Hspice应用讲解

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的每条语句都有若干个字段，字段之间由空格或符号隔开，多余的空格将被忽略，字段内不能随意加空格，即字段不能断开。

字段可以是字符段或数字段，字符段必须以字母开头，长度不超过8个字符，多余的字符将被忽略，且由用户定义的字符段中不能包括Hspice输入描述语言中已定义的字符段（即保留字）；数字段可以为整数或浮点数，其后可直接跟下列比例因子：K=1E3，MEG=1E6，G=1E9，T=1E12，

M=1E-3，U=1E-6，N=1E-9，P=1E-12，F=1E-15，MIL=25.4E-6

比例因子必须紧跟在数字后面，不是比例因子的字母及比例因子之后的字母均被忽略。

如一个语句一行写不完，可在下一行接着写，该行称为续行，续行的第一列必须是“+”号，续行数没有限制。

Hspice模拟仿真流程：

Hspice基本组件描述：

在下列描述中，“[ ]”内的域为可选项，其余的域为必须的；name1，name2为可选的字符串，字符串最多可有八个字符（包括首字符），但其中不能出现分隔符（如空格，等号，逗号等）。

1．电阻：Rname N1 N2 value [TC=TC1[，TC2]]

R为关键词，N1，N2为与电阻相连的两节点的节点号，电阻值可为正值或负值，

其单位为欧姆。TC1，TC2为电阻的温度系数，电阻值按下式随温度而变化：

R（T）=R（T D）·（1+TC1·（T- T D）+TC2·（T- T D）2）

当两可选参数TC1，TC2未给出时，程序将自动赋零。T0为标称温度，可由.OPTIONS

控制语句进行修改。

2．电容：Cname N+ N- [PLOY] value [C1 [C2…]] [IC=v]

C为关键词，N+，N-表电容的正负节点，可选项PLOY表示该电容是一个随电压变化的非线性电容，其值可由下式求得：

C（V）=value+C1·V+C2·V2+…+Cn·V n，其中n≤20。

[IC= ] 项为初始条件项，其作用将视瞬态分析语句中是否有UIC（Use Initial Condition）关键词而不同：若瞬态分析语句中有UIC项，则进行瞬态分析时，将以IC项所给值作为该组件的瞬态分析初始条件。

3．电感：Lname N+ N- [PLOY] value [L1 [L2…]] [IC=i]

L为关键词，N+，N-表电感的正负节点，电流从正节点流到负节点。可选项PLOY 表示该电感是一个随电流变化的非线性电感，其值可由下式求得：

L（V）=value+L1·I+L2·I2+…+Ln·I n，其中n≤20。

[IC= ] 项为初始条件项，其作用将视瞬态分析语句中是否有UIC（Use Initial Condition）关键词而不同：若瞬态分析语句中有UIC项，则进行瞬态分析时，将以IC项所给值作为该组件的瞬态分析初始条件。

4．互感：Kname1 Lname2 Lname3 value

K为关键词，Lname2和Lname3为两个耦合电感名，耦合系数的取值范围为大于0小于1，每个电感的第一个节点作为同名端。

5．传输线：Tname N1 N2 N3 N4 Z0=value TD=val2 [F=freq [NL=nlen] ] +[IC=v1，i1，v2，i2]

T为关键词，N1，N2是埠1的两个节点，N3，N4是埠2的两个节点。Z0为特性阻抗值，TD为传输延迟值，F为频率，NL相当于在频率F时传输线波长的归一化电学长度。如指定F而省去NL，则NL缺省值为0.25。

传输线的传输延迟值必须以下列两种方法中的一种输入：

1）.直接给出TD值；

2）.由F和NL两项求出，即TD=NL/F。

v1，i1，v2，i2分别为埠1和端口2的电压，电流的初始值。

6．线性和非线性受控源：Hspice包含四种线性和四种非线性受控源，它们分别为：

⑴．线性电压控制电流源：I=G·V，Gname N+ N- NC+ NC- value

⑵．线性电压控制电压源：V=E·V，Ename N+ N- NC+ NC- value

⑶．线性电流控制电流源：I=F·I，Fname N+ N- Vname value

⑷．线性电流控制电压源：V=H·I，Hname N+ N- Vname value

G，E，F，H分别为跨导，电压增益，电流增益和互阻因子。N+，N-分别为受控源的正负节点，NC+，NC-分别为控制电压源的正负节点，Vname为控制电流所流过的电压源的名称，语句中的value值分别为各受控对应的跨导值，电压增益值，电流增益值和互阻因子值。

Hspice允许以一组多项式系数来描述非线性受控源，并且控制变量可以是多维的，维数与系数的数目没有限制，但系数的意义随维数的不同而改变。其语句格式为：

⑴．非线性电压控制电流源：Gname n+n-POL Y （nd）nc1+nc1- …nc nd+

nc nd-P0 [P1…] [IC=控制电压初值]

⑵．非线性电压控制电压源：Ename n+n-POLY （nd）nc1+nc1- …nc nd+

nc nd-P0 [P1…] [IC=控制电压初值]

⑶．非线性电流控制电流源：Ｆname n+n-POLY （nd）Vname1…Vname nd

P0 [P1…] [IC=控制电压初值]

⑷．非线性电流控制电压源：Ｈname n+n-POLY （nd）Vname1…Vname nd

P0 [P1…] [IC=控制电压初值]