hspice-tutorial
HSPICE入门
HSPICE 入门说明:1. 网上已经有大量有关SPICE如何使用的说明文档,所以本篇不拟详细介绍SPICE的语法,而把重点放在软件的安装和范例上.2. SPICE诸多版本(such as HSPICE,PSPICE,TSPICE,IsSPICE,SPICE2G.6,spice3e,etc)其内核是相同的,它们的语法绝大部分也彼此兼容(注意:也有例外).3. 本文中使用的是SYNOPSYS公司的HSPICE PC版(Hspice_2002.2.2_pc).4. 简单的HSPICE语法请参考<HSPICE使用流程>(与本篇放在同一文夹中).详细的SPICE语法,使用方面的资料放在服务器上,地址: \\Rddomain\规范标准\教材\other5. 后面附有HSPICE安装说明,和BIAS前后的尺寸变换原则.模拟集成电路的仿真工具是众多EDA工具中的一个重要组成部分.模拟电路复杂的性能和多样的电路结构,决定了其对仿真工具的精度,可靠性,收敛性以及速度等都有很高的要求.国际上公认的模拟电路通用仿真工具是美国加利福尼亚大学Berkeley分校开发的SPICE程序,目前享有盛誉的EDA公司的模拟电路工具,都是以SPICE为基础开发的. SPICE-------S imulation P rogram with I ntegrated C ircuit E mphasis.输入ＨＰＳＩＣＥ程序进行分析的电路，由一组元件语句和一组分析控制语句来描述．用元件语句指定电路的拓扑关系和元件值；用分析语句来规定电路的分析类型，模型参数和运行的控制．一．ＨＳＰＩＣＥ语法简介：SPICE可以做直流分析(DC Analysis),交流分析(AC Analysis),瞬态分析(Transient Analysis)等.(一)分析类型.1) .OP计算并打印工作点.2) .DC var1 start1 stop1 incr1 [var2 start2 stop2 incr2]DC 扫描分析.例:.DC Vin 0.25 5.0 0.25$从0.25V到5 V扫描Vin,步长0.25V.DC Vds 0 5 0.1 Vgs 0 5 1$在Vgs分别在0,1,2,3,4,5V这六个电压点上,以步长0.1V从0V到5V扫描Vds..DC TEMP –55 125 25$从-55度到125度以25度的步进扫描TEMP3).AC type npoint fstart fstopAC小信号分析.例:.AC DEC 10 1K 100MEG$Freq.sweep 10 points per decade for 1khz to 100meghz.AC lin 100 1 100hz$linear sweep 100 points from 1hz to 100hz4).TRAN tincr1 tstop1 [tincr2 tstop2……..] [start=val]瞬态分析.例如:.TRAN 1ns 100ns$Transient analysis is made from 0 to 100ns and printed per 1ns.Tran 0.1ns 25ns 1ns 40ns start=10ns$calculation is made every 0.1ns for the first 25ns ,and then every 1ns until 40ns .the printing and plotting begin at 10ns(二) 元件语句1) Rstring n+ n- rval电阻语句,n+表示电阻高电位,n-表示低电位,rval表示电阻值.2) Cstring n+ n- cval [IC=Vval]电容语句. 其中可选项IC=VV AL表示电容的初始电压.3)Lstring n+ n- LV AL [IC=CV AL]电感语句.其中IC=CV AL表示电感的初始电流.4)MSTRING ND NG NS [NB] MNAME [L=V AL] [W=V AL][VDS=V AL] …………MOS管语句,ND NG NS NB 分别表示源,栅,漏极和衬底的结点名.二．几个例子１．当反向器的输入电压由０Ｖ线性上升到３Ｖ时，分析反向器的输出波形我们用ＣＯＨＥＳＩＯＮ画原理图，并提出后缀为.spi的网表(也可以用其它工具来提网表)．下图是用ＣＯＨＥＳＩＯＮ画的原理图，提出的网表如下：M1 vout vin VCC VCC PMOS L=1u W=4uM2 vout vin gnd GND NMOS L=1u W=2uＭＯＳ管我们用ＭＣ３０模型：* mc30.model nmos nmos level=4 tox=45e-9 vto=0.90 tpg=0.model pmos pmos level=4 tox=45e-9 vto=-0.10 tpg=0下面是完整的输入文件，语句的说明在后面以注释的形式给出，*inversorM1 vout vin VCC VCC PMOS L=1u W=4uM2 vout vin gnd GND NMOS L=1u W=2u* mc30.model nmos nmos level=4 tox=45e-9 vto=0.90 tpg=0.model pmos pmos level=4 tox=45e-9 vto=-0.10 tpg=0vcc vcc gnd 3＊电源电压直流３Ｖvin vin gnd pwl(0 0 2 3 3 3 5 0)＊输入为分段线性电压.tran 100u 6 ＊瞬态分析，０～６秒，步长１００us.end注意：ＣＯＨＥＳＩＯＮ提出的网表文件后缀为.spi,在进行仿真时后缀必须改为.sp.在ＨＳＰＩＣＥ的主界面(见图1) 上，单击＂ＯＰＥＮ＂，找到仿真文件所在目录,并且选中要仿真的文件，再单击界面上的＂ＳＩＭＵＬＡＴＥ＂进行仿真，完毕后，单击＂ＥＤＩＴ ＬＬ＂查看仿真情况，如果有错误，ＨＳＰＩＣＥ会在这个文件（.lis文件）中说明．若无错误，则单击＂ＡＶＡＮＷＡＶＥ＂查看仿真结果．(图1:HSPICE界面)下面是单击＂ＡＶＡＮＷＡＶＥ＂弹出的窗口:点击 “Transient *inversor”和 “V oltages”,最后双击“0”, “vcc”, “vin”, “vout” ,可以看到下面的结果:二.斯密特触发器仿真.下面是原理图:下面是仿真文件:* schmitt.spi - 2005-3-27 9:12:16 下午*.GLOBAL GND VSS VDD VCC*M1 VCC VI N_2 VCC PMOS L=0.2U W=2.5UM2 N_2 VI VO VCC PMOS L=0.2U W=2.5UM3 N_2 VO GND VCC PMOS L=0.2U W=4UM4 VO VI N_1 GND NMOS L=0.2U W=2.5UM5 N_1 VI GND GND NMOS L=0.2U W=2.5UM6 VCC VO N_1 GND NMOS L=0.2U W=4Uvcc vcc gnd 3vin vi gnd pwl(0 0 1u 3 2u 3 3u 0 r=0) *分段电压,从R=0开始重复.tran 0.1u 20u.op.model pmos pmos level=47.model nmos nmos level=47.end下面是输出结果:黄线表示输入,红线表示输出.三,RC振荡器仿真.仿真下面的电路,要求I_12,I_11两管的宽在20U到70U之间取五个值,查看电路振荡的情况.下面是仿真文件:* rc.sp.GLOBAL GND VSS VDD VCC*M1 N_3 N_1 VCC VCC PMOS L=1U W=3UM2 N_3 EN VCC VCC PMOS L=1U W=3UM3 N_5 N_3 VCC VCC PMOS L=2U W=16UM4 N_6 N_5 VCC VCC PMOS L=2U W $W为变量M5 OSC0 N_6 VCC VCC PMOS L=2U WM6 CLKOUT OSC0 VCC VCC PMOS L=2U W=8UM7 N_1 OSC1 VCC VCC PMOS L=2U W=6.2UM8 N_5 N_3 GND GND NMOS L=2U W=7UM9 N_6 N_5 GND GND NMOS L=2U W=28UM10 OSC0 N_6 GND GND NMOS L=2U W=28UM11 N_4 N_1 N_3 GND NMOS L=1U W=3UM12 CLKOUT OSC0 GND GND NMOS L=2U W=4UM13 N_4 EN GND GND NMOS L=1U W=3UM14 GND OSC1 N_1 GND NMOS L=2U W=3UC15 N_6 OSC1 10PR16 OSC0 OSC1 350Kvcc vcc gnd 3vven en gnd 3v*TSMC MOS MODEL.model nmos nmos level=13+vfb0=-8.27348e-01 lvfb=1.42207e-01 wvfb=3.48523e-02 +phi0=7.87811e-01 lphi=0.00000e+00 wphi=0.00000e+00 +k1=9.01356e-01 lk1=-1.96192e-01 wk1=1.89222e-02 +k2=4.83095e-02 lk2=-4.10812e-02 wk2=-2.21153e-02 +eta0=2.11768e-03 leta=3.04656e-04 weta=-1.14155e-03+muz=4.93528e+02 dl0=5.39503e-02 dw0=4.54432e-01+u00=5.81155e-02 lu0=4.95498e-02 wu0=-1.96838e-02+u1=-5.88405e-02 lu1=6.06713e-01 wu1=4.88790e-03+x2m=9.22649e+00 lx2m=-8.66150e+00 wx2m=9.55036e+00 +x2e=-7.95688e-04 lx2e=2.67366e-03 wx2e=3.88974e-03+x3e=2.14262e-03 lx3e=-7.19261e-04 wx3e=-3.56119e-03+x2u0=2.05529e-03 lx2u0=-3.66841e-03 wx2u0=1.86866e-03+x2u1=-1.64733e-02 lx2u1=-3.63561e-03 wx2u1=3.59209e-02+mus=4.84793e+02 lms=3.14763e+02 wms=-3.91874e+01+x2ms=-4.21265e+00 lx2ms=-7.97847e+00 wx2ms=3.50692e+01+x3ms=-5.83990e+00 lx3ms=6.64867e+01 wx3ms=-1.99620e+00 +x3u1=-1.44106e-02 lx3u1=8.14508e-02 wx3u1=7.56591e-04+toxm=2.30000e-02 tempm=2.30000e+01 vddm=5.00000e+00+cgdom=5.04000e-10 cgsom=5.04000e-10 cgbom=1.91000e-09+xpart=1.00000e+00 dum1=0.00000e+00 dum2=0.00000e+00+n0=2.00000e+02 ln0=0.00000e+00 wn0=0.00000e+00+nb0=0.00000e+00 lnb=0.00000e+00 wnb=0.00000e+00+nd0=0.00000e+00 lnd=0.00000e+00 wnd=0.00000e+00* n+ diffusion layer+rshm=80.0 cjm=7.000e-004 cjw=4.20e-010+ijs=1.00e-008 pj=0.700e000+pjw=0.8000e000 mj0=0.5 mjw=0.33+wdf=0 ds=0*pmos model.model pmos pmos level=13+vfb0=-5.63441e-01 lvfb=-1.06809e-01 wvfb=1.32967e-01+phi0=7.46390e-01 lphi=0.00000e+00 wphi=0.00000e+00+k1=6.57533e-01 lk1=1.94464e-01 wk1=-1.60925e-01+k2=-2.55036e-03 lk2=1.14752e-01 wk2=-8.78447e-02+eta0=-5.59772e-03 leta=2.50199e-02 weta=-5.66587e-04+muz=1.73854e+02 dl0=2.72457e-01 dw0=6.57818e-01+u00=1.26943e-01 lu0=4.25293e-02 wu0=-4.31672e-02+u1=-1.00718e-02 lu1=1.50900e-01 wu1=-1.00228e-02+x2m=1.03128e+01 lx2m=-3.94500e+00 wx2m=1.87986e+00 +x2e=1.55874e-03 lx2e=4.80364e-03 wx2e=-1.45355e-03+x3e=4.20214e-04 lx3e=-2.05447e-03 wx3e=-7.44369e-04+x2u0=1.00044e-02 lx2u0=-4.43607e-03 wx2u0=1.05796e-03+x2u1=-5.64102e-04 lx2u1=1.97407e-03 wx2u1=6.65336e-04+mus=1.77550e+02 lms=1.02937e+02 wms=-2.94207e+01 +x2ms=8.73183e+00 lx2ms=1.51499e+00 wx2ms=9.06178e-01 +x3ms=1.11851e+00 lx3ms=9.75265e+00 wx3ms=-1.88238e+00 +x3u1=-4.70098e-05 lx3u1=9.43069e-04 wx3u1=-9.19946e-05+toxm=2.30000e-02 tempm=2.30000e+01 vddm=5.00000e+00 +cgdom=1.00000e-09 cgsom=1.00000e-09 cgbom=1.91000e-09+xpart=1.00000e+00 dum1=0.00000e+00 dum2=0.00000e+00+n0=2.00000e+02 ln0=0.00000e+00 wn0=0.00000e+00+nb0=0.00000e+00 lnb=0.00000e+00 wnb=0.00000e+00+nd0=0.00000e+00 lnd=0.00000e+00 wnd=0.00000e+00*p+ diffusion layer+rshm=140.0 cjm=4.0e-004 cjw=2.4e-010+ijs=1.00e-008 pj=0.700e000+pjw=0.8000e000 mj0=0.5 mjw=0.33+wdf=0 ds=0.tran 10n 20u sweep w lin 5 20u 70u $20U到70U间线性取5个值..end下面是仿真后的波形.附录:一.HSPICE安装说明:HSPICE安装文件放在服务器上:\\Rddomain\电子设计\Hspice解压后双击图标安装,默认情况下安装在C:\Synopsys\Hspice2002.2.2.因为是盗版软件,需要在安装完后做一下修改(添加环境变量),步骤是:１．在桌面上,右键单击“我的电脑”----“属性”----“高级”-----“环境变量”-----“新建”,在“变量名”一栏中填写 “ installdir”,在“变量值”一栏中填写HSPICE安装的路径, 本次就是＂C:\synopsys\Hspice2002.2.2＂，填好后点击 “确定＂．２．安照上面的步骤添加第二个变量，变量名为＂LM_LICENSE_FILE＂，＂变量值＂为licence.dat文件（这个文件在原来的安装文件中找）的路径，比如放在c:\flexlm中，则填写＂c:\flexlm\licence.dat”,填好后点击＂确定＂．至此，我们添加了两个环境变量，最后重新启动一下机子就可以用了．注意：有的机子在修改系统时间后才能正常使用ＨＳＰＩＣＥ，这时只要把系统时间修改一下（只能超前改），比如改为２００５年，２００７年．二.MOS管BIAS前后的尺寸变换原则.(适应于05E,TC3工艺)考虑到制造过程中工艺的影响(P+,N+区收缩),为使生产出的电路性能尽可能接近仿真时的情况,经仿真确定的电路交给LAYOUT组画图前要对原来的MOS管宽长比进行变换,尺寸变换基于以下三个原因:1.P +,N+区在实际生产时会沿边界往内收缩0.5UM.2.光刻机可刻的最小线宽1.5UM.3.当L(版图尺寸)>=2.5UM时,画版图时源漏区宽度要比沟道区宽2UM,即两头大,中间小,两边各“出头”1UM.尺寸变换原则如下:假设仿真时的宽长分别为W´和L´,交给LAYOUT组的宽长分别为W和L，那么：1． L＜2.5um时a. 若W＞L，则必须满足W≥2.5um，并且有：W´＝W-1，L´＝L+1图1 W＞L且W≥2.5umb. 若W＜2.5um，这种情况不允许出现2． L≥2.5um时，无论W的尺寸是大于L还是小于L，都是W´＝W+1，L´＝L+1图2 L≥2.5um且W≥L图3 L≥2.5um但W＜L例:若仿真时的宽长比为:3/2,则交LAYOUT画图时改为:(3+1)/(2-1)=4/1若仿真时宽长比为:1.5/1.2,刚LAYOUT时为:(1.5+1)/(1.2-1)=2.5/0.2.。
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应用讲解讲解
Hspice应⽤讲解讲解Hspice应⽤讲解Hspice是⼀种通⽤电路分析程序，可⽤来进⾏集成电路和电⼦线路的分析模拟。
它可以⽤来分析电路的⾮线性直流特性，线性交流⼩信号特性，⾮线性瞬态特性，温度特性等。
其中，直流分析（.DC）不光可进⾏直流转移特性分析，还可进⾏直流⼯作点（.OP），直流⼩信号传输特性（.TF），直流⼩信号灵敏度（.SENS）分析；在进⾏交流分析（.AC）的同时还可进⾏噪声特性（.NOISE）和失真特性（.DISTO）分析；在进⾏瞬态分析（.TRAN）的同时还可进⾏傅⽴叶（.FOUR）分析；进⾏温度特性分析（.TEMP）以求得电路的温度特性。
在进⾏交流分析和瞬态分析前先进⾏直流分析，以决定其⾮线性组件的线性化⼩信号模型和其初始条件。
Hspice输⼊描述⽂件格式：Hspice的输⼊描述⽂件格式是⼀种⾃由格式，其输Array⼊的第⼀条语句必须是标题语句，且不能省略；最后⼀条语句必须是结束语句（.END），其余语句的顺序是任意的。
在输⼊描述⽂件的任何地⽅都可插⼊注释语句（在语句前加“*”或“$”），程序只对注释语句进⾏原样打印⽽不进⾏任何处理。
组件语句是说明该组件的拓扑关系和组件值的。
每个组件给予⼀个组件名，组件名的第⼀个字母说明该组件的类型，Hspice并对各种类型的组件所对应的英⽂字母作了规定，组件名不能重复。
组件的节点号可以⽤⼀正整数表⽰，也可以⽤⽹点名表⽰。
模型语句是说明该组件的模型参数的。
在模型语句中定义⼀组组件模型参数并赋予⼀个唯⼀的模型名，在组件语句中即可引⽤此模型名，表明此组件具有该组模型参数值。
⼦电路是⽤⼀组组件语句来定义，程序会⾃动将这组组件插⼊到⼦电路被调⽤的地⽅，其⼤⼩和复杂性没有限制，并允许其包含其它⼦电路。
在电路中不能包括短路的电压源和电感，开路的电流源和电容，电路中的每个节点都不能悬空。
控制语句是控制程序的运⾏和规定分析及输出的内容。
如温度语句，⼯作点分析语句，交流分析语句，瞬态分析语句，打印语句，绘图语句和可选项语句等。
HSPICE讲义--整理版
HSPICE讲义
知识结构
5
电路及仿真
集成电路设计流程
功能定义
想法及 规划
1.电路功能 2.操作速度 3.接口温度 4.功率消耗 5电路整体构架 6.划分功能模块
6
集成电路设计流程
功能定义
行为设计
验证 想法
仿真工具：VHDL，Verilog等硬件描述语言
7
集成电路设计流程
功能定义
行为设计 逻辑设计
逻辑仿真 门级的设计
8
• 标题语句和结束语句中间语句无任何先后次序；
• 续行用“+”表示。 • 分隔符可以为： tab键，空格，逗号，等号，括号 • 元件的属性用冒号来分割，例如 M1:beta • 用句点来表示隶属关系，例如X1.A1.V”表示电路X1的子电路A1的节 点V
14
节点
• 结点名可以由以下任何字符打头：# _ ! %
15
数值及比例因子
• 数字表示：
– – – – 数字可以用整数，如12，-5； 浮点数，如2.3845，5.98601； 整数或浮点数后面跟整数指数，如6E-14，3.743E+3； 在整数或浮点数后面跟比例因子，如10.18k
• 比例因子：为了使用方便，它们用特殊符号表 示不同的数量级：
– T=1E+12，G=1E+9，MEG=1E+6，K=1E+3，M=1E-3， U=1E-6，N=1E-9，P=1E-12，F=1E-15，DB=20lg10 ， MIL=25.4E-6(千分之一英寸)
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语法手册
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@。
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简明教程(复旦大学)
§5.1 输出指令 ..................................................................................................... 31 §5.2 输出参数 ..................................................................................................... 31 5.2.1 直流和瞬态分析输出参数 ....................................................................... 31 E RFIC 2 / 63
Hspice 简明教程 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6 第六章
目录
功率........................................................................................................ 32 交流分析输出参数 .................................................................................. 32 网路相关参数 ......................................................................................... 33 噪声和谐波分析输出参数 ....................................................................... 33 器件参数输出 ......................................................................................... 34
大学-HSPICE使用教程
FT=0.305
N = 1e-9
U = 1e-6
MEG = X = 1e6
大学-HSPICE使用教程
Input & Controls Format Conventions
o A line may be continued by entering a plus sign('+') in column 1 of the following line.
Sources
vs 1 0 sin(0v 0.1v 60 0us 0 0)
Egs out
0
2
0
10
Rs
1
2
50
Components R1
2
0
10k
RL
out
0
Load
CL
out
0
100p
Model & Subckts .lib or .model or .subcircuit
Analysis End file
remaining lines is arbitrary.
大学-HSPICE使用教程
Input & Controls .ALTER
Rerun a simulation with different models/parameters/options…
大学-HSPICE使用教程
Input & Controls .DATA
.alter .param Load=5k
.end
大学-HSPICE使用教程
Input & Controls Naming Conventions
Node and Element Identification
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。
第四讲HSPICE资料讲解
E(FGH) n+ n- nc+ nc- value
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信号与系统
举例1
例1：一个简单的晶体管放大电路，所有的元件、激励源、它们的 值或模型以及各个节点的定义均已标在图中，请写出本电路的网表 (不写命令行，用…省略)。其中，RC的温度因子TC1=0.02,TC2=0
网表的格式： Title Elements and sources Commands .end
- rbe=1e6 Cbe=1n
rce
2k
0
混合π型小信号等效电路
RC=2k
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信号与系统
举例3
例3：CMOS反相器。请写出本电路的网表(不写命令行，用…省略)。 其中VCC=5V,VIN为脉冲源，低电压0.2，高电压4.8，延迟时间2ns， 上升下降时间为1ns，脉宽5ns，周期20ns。PMOS，NMOS，沟道长 度为1um，宽度20us。
2
RB=10k 3
Vs 1V + VBB=0.87V+ 1-
-
RC=2k
4
5
Q1，Q2N222 + - VCC=10V
0
一个简单的晶体管放大电路
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信号与系统
举例2
例2：晶体管放大电路的等效电路。请写出本电路的网表(不写命令 行，用…省略)。
2 RB=10k 3 Cbc=2u
4
Vs 1V
+
gm*Vbe
I1
+ -
V0=HI1
NC-
N-
电流控制电压源(H)
信号与系统
源控源有关说明
HSPICE 中具有的四种电压和电流控制元件，通称为E、 F、G 和H 元件。
第九讲HSPICE教学教材
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信号与系统
上升、下降和延迟测量
1 .meas tran tdlay trig vin val=2 rise=1 targ vout val=2 fall=1
2 .meas tran td trig vin val=“Vcc/2” fall=1 targ vout val= “Vcc/2” rise=1
电流
In(<X> W)。 其中n为元件的第n个节点，X为子电路名称，W为元件名。 表 示流过子电路X中元件W的第n个节点的电流。
功耗：
P(W/X)。W为元件名，可以为激励源，也可以为电路元件； 表3 示元件W或者子电路X的功耗。
信号与系统
输出参数设定方法
噪声
INOISE/ONOISE。 分别表示输入噪声和输出噪声。 要与NOISE连用，如.PRINT NOISE INOISE ONOISE
.PRINT TRAN V(in) V(out) .PRINT AC VM(4,2) VR(7) VP(8,3) II(R1) .PRINT NOISE INOISE
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信号与系统
输出绘图语句.PLOT
作用：
对某种选定分析的结果在.lis文件中进行绘图输出。
一般形式
.PLOT antype ov1 <(plo1,phi1)>… ov32><(plo32,phi32)>
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信号与系统
输出绘图语句.GRAPH
作用：
产生一个高分辨率的输出绘图结果。
这个语句与一个附加了一个可选模型的.PLOT 语句功能一样。 .GRAPH 语句产生一个.gr#图形数据文件，同时直接发送到一个缺 省的高分辨率图形发生器（由meta.cfg 配置文件中PRTDEFAULT 规定）。.gr#文件中的#表示存在的文件序号，.GRAPH 产生的.gr# 文件最大序号是36。.GRAPH 语句对HSPICE 的PC 版本不支持
HSpice教程
１．TITLE 语句.TITLE语句在每次随后的打印，绘制，探测或图形语句中重设打印的标题。
在下面显示的第二个表格中，string是输入文件的第一行。
输入文件的第一行总是清晰的标题。
如果一个Star-Hspice语句在一个文件中作为第一行出现，它会被解释为标题并不会被执行。
标题会在仿真的输出列表文件的每个标题部分逐字地打印出来。
一个.ALTER语句并不支持.TITLE用法。
为了对一个.ALTER语句改变标题，可以把标题内容置于.ALTER语句内。
语法.TITLE <string of up to 72 characters>或<string of up to 72 characters>２．END语句Star-Hspice输入网表文件必须有一个.END语句，作为最后地语句。
END 前面的节点是语句所需要的部分。
任何紧跟.END语句以后的文本被当作一个说明，并不影响仿真。
一个包含不止一个Star-Hspice在运行的Star-Hspice输入文件必须在每个Star-Hspice的运行中有一个.END语句。
任何仿真的数目都可以串接到一个单个的文件。
语法.END <comment>例子MOS OUTPUT.OPTIONS NODE NOPAGEVDS 3 0VGS 2 0M1 1 2 0 0 MOD1 L="4U" W="6U" AD="10P" AS="10P".MODEL MOD1 NMOS VTO="-2" NSUB="1".0E15 TOX="1000" UO="550" VIDS 3 1.DC VDS 0 10 0.5 VGS 0 5 1.PRINT DC I(M1) V(2).END MOS OUTPUTMOS CAPS.OPTIONS SCALE="1U" SCALM="1U" WL ACCT.OP.TRAN .1 6V1 1 0 PWL 0 -1.5V 6 4.5VV2 2 0 1.5VOLTSMODN1 2 1 0 0 M 10 3.MODEL M NMOS VTO="1" NSUB="1E15" TOX="1000" UO="800" LEVE L="1"+ CAPOP="2".PLOT TRAN V(1) (0，5) LX18(M1) LX19(M1) LX20(M1) (0，6E-13).END MOS CAPS３．GLOBAL语句当一个网表文件包含子电路的时候，.GLOBAL语句被使用。
Cadence 教程
Cadence 教程在本教程中会介绍到以下两个工具：∙Virtuoso Schematic for schematic capture.∙Analog Artist (Spectre) for simulation.计算机的设置在这里你得有某些基本的UNIX基础知识，当然你也可以向别人求助。
（注：在这个教程中使用的工艺库是特许半导体（chartered）的0.25um的工艺）如果你没有工艺库，那么在安装完Cadence ic后还是有一些工艺文件的，对于学习Cadence工具是可以的。
在安装完Cadence IC后到安装目录（比如/usr/cadence）下找到一个名字为le的目录，可以shell窗口通过以下命令找到它：Find /usr/cadence –name le然后把它下面的cell_design目录考到你的登录目录下。
CADENCE及附加工具的环境设置Cadence 工具的环境变量可以通过打开命令行窗口（xterm window，通常你都会通过这个窗口来运行Cadence工具），然后在.bashrc或者.cshrc文件（这里要看你用的shell的类型,这个文件在你的登陆目录下。
比如你用root登陆，那么输入cd /root 就可以找到改文件。
另外如果你把以“.”开头的文件设置为可见，你也可以在图形界对这个文件进行编辑）中添加环境变量。
当然Cadence的环境变量一般上是已经设置好的，但在新安装或者有些环境变量设置不正确时，你必须进行手工的设置，不然程序会出现一些奇怪的错误，甚至无法运行。
可以通过以下方法来查看你的机器的环境变量的设置，输入：env在这个教程中，要求把环境变量“CDS_Netlisting_Mode”设置为Analog( 请注意拼写) ，LANG设置为en_US 。
以下命令可以用来查看“CDS_Netlisting_Mode”变量的设置：env | grep CDS_Netlisting_Mode另外在你的登陆目录下应该还存在以下文件: .simrc( 在这个教程中你可能用不上这个文件，但如果你要运行diva lvs, 你必须在这个文件中进行准确的设置), .cdsinit(这个文件中包含了很多你的环境的自定义设置，比如快捷键，通常这个文件的默认设置就可以用的), .cdsenv(这个文件是仿真工具的设置)。
Synopsys的Hspice入门
?PULSE ?SIN ?PWL ?AM (single frequency AM) ?SFFM (single frequency FM) ?EXP (exponential function)
© 2001 Synopsys, Inc. (9) CONFIDENTIAL
DC & AC Independent Source
Note: # is either a sweep or a hardcopy file number
© 2001 Synopsys, Inc. (3) CONFIDENTIAL
Netlist Structure
•One main program and one or more
optional submodules (.alter)
•HSPICE Output
?Run status
.st0
?Output listing
.lis
?Analysis data, transient .tr# (e.g. .tr0)
?Analysis data, dc ?Analysis data, ac ?Measure output
.sw# (e.g. .sw0) .ac# (e.g. .ac0) .m*# (e.g. .mt0)
eece488_hspice_tutorial_2013
• Double click on simple_dc.sw0
• A sub branch “top level view” should show and let’s click it • Now you should be able to plot the things that you want to see, i.e. node voltages, etc
Use HSPICE - 3rd, check results!
• In the Wave View Analyzer window:
• Click on File on top left corner • Click on “Import Waveform File” • Choose simple_dc.sw0 which is a waveform file produced after we run HSPICE • simple_dc.sw0 should show up on the Output View Window
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EECE 488: Short HSPICE Tutorial
Last updated by: Mohammad Beikahmadi January 2013
SPICE?
• Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis
Use HSPICE - 2nd, run HSPICE to simulate!
• After you run HSPICE:
• If you get the message saying hspice job concluded...it means that it has been compiled successfully without syntax error • If you get the message saying job aborted, then you have to go to the output file (.lis) to figure out your syntax error
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Tran/DC/AC仿真
Innovation in Motion
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Tran/DC/AC仿真
Innovation in Motion
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Innovation in Motion
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本实例将用Hspice仿真NMOS管的传输特性曲线。
在example.sp输入列表中，需要设置Vgs=0，Vds从0V增加到3V，每一 步为0.1V。输出M1的Id图像，“i1（M1）”意味着M1管的漏极电流， “i2（M1）”意味着M1管的栅极电流，“i3（M1）”意味着M1管的 源极电流，“i4（M1）”意味着M1管的基极电流。 之后，重复上述步骤中的实验当Vgs=0.5V,1V,1.5V,2V,2.5V和3V。 输入列表需要加入“spice model libarey”，以仿真MOS管M1。
Innovation in Motion
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第一行默认为是标题行
输入列表：将每一个结 点命名。“gnd”默认为 是接地。
调用AC仿真：频率范围 从1Hz到100kHz，每一个 dB仿真100个点 输出图表：ac输出，其 中vdb是电压的dB表示
仿真过程控制：列出结 点信息和仿真过程中的 结果
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有源器件与无源器件
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有源器件与无源器件
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独立电源
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独立电源
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非独立电源
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查看“example1.lis”可以得到NMOS管的 输出参数
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element 0:m1 model 0:cmosn region Saturati id 16.5082m ibs -192.5783a ibd -7.3054f vgs 3.0000 vds 3.0000 vbs 0. vth 575.4753m vdsat 1.2969 vod 2.4245 beta 11.5405m gam eff 438.7651m gm 8.9578m gds 364.8910u gmb 1.5547m cdtot 50.5701f cgtot 52.2743f cstot 116.9864f cbtot 118.8812f cgs 44.9715f cgd 8.2331f
输出清单 .tran分析数据文件
.dc分析数据文件 .ac分析数据文件 .measure分析数据文件 运行结点电压
Innovation in Motion
.lis .tr#
.sw# .ac# .mt# .ms# .ma# 2008.03 出现仿真界面如下图：
输入网表(.sp) 输出清单(.lis)
Innovation in Motion
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打开图像查看软件“waveview”查看输出。 “FileImport Waveform file”，找到输出文件所在的文件夹， 打开 “lp.ac0”。
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双击“D0:lp.ac0”，然 后双击“toplevel”，左 下方会出现结点电压如 vdb(vin)， vdb(vout)。 双击vdb(vout)会出现曲 线。 右键x轴，会出现一个小 窗口，选择“log Scale”
Innovation in Motion
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电路仿真激励
Innovation in Motion
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HSPICE 数据流
Innovation in Motion
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HSPICE输入输出文件说明表
HSPICE 输入文件 输入网表文件（netlist） 模型/库文件 运行状态文件 .sp .inc .lib HSPICE 输出文件 .st#
打开网表
仿真
查看输出
查看波形
编辑网表
Innovation in Motion
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输入网表（example1.sp） 模型/库文件（cmos035.mod） 输出文档（example1.lis, example1.st0, example1.sw0, example1.ic0） 例如一个NMOS的正确仿真包括以下文档：
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Innovation in Motion
开始仿真。 如果仿真成功，查看输 出图像。用waveview打 开“example1.sw0”。 双击“D1： example1.sw0”“topl evel”“i1（m1）”， 可以看到如下的图形输 出。
Innovation in Motion
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新建文件夹以存放输入列表。 用记事本或是word文档编辑输入列表，保存为“lp.sp”。在 hspice中，可以用 查看输入列表。 用hspice打开输入列表 开始仿真 仿真结束之后， 仿真进程保存在相同目录下的“lp.lis”中，如果仿真不成功， 错误信息将保存在此文档。 运行状态信息保存在“lp.st0”中，如使用的CPU信息等。 仿真结果保存在相同目录下的“lp.ac0”中。
中山大学南方学院 马渊博 mayb0719@
HSPICE：简介 开启与设置 实例描述 --RC 低通滤波器 -- NMOS 传输管 I-V 特性图 其他资源(使用手册)
Innovation in Motion
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SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) --SPICE：1973年，由加州大学伯克利分校的Laurence Nagel博士和Donald Pederson教授研发； --SPICE2：1975年； --SPICE3：1983年，由加州大学伯克利分校的Thomas Quarles博士和 Richard Newton教授研发 Hspice -- 最初由Meta软件公司的两位工程师Shawn和Kim Hailey推出，现由 Synopsys公司拥有。 其他基于SPICE的仿真软件 --XSPICE（Georgia Tech），PSICE（Cadence），LTSPICE（Linear Tech）， TISPICE（Texas Instrument），ADICE（Analog Devices），Mica （Freescale）