一个具体运放的设计例子，逐步完善成为一份case by case的教程，但由于工作比较浩大，加之时间的关系，一直难以完成，愈拖愈久，在几个朋友的劝说下，与其等其日臻完善后再发布，不如先行发布在逐步完善，以便可以让更多的朋友及早使用收益。本文虽通过网络发表，但作者保留全部的著作权，转载时务请通知本人。由于水平的有限，讨论范围的局限及错误不可避免，恳请读者指正。联系方式为e-mail: nkchenliy@。
hspice简明使用手册
HSPICE简明使用手册水平有限，如有错误请予以改正。
还有很多的功能不太了解，希望大家都来补充完善。
谢谢！大家也可以把一些自己在调试过程中的bug 汇总到一起，给大家作参考。
方便以后少犯这种错误，最好加上为什么错了，如何改正。
我会建立一个名字为our_bugs_go_away的文件夹来放大家调试过程中的bug。
如果你认真看了正文中的红字部分，应该就可以使用hspice的基本功能来实现电路模拟。
附录中会有基本的语法，供大家查阅，不一定很全。
1. 常用文件类型.sp 网表文件输入文件该文件是hspice唯一的输入文件，用网表形式描述电路。
下面会专门讲解该文件的几个基本构成。
.mt0 中存放测试数据输出文件.lis 中存放仿真的过程以及仿真时的错误输出文件2. hspui按钮的作用Open 打开.sp文件Simulate 仿真开始Edit LL 观察.lis文件，debugEdit NL 修改.sp 文件Avanwaves 观察模拟波形Explore 找到模拟中所用文件的文件夹3.AvanWaves 使用用来观察模拟得到的波形3.1 results brower 对话框用来选择要看的是那种分析(tran,dc,ac)的那种波形，双击你要看的波形就可以了。
3.2主面板3.2.1窗口panel# 用来看波形wave list 观察波形的列表3.2.2按钮panels 观察窗口个数控制window 观察窗口显示控制measure 测量控制，有对某点的测量和点到点的测量configuration 不明tools 不明3.3快捷按钮3.3.1 results brower 的开关按钮3.3.2变量运算函数编辑器3.3.3打印3.3.4测量某点坐标3.3.5两点间坐标检测3.3.6窗口显示控制4．.sp 文件介绍对于一个用hspice模拟的电路，一般可以分为两个部分来描述：1 电路单元的.sp文件。
名字多为：unit.sp 比如：nand2g.sp它一种子电路的形式，就像我们电路中的一些小单元或者Verilog中的module，用来调用，。
hspice语法
正弦源：sin vo va freq td damping phasedelay
4. 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
2.MODEL OPTION语句：
SCALE影响器件参数，如：L、W、area，SCALM影响model参数，如：tox、vto、tnom。
五、仿真控制和收敛
Hspice仿真过程采用Newton-Raphson算法通过迭代解矩阵方程，使节点电压和支路电流满足Kirchoff定律。迭代算法计算不成功的节点，主要是因为计算时超过了Hspice限制的每种仿真迭代的总次数从而超过了迭代的限制，或是时间步长值小于Hspice允许的最小值。
4. MEASURE语句：
用于显示用户自定义的变量。
可以采用的句法包括：raise,fall,delay,average,RMS,min,max,p-p等。
5. 参数语句：
用于显示用户自定义的节点电压等表达式。
语法格式：.print tran out_var_name=PAR(‘expression’)
分析的类型包括：直流、交流和瞬态分析。
1.直流分析：
对DC、AC和TRAN分析将自动进行直流操作点（DC OP）的计算，但.TRAN UIC将直接设置初始条件，不进行DC OP的计算。
.DC var1 start1 stop1 inc1 sweep var2 type np start2 stop2
2. 交流分析：
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图 2－3：RC 网络节点 1 和节点 2 电压 反相器的瞬态分析 作为最后一个例子，如图 2－4 所示分析简单的 MOS 反相器的行为：
图 2－4：MOS 反相器电路 1. 输入如下网表数据到一个名叫 quickINV.sp 的文件中。 Inverter Circuit .OPTIONS LIST NODE POST .TRAN 200P 20N .PRINT TRAN V(IN) V(OUT) M1 OUT IN VCC VCC PCH L=1U W=20U M2 OUT IN 0 0 NCH L=1U W=20U VCC VCC 0 5 VIN IN 0 0 PULSE .2 4.8 2N 1N 1N 5N 20N CLOAD OUT 0 .75P .MODEL PCH PMOS LEVEL=1 .MODEL NCH NMOS LEVEL=1 .END 2．输入如下命令运行 StarHspice。 hspice quickINV.sp > quickINV.lis 使用 AvanWaves 去检查反相器 IN 和 OUT 节点的电压波形。波形如图 2－5 所示：
quickAC.st0. 3．使用一个编辑器去看.lst 和.st0 文件以检查仿真的结果和状态。 4．运行 AvantWaves 并且打开.sp 文件。从结果浏览器窗口中选择 quickAC.ac0 文件以观察
波形。显示节点 2 的电压，在 x 轴使用一个对数刻度。 图 z 变化时扫描响应所产生的波形 RC 网络的直流分析
图 2－2 RC 网络节点 2 的频率响应 quickAC.lis 显示了输入网表，详细组成和拓扑图，工作点(operating point)信息和当输入至 1KHz 至 1MHz 变动时的请求表。quickAC.ic 和 quickAC.st0 分别包含一些直流工作点信息 和 Star-Hspice 的运行状态信息。工作点情况可以用作后面的使用.LOAD 语句的仿真运 行。
（slew rate）对补偿间的关系。
理解数据流
Star-Hspice 从许多不同的源接收输入和仿真控制信息。Star-Hspice 能够以诸多便 利的表格输出结构供观察和分析。全部的 Star-Hspice 数据流如图 3－2 所示。
为了 开始设计入口和仿真过程，创建一个输入网表文件。绝大多数原理图编辑器 和网表编辑器支持 SPICE 和 Star-Hspice 层次结构。在 Star-Hspice 运行期间执行输入 文件里规定的分析。Star-Hspice 将存储仿真结果，如果在输出列表文件，或如果规定 了.OPTIONS POST 的一个图形数据文件有请求。如果规定了 POST，将存储完整的电 路解决方案（在稳态，时域(time)或频域）。任何节点电压或支流的结果能被观察到， 或通过高清晰度的图形输出终端或激光打印机绘出。Star-Hspice 有一全套打印和绘图 变量以供观察分析结果。
一个 RC 网络的瞬态分析
作为第二个例子，使用图 2－1 所示的同一个 RC 网络运行瞬态分析，但是增加了一 个脉冲源到 DC 和 AC 源。
1．输入如下相当的网表到一个名叫 quickTRAN.sp 的文件中。 A SIMPLE TRANSIENT RUN .OPTIONS LIST NODE POST .OP .TRAN 10N 2U .PRINT TRAN V(1) V(2) I(R2) I(C1) V1 1 0 10 AC 1 PULSE 0 5 10N 20N 20N 500N 2U R1 1 2 1K R2 2 0 1K C1 2 0 .001U .END 注释：V1 源规范增加了一个脉冲源。脉冲源的语法和其他类型的电源在第五章，“使
第一章 Star-Hspice 介绍
Star-Hspice 优化仿真电路仿真器试 Anvant!公司的工业级的电路分析软件，用以电子 电路的稳态、瞬态及频域的仿真和分析。该软件可以精确的仿真、分析、优化从直流到高 于 100GHz 频率的微波的电路。
Star-Hspice 是理想的电路单元设计和模型处理的工具，也是信号完整性和传输线分析 的选择工具。
被 Star-Hspice 仿真的电路的大小局限于计算机所使用的虚拟内存。Star-Hspice 软件对 接口可用于各式各样设计框架的各种计算机平台作了优化。
Star-Hspice 的特征
图 1－1：Star-Hspice Design Feature Star-Hspice 与绝大多数 SPICE 的变种相兼容，并有如下附加的特征： ◆ 优秀的收敛性 ◆ 精确的模型，包括许多加工模型 ◆ 层次节点命名参考 ◆ 对模型和电路单元的最优化，在 AC，DC 和瞬态仿真中，带有递增和同步的多参数
第二章开始
此章的例子向你显示如何运行 Star-Hspice 去执行一些简单的分析。 此章包括如下例子： ◆ 一个 RC 网络的 AC 分析 ◆ 一个 RC 网络的瞬态分析 ◆ 一个反向器（inverter）的瞬态分析
一个 RC 网络的 AC 分析
图 2－1：如图所示为一个有 DC 和 AC 源的简单的 RC 网络。电路包含两个电阻，R1 和 R2，电容 C1 和电源 V1。节点 1 接在电源正端和 R1 之间。节点 2 处 R1、R2 和 C1 连在一起。Star-Hspice 接地端总是节点 0。
Star-Hspice 程序有一个文本命令行接口。例如，在 UNIX shell 提示符下，或在 DOS 命令行下输入 hspice 命令，文件名，和希望的选项程序就执行，也可以在窗口界 面环境下点击几下图标来完成。你能让 Star-Hspice 程序仿真输出出现在一个输出列表 文件中或一个图像数据文件中。Star-Hspice 创建标准的输出文件去说明初始的情况 （.ic 为扩展名）和输出状态（.st0 为扩展名）。另外，Star-Hspice 创建不同的输出文 件以响应使用者自己定义的输入选项——例如，一个<design>.tr0 文件以响应一 个.TRAN 瞬态分析状态。 AvanWaves 输出显示和分析程序有一个图形用户接口。在不同的 AvanWaves 窗口用鼠 标选择命令和选项去执行 AvanWaves 操作。参考 AvanWaves 使用者指导，会有使用 AvanWaves 的介绍。
图 1－2:Star-Hspice 电路分析类型
图 1－3:Star-Hspice 模型技术 集成电路级和系统级的仿真需要组织结构的计划和晶体管模型与子电路(Subcircuit)间的 交互作用。工作于小型电路的方法或许有太多的局限性，当它被应用于高级仿真。
你可以构建仿真电路和模型去使用如下的 Star-Hspice 特征。 ◆ 清楚的包含文件——.INC 语句。
优化。 ◆ 带解释的 Monte Carlo 和极坏设计支持
◆ 可参数化单元的输入输出及行为算术描述（algebraics） ◆ 有对高级逻辑仿真器校验库模型的单元特征化工具 ◆ 对 PCB 板，多芯片，包装，IC 技术的几何损耗耦合传输线 ◆ 离散部件，针脚，包装和销售商 IC 库 ◆ 来自于多重仿真的 AvanWaves 交互式波形图和分析
仿真过程纵览
图 3－2：Star-Hspice 数据流一览
图 3－3 是 Star-Hspice 仿真过程的图表。以下一节内容总结一个典型仿真过程。
图 3－3：Star-Hspice 仿真过程
本章包括下列内容： ◆ Star-Hspice 应用 ◆ Star-Hspice 特点
Star-Hspice 应用
Star-Hspice 有着无与伦比的优势用于快速精确的电路和行为仿真。它使电路级性能分 析变得容易，并且生成可利用的 Monte Carlo、最坏情况、参数扫描（sweep），数据表扫 描分析，而且还使用了最可靠的自动收敛特性。Star-Hspice 是组成全套 Avant！工具的基 础，并且为那些需要精确的逻辑校验和电路模型库的实际晶体管特性服务。
◆ 多点（Multipoint）－一组分析（单点）扫描为每个值在一个外部环（多点）扫描 处被执行。
以下是多点实验的例子： ◆ 过程变化－Monte Carlo 或最坏情况模型参数变化 ◆ 元件变化（element variation）－Monte Carlo 或元件的参数扫描 ◆ 电压变化－VCC，VDD 和衬底电源变化 ◆ 温度变化－设计温度的灵敏度 ◆ 时间（timing）分析－基本时间，抖动（jitter）和信号完整性分析 ◆ 参数最优化－平衡复杂的约束关系，如对于仿真电路速度对功率或频率对转换率
hspice quickAC.sp > quickAC.lis 当运行完成 Star-Hspice 显示： >info: ***** hspice job concluded 接下来的一行显示使用的实时时间，使用者时间和分析所需的系统时间 如下的新文件出现在你的运行目录下： quickAC.ac0 quickAC.ic quickAC.lis
◆ 清楚的包含文件——.OPTION SEARCH=’lib_directory’ ◆ 对器件和模型的算术和参数——.PARAM 语句 ◆ 参数库文件——.LIB 语句 ◆ 自动的模型选择器——LMIN，LMAX，WMIN，WMAX 模型参数 ◆ 参数扫描——SWEEP 分析语句 ◆ 统计分析——SWEEP MONTE 分析语句
检查仿真结构
图 2－1：图示为仿真试验的程序结构
图 3－1：仿真编程结构 复杂设计的分析和验证通常组织一系列的实验来完成。这些试验是简单的扫描和 复杂的 Monte Carlo，最优化及设置和建立和保持异常情况（setup and hold violation） 分析，分析 DC、AC、以及瞬态情况。 对每个仿真实验，必须规定容许范围（tolerances）和极限情况以达到希望的目 的，例如，最优化或中心设计（optimizing or centering a design）。 每个实验的一般考虑的因素是过程，电压，温度和寄生参数（parasitize）。 两个词用来说明使用 Star-Hspice 的实验方法： ◆ 单点（Single point）－一个单点实验就是能够产生一个单一结果或一组单一输出数 据的简单的程序