完整版HSPICE与CADENCE仿真规范与实例
(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。
cadence仿真流程
Poqi0552002-7-10开始在Allegro中准备好进行SI仿真的PCB板图转换IBIS库到dml格式并加载给器件加载对应模型定义板子的地线、电源电压调整PCB板叠层结构满足阻抗要求设置仿真参数用探针(Probe)指定仿真信号线生成仿真结果报告、设定报告包括的参数提取电路拓扑结构更改不同的电路条件重复仿真仿真结果分析电气约束规则的定义结束Cadence 仿真步骤第一章 在Allegro 中准备好进行SI 仿真的PCB 板图1)在Cadence 中进行SI 分析可以通过几种方式得到结果:z Allegro 的PCB 画板界面,通过处理可以直接得到结果,或者直接以*.brd 存盘。
z 使用SpecctreQuest 打开*.brd ,进行必要设置,通过处理直接得到结果。
这实际与上述方式类似,只不过是两个独立的模块,真正的仿真软件是下面的SigXplore 程序。
z 直接打开SigXplore 建立拓扑进行仿真。
2)从PowerPCB 转换到Aleegro 格式在PowerPCb 中对已经完成的PCB 板,作如下操作:在文件菜单,选择Export 操作,出现File Export 窗口,选择ASCII 格式*.asc 文件格式,并指定文件名称和路径(图1.1)。
图1.1 在PowerPCB 中输出通用ASC 格式文件图1.2 PowerPCB 导出格式设置窗口点击图1.1的保存按钮后出现图1.2 ASCII 输出定制窗口,在该窗口中,点击“Select All ”项、在Expand Attributes 中选中Parts 和Nets 两项,尤其注意在Format 窗口只能选择PowerPCB V3.0以下版本格式,否则Allegro 不能正确导入。
3)在Aleegro 中导入*.ascPCB 板图在文件菜单,选择Import 操作,出现一个下拉菜单,在下拉菜单中选择PADS 项,出现PADS IN 设置窗口(图1.3),在该窗口中需要设置3个必要参数:图1.3 转换阿三次文件参数设置窗口i.在的一栏那填入源asc 文件的目录ii. 在第二栏指定转换必须的pads_in.ini 文件所在目录(也可将此文件拷入工作目录中,此例) iii.指定转换后的文件存放目录然后运行“Run ”,将在指定的目录中生成转换成功的.brd 文件。
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 。
THANKS
[ 感谢观看 ]
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。
cadence运放仿真-35页PPT文档资料
其它有关的菜单项(1)
Tools/Parametric Analysis
它提供了一种很重要的分析方法——参量分析的方法, 也即参量扫描。可以对温度,用户自定义的变量variables 进行扫描,从而找出最合适的值。
2019/11/14
其它有关的菜单项(2)
Outputs/To be plotted/selected on schematic
2019/11/14
Calculator的使用
Calculator是 一个重要的数 据处理工具, 可以用来仿真 电源抑制比, 相位裕度,共
模抑制比
2019/11/14
其它有关的菜单项(3)
Results菜单
2019/11/14
模拟结果的显示以及处理
在模拟有了结果之后, 如果设定的output有 plot属性的话,系统 会自动调出waveform 窗口,并显示outputs 的波形,如左图
Sweep Variable: Frequency Sweep Range :1 Hz~100M Hz 仿真完成后,点击 Result -> Direct Plot -> AC Gain&Phase 查看运放的幅频特性和相频特性
2019/11/14
仿真结果
该运放直流增益为80.9dB,单位增益带宽为82M Hz, 相位裕度为67.32deg。
2019/11/14
Analog Design Simulation菜单介绍
Session菜单
Schematic Window Save State Load State Options Reset Quit
回到电路图
2019/11/14
(完整版)HSPICE与CADENCE仿真规范与实例..
(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。
HSPICE仿真课件
2013-11-04
13
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
23
HSPICE的语句 使用子电路
2013-11-04
24
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
hspice仿真课件
• 点击Setup->Model Libraries..,进行如下设置:模型文件 为TSMC035/models/fp1/mm0355v.l(注意文件后缀名是字 母l,而不是数字1)
• //这里也不是上一节课中所选的模型文件
•
•
选择需要查看的信号:Outputs->To Be Plotted>Select On Schematic,在Schematic原理图中 点击2个Pin的连线(线会变颜色)。 运行仿真:选择Analyses->Choose下的tran, 设置Step1为1n,Stop1为30n,数字与n之间没 有空格,点击OK。单击Virtuoso Analog Design Environment窗口右边 Run simulation,即可得 到仿真波形图。点击工具栏的Axis---strips 将 输入输出分开。
• ADE环境下设置好仿真参数,导出netlist 修改该netlist,PSF=2改为POST=2
• 在Analog Design Environment下导出netlist文件, 如上图所示选择Simulation->Netlist->Create会把 网表信息保存到intput.ckt文件中
注意 • Hispice 仿真时,添加或修改路径时有dfII 是大写i ,不是1或L • Hispice 仿真时,Setup->Model Libraries.., 进行设置,模型文件为 TSMC035/models/fp1/mm0355v.1和 Spectre 仿真所用到文件不一样
hspice单独运行+ cscope/spice explorer
• 如上保存网表信息到inv_test.sp文件中
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。
Cadence和Hspice详细介绍
Cadence 和Hspice 详细介绍
本文为大家带来两款EDA 软件:Cadence 和Hspice 的介绍。
Cadence 介绍
Cadence 是一个大型的EDA 软件,它几乎可以完成电子设计的方方面面,包括ASIC 设计、FPGA 设计和PCB 板设计。
Cadence 在仿真、电路图设计、自动布局布线、版图设计及验证等方面有着绝对的优势。
Cadence
包含的工具较多几乎包括了EDA 设计的方方面面。
Cadence 的底层软件
Cadence 的底层软件有下面这些:
逻辑设计规划器
这是用于设计早期的规划工具。
其主要用途是延时预测、生成供综合工具使用的线路负载模型。
这个工具是用来在物理设计的早期象逻辑设计者提供
设计的物理信息。
Hspice电路仿真教程ppt
模型说明举例:
上华模型之一(见)
……
控制卡
控制卡是输入文件的命令部分,告诉 要进行哪些操作和运算,并给出相关的 参数——如分析方式、输出的变量等。 其内容主要包括选项语句()、分析命令 语句、输出控制语句几类。这些语句格 式的共同特点是都由保留字引导,后面 跟随相应的参数,在保留字前要加“.”
控制卡
例:对前面反相器链电路的直流工作点分 析。
控制卡——直流分析
:
扫描: 变量扫描 <变量扫描>···
扫描: < >(十进位)(倍频)(线 性)=(列表)
-单位范围内的点数(依而定)。后的变量可 是电压、电流或温度等变量。
例:
. 描:
对前面反相器链的直流特性扫
...
(从到,步长) …
直流分析举例
例:分析反相器链的直流传输特性和工作点 ……
展的性能分析
的样子
是一个在 窗口中运行的程序,无图形化界面; 的输入网单文件是一个有特定格式的纯文本文 件——可在任意的文本编辑工具中编辑; 的输出也是一系列纯文本文件,根据不同分析 要求,输出不同扩展名的文件。如: 等。
的样子
的运行: 在运行之前,应该首先登录到工作 站上,并确保你的使用的权限和环境变量已设 好。 打开一个“终端”窗口,然后进入到你的工作 目录下。输入行命令运行。 有两种工作模式:提示行模式和非提示行模式
<(> < < < <>>>> <)> 是初始值,是峰值,是上升延迟时间,是上升时间常数, 是下降时间常数。
完整的网表部分举例
前面反相器链的网表: ……
() ……
模型卡
模型卡中列出了一系列元件的类型,并给出了各 类型元器件的有关参数,对于不同类型的元件,参数 的集合有不同的内容。一个模型对应于一类元件,不 同的元件可以对应同一模型,其中各元件间的参数值 可能不同,但参数集是一样的,一般值相同的参数的 值在模型说明中给出。模型卡的语句是一条条引导的 模型说明语句。每个模型有一个名字。
精选cadence运放仿真资料
分析类型介绍
Tran分析:时间与电路参数的关系
(瞬时分析)
DC分析: 电压与电路参数的关系
(直流分析)
AC分析: 频率与电路参数的关系
(交流分析)
6/27/2019
三、模拟仿真的设置(重点)
Composerschamatic界面中的 Tools → Analog Environment项可以 打开Analog Design Environment 窗口, 如右图所示。
6/27/2019
Analog Design Simulation菜单介绍
Session菜单
Schematic Window Save State Load State Options Reset Quit
回到电路图
6/27/2019
保存当前 所设定的 模拟所用 到的各种
参数
加载已 经保存 的状态
cdsSpice hspiceS spectre等
设置模拟 时的温度
设置库文件 的路径和仿
真方式
设置仿真的 环境
(后仿真时 需设置)
6/27/2019
Analyses菜单
选择模拟类型。Spectre 的分析有很多种,如右图, 最基本的有
tran(瞬态分析) dc(直流分析) ac(交流分析)。
6/27/2019
相位裕度与负载电容的关系曲线仿真
1、设置相位裕度输出,点击Outputs ->Setup
其中运用了Candence函数PhaseMargin
6/27/2019
相位裕度与负载电容的关系曲线仿真
2、点击Tools-> Parametric Analysis设置负载电容的扫描范 围和扫描步长,其中Range Type选择From/To,Step Control选择Linear Steps
HSPICE仿真
.plot dc -I(vds)
.probe *model .lib ‘. /ms018_v1p4.lib’ tt .end
三. .GLOBAL 语句
一般形式:.GLOBAL node1 node2 node3… node1… Global nodes, such as supply and clock names, override local subcircuit definitions
W: MOSFET 的沟道宽度,缺省值为DEFW。
AD: 漏扩散区面积 AS: 源扩散区面积
PD: 漏结的周长
PS: 源结的周长 NRD: 用以计算漏极寄串联电阻的源扩散区等效方块数。
RDC: 漏极与连线的接触电阻。 RSC: 源极与连线的接触电阻。 OFF: 表示在进行直流分析时在器件上不加初始条件,缺省值为 ON。这个规定不适用于耗尽型器件。 M: 多重MOSFET 模拟时的倍增因子,这个因子将对MOSFET 的 沟道宽度、二极管反向漏电、结覆盖电容和寄生电阻发生 影响,缺省值为1.0。 vbs: MOSFET 衬底与源极之间的初始电压。 vds: MOSFET 漏极与源极之间的初始电压。 vgs: MOSFET 栅极与源极之间的初始电压。 DTEMP: 元件温度与电路温度之间的差额,缺省值为0.0。 GEO: 在ACM=3 的情况下源漏分配选择设置。 DELVTO: 零偏压下的阈值电压漂移量,缺省值为0.0。
瞬态分析结果.tr#+
瞬态分析测量结果.mt# 直流分析结果.sw#+ 直流分析测量结果.ms# 交流分析结果.ac#+
交流分析测量结果.ma#
二. 输入网表文件
1.写输入网表文件的规则
1)输入网表文件的第一个语句必须是标题行 2)最后一个语句必须是.END语句 3)标题行和.END语句之间的语句次序是随意的,除非是续行 (行首有“+”的行)必须接在要接下去的行后面 4)注释行可加在文件中的任何地方。
Cadence hspice教程
12.Wire(Wide) [
s c 13.Wire Name 14.Pin 15.Cmd Options 16.Repeat l p
4.Zoom out by 2
5.Stretch 6.Copy
7.Delete
8.Undo 9.Property 10.Instance
2019/2/13
Del
q i
2019/2/13
共88页
25
tran(瞬态分析)
2019/2/13
共88页
26
dc(直流分析)
dc(直流分析)可以在 直流条件下对 temperature,Design Variable,Component Parameter,Model Parameter进行扫描仿真 举例:对温度的扫描(测 量温度系数) 电路随电源电压变化的 变化曲线等
举个例子:标识3db的点,我们用到的表达式如下: bandwidth(VF(“/Out),3,“low”)。
需要注意的是:表达式一般都是通过计算器(caculator)输入的。Cadance 自带的计算器功能强大,除了输入一些普通表达式以外,还自带有一些特殊 表达式,如bandwidth、average等等。
3、View则包含多种类型,常用的有schemetic,symbol, layout,extracted,ivpcell等等 ,新建Cellview要注意选择 View的类型。
2019/2/13
共88页
12
Tools菜单
在Tools菜单下,比较常 用的菜单项有 Library Manager Library Path Editor Technology File Manager
cadence仿真解读
2019/2/25
Variables菜单
包括Edit等子菜单项。 可以对变量进行添加、 删除、查找、复制等操 作。变量variables既可 以是电路中元器件的某 一个参量,也可以是一 个表达式。变量将在参 量扫描parametric analysis时用到。
2019/2/25
其它有关的菜单项(1)
2019/2/25
常用analoglib库的元器件
器件 Cell 名称 pnp管 pnp
电阻
电容 电感 NMOS PMOS npn管
2019/2/25
res
cap ind nmos4 pmos4 npn
地
直流电压源 直流电流源 方波发生源 可编程方波发 生源 正弦波发生源
gnd
vdc idc vpulse vpwl vsin
2019/2/25
五、运算放大器仿真实例
1、电路图的输入(共模反馈型运放),如下 图所示:
2019/2/25
2、建立Symbol图
2019/2/25
3、仿真电路图示意
2019/2/25
4、运放小信号仿真示例
电源电压Vdc=3.3 V; 交流信号源acm=1 V; 负载电容Cload=5p F; 采用Spectre分析方式,选择交流分析(ac),设置如下: Sweep Variable: Frequency Sweep Range :1 Hz~100M Hz 仿真完成后,点击 Result -> Direct Plot -> AC Gain&Phase 查看运放的幅频特性和相频特性
退出
2019/2/25
Setup菜单
Setup菜单
Hspice电路仿真教程PPT课件
Basic algorithm scheme of SPICE tools are similar, however the control of time step, equation solver and convergence control might be different.
.
5
Spice Overview
子电路使用举例
下面是由前面举例的CMOS反相器组成的 三级反相器链网表:
……
.global vdd
.SUBCKT INV IN OUT wn=1.2u wp=1.2u IN
1
Mn out in 0 0 NMOS W=wn L=1.2u
Mp out in vdd vdd PMOS W=wp L=1.2u
.
16
Hspice的输出
输出文件:一系列文本文件 *.ic :initial conditions for the circuit *.lis :text simulation output listing *.mt0,*.mt1… :post-processor output for MEASURE
Spice tools available: SBTSPICE, HSPICE, Spectre, TSPICE, Pspice, Smartspice ...
Most of the SPICE tools are originated from Berkeley’s SPICE program, therefore support common original SPICE syntax
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
电路模拟实验专题实验文档一、简介Simulation Program With Integrated Circuit)仿真模拟,SPICE(本实验专题基于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从1V变化到3V,步长为0.5V;V从0V变化到5V,步长为DSGS0.2V;输出以V为参量、I与V之间关系波形图。
DSGSD*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。
程序中可以知道spice电路描述的主要组成部分。
从这个简单的spice 标题和电路结束语句(1)在输入的电路描述语句中输入的第一条语句必须是标题语句,最后一条必须是结束语句。
在本例中,←标题*Output Characteristics for NMOS……. ……结束语句←.end2电路描述语句)(器件模型等描述,另激励源、电路描述语句描述电路的组成和连接关系,包括元器件、外,如果电路是层次化的,即包含子电路,电路描述部分还包括子电路描述(。
).subckt元器采用不同的关键字作为元件名的第一个字母,要根据类型,在描述元器件时,NMOS件关键字见下表。
如本例中,管的描述为:M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u表示的意思为:元器件关键字x D G S B 模型名宽=xx 长=xx其中D:漏结点;G:栅结点;S:源结点;B:衬底结点。
器件模型描述电路中所使用的器件的spice模型参数,语句为.model。
如在本例中,.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7其中MNMOS为模型名,以便在元器件调用时使用,NMOS为模型的关键字。
元器件类元器件关键电R电C电L二极D双极型晶体NPPNQN沟或P沟结型场效应晶体管JMOS场效应晶体管N型或P型M场效应晶体管GaAsB电压控制开关S电流控制开关W互感K激励源说明供激励用的独立源和受控源,比如: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,等等。
(3)分析类型描述语句分析类型描述语句说明对电路进行何种分析。
比如,直流工作点(.op),直流扫描分析(.dc),交流分析(.ac),噪声分析(.noise),瞬态分析(.tran)等等。
(4)控制选项描述语句控制选项用于描述spice仿真时的相关控制选项,一般在.option内进行设置,另外还有打印及输出控制选项(.print、.plot、.probe)等等现将整个spice程序例子标注如下:*Output Characteristics for NMOS ←标题←M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u 元器件描述(模型名为MNMOS的场效应MOS管M1,漏结点2、栅结点1、源结点0、衬底结点0 ,栅宽5um,栅长1um)VGS 1 0 1.0 ←激励源描述(连接在1和0结点之间的1V独立电压源)←VDS 2 0 5 激励源描述(连接在2和0结点之间的5V独立电压源)分析类型描述,直流工作点分析←.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5←分析类型描述,直流扫描分析从1V变化到3V,步长为0.5V;V(GS V从0V变化到5V,步长为0.2V)DS←控制选项描述,打印声明.plot dc -I(vds)←控制选项描述,打印输出.probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U ←器件模型描述,定义模型名为MNMOS的NMOS类型的模型+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7←结束语句.end三、Hspice电路仿真(1+3)HSPICE的输入网表文件通常为.sp文件,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等,输出文件有运行状态文件.st0和输出列表文件.lis在每次hspice运行后均有出现,其他的输出文件视spice程序中选择的分析类型而出现,并且可以在波形显示工具中显示,如Avanwaves、cosmos scope等。
输入spice网表(程序)文件和库输入文件能够由一个线路网表转换器或用一个文本编辑器产生。
1.写输入网表文件的规则输入网表文件的第一个语句必须是标题行,最后一个语句必须是.END语句,它们之间的语句次序是随意的,除非是续行(行首有“+”的行)必须接在要接下去的行后面。
注释行以*打头,可加在文件中的任何地方。
2. 输入文件的编辑(a)HSPICE 采用自由格式输入。
语句中的域由一个或多个空格,一个Tab,一个逗号,一个等号或一个左/右圆括号分开。
(b)除UNIX 系统中的文件名外,不予区分大写或小写字母。
(c)每行语句长度限于80 个字符以下。
(d)一个语句如在一行写不下,可以用续号继续下去。
续行以“+”作为第一个非数值、非空格字符。
(e)输入网表文件不能被“打包”,也不能被压缩。
输入网表文件中不要采用特殊的控制字符。
(f).图3-1 Hspice的模拟流程1、工具的使用Hspice可以采用命令行或图形界面的方式执行,命令行的方式如下,hspice <输入文件>不生成lis文件,lis文件的内容打印到屏幕上。
hspice –i <输入文件> -o <输出文件名>生成以输出文件名命名的lis文件。
相对方便的方式是采用图形界面的方式,如下图3-2 hspice仿真图形界面按Simulate执行仿真,之后,采用Avanwaves或Cscope来显示波形,分别如下,图3-3 Avanwaves波形查看软件界面图3-4 Cosmos Scope波形查看软件界面2、基本电路分析下面以下图所示的电路为例子,说明hspice的基本仿真方法。
3-5 一个基本的共源级放大器的例子图偏置为电阻与电流镜负载为电流源,电流源采用电流镜实现,此电路为共源级放大器,结点。
实现的简单偏置。
各结点号已标注在图中,其中GND的默认结点号为02.1直流仿真程序如下,图中电路的直流仿真spice* DC analysis for AMPM1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uR1 3 0 100KCL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0Vin 1 0 DC 5.0.op.dc Vin 0 5 0.1.plot dc V(2).probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U+LAMBDA=0.05 GAMMA=0.57 PHI=0.8.end.op是分析直流工作点的语句。
此语句在进行电路直流工作点计算时,电路中所有电感短路,电容开路。
值得注意的是,在一个HSPICE 模拟中只能出现一个.OP 语句。
是直流扫描分析。
该语句规定了直流传输特性分析时所用的电源类型和扫描极限。
.dc语句可进行在直流分析中,.DC直流参数值扫描a.电源值扫描b.温度范围扫描c.d. 执行直流蒙特卡罗分析(随机扫描)e. 完成直流电路优化f. 完成直流模型特性化.DC 语句具体格式取决于实际应用需要,下面给出了最常用的应用格式:.DC var1 START=start1 STOP=stop1 STEP=incr1在本例中,,.dc Vin 0 5 0.1 。
,步长为0.1V5V输入端的电压源Vin从0V变化到语句可以采用嵌套的形式,比如,.DC.DC var1 START=start1 STOP=stop1 STEP=incr1 var2 START=start2 STOP=stop2 STEP=incr2下面是做温度扫描的例子,.DC TEMP -55 125 101~1.12V区域内是此放大器的高增益区。
下图是此电路的直流扫描结果。
可见在交流仿真2.2spice程序如下,图中电路的交流仿真* AC analysis for AMPM1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uR1 3 0 100KCL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0Vin 1 0 DC 1.07 AC 1.0.op.ac DEC 20 100 100MEG*.plot ac VDB(2) VP(2).probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U.end交流仿真结果2.3瞬态仿真程序如下图中电路的瞬态仿真spice* TRAN analysis for AMP M1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uR1 3 0 100K*CL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0) Vin 1 0 DC 1.07 sin(2 2 100KHz.op.tran .1u 10u*.plot tran V(2) V(1).probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U+LAMBDA=0.05 GAMMA=0.57 PHI=0.8.end大信号瞬态仿真结果:改为小信号时,注意偏置值的选取。