Hspice 简明手册
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 使用流程-推荐下载
南京拓科科技有限公司HSPICE使用流程HSPICE 使用流程HPICE软件主要用于模拟电路的仿真。
模拟电路仿真工具是以电路理论、数值计算方法和计算机技术为基础实现的，由于模拟电路在性能上的复杂性和电路结构上的多样性，对仿真工具的精度、可靠性、收敛性以及速度等都有相当高的要求。
HSPICE程序由于收敛性好，适于做系统及电路仿真，又有工作站版和微机版本，在国内外的用户十分广泛。
一、HSPICE可模拟的内容1.直流分析：包括非线性电路的直流分析①电路的直流工作点：分析时电路中的电感全部短路，电容全部开路，得到电路的每一节点的电流和电压（相对参考点）值。
②直流小信号传输值：传输函数的直流小信号值为直流小信号工作下的输出变量和输入变量之比值，包括电路的输入电阻和输出电阻。
③直流转移曲线：HSPICE可在用户指定的范围内，逐步改变指定的独立电压或电流源，对每一个电源值的变化，都得到储存的输出变量。
④灵敏度分析：求出指定输出变量对于电路参数（包括电路中所有的元件，器件参数，直流电源的输入电平）的直流小信号灵敏度。
2.交流小信号分析：将交流输出变量作为频率的函数计算出来。
先计算电路的直流工作点，决定电路中所有非线性器件的线性化小信号模型参数，然后在用户所指定的频率范围内对该线性化电路进行分析。
①频域分析：在用户规定的频率范围内完成电路的交流分析。
②噪声分析：HSPICE可计算每个频率点上总的输出噪声电平及其等效输入噪声电平。
③失真分析：计算电路交流小信号工作下电路的失真特性，分析时是在输入端加有一个或两个频率的信号，在用户给定的输出负载电阻时，求出在该负载上的输出失真功率。
3.瞬态分析①瞬态响应：是从时间为零开始，到用户规定的时间范围内进行电路南京拓科科技有限公司HSPICE使用流程的瞬态特性分析。
②傅立叶分析：可以对输出波形进行傅立叶分析，得到在用户指定的基频及时间间隔范围的傅立叶系数。
4.电路的温度特性分析：HSPICE在用户未说明时，是在27℃的标称温度下进行各种模拟的。
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。
Hspice 简易教程
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基础知识
hspice基础知识元件描述语句1.1 R、L、C 元件描述语句元件语句一般由元件名、元件所连接的电路节点号和元件参数值组成。
元件在输入中以一行表示，该行不能以“.”开始。
语句中的第一个字母是关键字，它确定了该元件的类型。
一般形式：elname或elname其中：elname: 元件名，是一个带有一个关键字母的不超过15个字符的字符串。
HSPICE 中表示元件的关键字母的含义：C－电容K－耦合互感L－电感R－电阻T－无损耗传输线U－有损耗传输线node1... 节点名，用来说明元件所连接的节点，节点名的第一个字符必须是字母，整个字符串不超过16 个字符（连第一个字母在内）。
＝（）′[ ]等符号不能出现在节点名中。
mname: 模型参考名，对除了无源器件外所有元件都是必需的。
当基本元件参数不能充分描述时，调用相应的模型来描述。
pname1... 元件参数名，用来标明一些元件的参数值。
val1... 赋于的参数值或模型节点，这些数值可以是数值，也可以是代数表达式。
M=val 元件的倍增因子。
二. 电容、电感和电阻(1) 电容：一般形式：CXXX n1 n2 capval > ++或CXXX n1 n2 C=val++或CXXX n1 n2 C=equation CTYPE=0 or 1例：C1 3 2 10U IC=3VCBYP 13 0 1UFC2 1 2 CMOD 6PF若系统中所用电容是非线性的，则其一般形式是：CXXX n1 n2 POLY C0 C1 C2 ...电容值＝C0＋C1*V＋C2*V**2＋…(2) 电感：一般形式：LXXX n1 n2 Lval >+或LXXX n1 n2 L=val+或LXXX n1 n2 L=equation LTYPE=0 or 1例：LLINK 42 69 1UHLSHUNT 23 51 10U 0.001 0 15 IC=15.7MALH8 5 80 LMOD 2MH若系统中所用电感是非线性的，则其一般形式是:LXXX n1 n2 POLY L0 L1 L2 ...电感值＝L0＋L1*i＋L2*i**2＋…在非线性电容和电感的表达式中，POLY 表示其中的数值C0,C1,C2…（和L0,L1,L2…）是描述元件值的多项式系数。
hspice_Chinese Hspice avant中文手册(一)
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
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使用简介
• 详细使用方法参见 Hspice 各版本手册相关章节
2008-3-17 池保勇 张凌炜 清华大学微电子所
22
Laboratory of Integrated Circuits and Systems, Tsinghua University
受控源
• 受控源是输出电信号受输入电信号控制的行为级 电路元件模型。 • 受控源可实现多种形式的输出－输入关系：
各版本的使用手册主体 内容差别不大，主要是 在内部组织和目录编排 上不太相同。
2008-3-17 池保勇 张凌炜 清华大学微电子所
8
Laboratory of Integrated Circuits and Systems, Tsinghua University
Synopsys, HSPICE®Simulation and Analysis User Guide (2007); Synopsys, HSPICE®and RF Command Reference (2007)
2008-3-17
池保勇 张凌炜 清华大学微电子所
9
Laboratory of Integrated Circuits and Systems, Tsinghua University
一个输入文件的例子
文件标题
注释
引用网单文件与库文件
分析及输出配臵
元件描述
激励源
2008-3-17
池保勇 张凌炜 清华大学微电子所
子电路调用
.param prn=2 .global VDD GND
X1 node0 node1 inv w=0.6u
子电路定义时共使用了三个参加：l、w、prn 其中 l、w 在定义时给出了默认值 子电路调用时只对 w 进行了调用赋值，l 为定义的默认值，prn 为全局参数值
HSPICE-使用流程
HSPICE 使用流程HPICE软件主要用于模拟电路的仿真。
模拟电路仿真工具是以电路理论、数值计算方法和计算机技术为基础实现的，由于模拟电路在性能上的复杂性和电路结构上的多样性，对仿真工具的精度、可靠性、收敛性以及速度等都有相当高的要求。
HSPICE程序由于收敛性好，适于做系统及电路仿真，又有工作站版和微机版本，在国内外的用户十分广泛。
一、HSPICE可模拟的内容1.直流分析：包括非线性电路的直流分析①电路的直流工作点：分析时电路中的电感全部短路，电容全部开路，得到电路的每一节点的电流和电压（相对参考点）值。
②直流小信号传输值：传输函数的直流小信号值为直流小信号工作下的输出变量和输入变量之比值，包括电路的输入电阻和输出电阻。
③直流转移曲线：HSPICE可在用户指定的范围内，逐步改变指定的独立电压或电流源，对每一个电源值的变化，都得到储存的输出变量。
④灵敏度分析：求出指定输出变量对于电路参数（包括电路中所有的元件，器件参数，直流电源的输入电平）的直流小信号灵敏度。
2.交流小信号分析：将交流输出变量作为频率的函数计算出来。
先计算电路的直流工作点，决定电路中所有非线性器件的线性化小信号模型参数，然后在用户所指定的频率范围内对该线性化电路进行分析。
①频域分析：在用户规定的频率范围内完成电路的交流分析。
②噪声分析：HSPICE可计算每个频率点上总的输出噪声电平及其等效输入噪声电平。
③失真分析：计算电路交流小信号工作下电路的失真特性，分析时是在输入端加有一个或两个频率的信号，在用户给定的输出负载电阻时，求出在该负载上的输出失真功率。
3.瞬态分析①瞬态响应：是从时间为零开始，到用户规定的时间范围内进行电路的瞬态特性分析。
②傅立叶分析：可以对输出波形进行傅立叶分析，得到在用户指定的基频及时间间隔范围的傅立叶系数。
4.电路的温度特性分析：HSPICE在用户未说明时，是在27℃的标称温度下进行各种模拟的。
当用户指定电路在什么温度下工作时，HSPICE也能进行不同温度下的电路特性分析，在温度低于-273℃时不予模拟。
hspice的使用_中文手册
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。
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。
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 FeatureStar-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。
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
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 handbook
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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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
信号分析)
（3）.DC(直流扫描语句)
是在指定的范围内，某一个独立源或其他电路元器件参数步进变化时，计算电路滞留输
出变量的相应变化曲线。
DC SRCNAN VSTART VSTOP VINCR <>
例如： .DC VIN 0.25 5.0 0.25 (表示电压源VIN 的值从0。25V扫描到5V,每次增量
V1初始值，V2中止值，TD1上升延时，TAU1上升时间常数，TD2下降延时，TAU2下降
时间常数
例如:V1 3 0 EXP(0 2 2ns 30ns 60ns 40ns)
* 分段线性源
VXXXX N+ N- PWL(T1 V1 )
其中每对值（T1，V1）确定了时间t＝T1是分段线性源的值V1。
二极管的意义相同。
（d）MOS 场效应晶体管
MXXXX ND NG NS NB MNAME
M为元件名称，ND,NG,NS,NB 分别是漏，栅，源和衬底节点。MNAME 是
模型名，L沟道
长，M为沟道宽。
.END
注释：第一行A SIMPLE AC RUN 为标题行；
第二行.OPTIONS LIST NODE POST 为可选项设置，LIST 打印出元件总结列表；
NODE打印出元件节点表（element node table）；POST 表示用何种格式储存模拟后
的数据，以便与其它工具接口。
第三行.OP 计算直流工作点。
0。25V)
（4）.OPTION(可选项语句)
ACCT(打印出计算和运行时间统计)
LIST（打印出输入数据总清单）
NODE（打印出结点表）
NOMOD(抑制模型参数的打印输出)
具体电路的分析类型描述语句可查阅Hspice在线帮助。
4 输出描述语句
（1） 文本打印语句.PRINT
.PRINT TYPE ov1
NS LIST NODE POST
.OP
.AC DEC 10 1K 1MEG
.PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1)
V1 1 0 10 AC 1
R1 1 2 1K
R2 2 0 1K
C1 2 0 .001U
上面：.MODEL为模型定义关键字.
NSS 为模型名，NMOS为模型类型，LEVEL=3 表示半经验短沟道模型，后面RSH=0
等等为工艺参数。
（3） 电路的输入激励和源
Hspice中的激励源分为独立源和受控源两种，这里我们仅简单介绍独立源。独立源有独
立电压源和独立电流源两种，分别用V 和I 表示。他们又分为直流源，交流小信号源和瞬
（b）双极型晶体管
QXXXX NC NB NE MNAME
Q 为元件名称，NC NB NE 分别是集电极，基极，发射极和衬底的节点。缺省时，
NS 结地。后面可选项与二极管的意义相同。
（c）结型场效应晶体管
JXXXX ND NG NS MNAME
J为元件名称，ND NG NS为漏，栅，源的节点，MNAME 是模型名 ，后面为可选项与
+ CJ=1.6E-4 CJSW=1.8E-10 UO=550 VTO=1.022 CGSO=1.3E-10
+ CGDO=1.3E-10 NSUB=4E15 NFS=1E10
+ VMAX=12E4 PB=.7 MJ=.5 MJSW=.3 THETA=.06 KAPPA=.4 ETA=.14
.MODEL PSS PMOS LEVEL=3 RSH=0 TOX=275E-10 LD=.3E-6 XJ=.42E-6
二 Hspice仿真示例
Hspice 可以执行各种模拟电路仿真，它的精度很高。通过点击桌面快捷方式
Hspice2001.4，启动Hspice界面如下:
Hspice模拟步骤如下：
（1） 由电路图提取网表或手工编写网表，注意网表文件以.sp结尾。例如，上图中电路网
表文件为eyediag.sp；标题为：*Eye Diagrams;输出报告文件：eyediag.lis。
TYPE 为指定的输出分析类型，如（DC）；OV1 为输出变量名。
例如：.PRINT DC V(5)
(2) 文本绘图语句.PLOT
.PRINT TYPE ov1
5 注释语句
注释语句以”*”为首字符，位置是任意的，它为非执行语句。
6 结束语句
结束语句是输入文件的最后一行，用.END 描述，必须设置。
例如：.SUBCKT OPAMP 1 2 3 4
具体运放电路描述
.ENDS
Xop 1 2 3 4 OPAMP (调用该运放子电路)
3 电路的分析类型描述语句
分析类型描述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），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)
（2） 元器件模型
许多元器件都需用模型语句来定义其参数值。模型语句不同于元器件描述语句，它是
以“.”开头的点语句，由关键字.MODEL,模型名称，模型类型和一组参数组成。 电阻，电
容，二极管，MOS 管，双极管都可设置模型语句。这里我们仅介绍MOS 管的模型语句，
其他的可参考Hspice帮助手册。
等控制语句。它的位置可在标题语句和结束语句之间的任何地方。
(1) .TRAN(瞬态分析语句)
一般形式: .TRAN TSTEP TSTOP >
TSETP 为时间增量,TSTOP 为终止时间,TSTART 为初始时间（若不设定，则隐含值为0）
例如：.TRAN 1NS 10000NS 500NS (瞬态分析500—10000NS，步长为1NS)
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：
（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
第四行.AC DEC 10 1K 1MEG (指从1 到10KHZ范围，每个数量级取10点，交流
小信号分析)
第五行.PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1) 打印交流分析类型的节点1，2 的
电压，以及R2,C1 的电流
第六行V1 1 0 10 AC 1 表示节点1 与0 间，加直流电压10v 和幅值为
例如：Vpwl 3 0 PWL（0 1，10ns 1.5）
(4) 子电路
* 子电路语句
.SUBCKT SUBNAM N1< N2 。。。>
子电路的定义由.SUBCKT 语句开始。SUBNAM是子电路名，பைடு நூலகம்1< N2 。。。>是外部节点号
* 终止语句
.ENDS (表示结束子电路定义)
例如：V1 5 0 PULSE（0 1 2NS 4Ns 4Ns 20NS 50NS）
* 正弦源
VXXXX N+ N- SIN(V0 VA FREQ TD THETA PHASE)
V0:偏置，VA:幅度，FREQ: 频率 ，TD :延迟，THETA: 阻尼因子，PHASE:相位
* 指数源
VXXXX N+ N- EXP(V1 V2 TD1 TAU1 TD2 TAU2)
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
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。
+ CJ=7.7E-4 CJSW=5.4E-10 UO=180 VTO=-1.046 CGSO=4E-10
+ CGDO=4E-10 TPG=-1 NSUB=7E15 NFS=1E10
+ VMAX=12E4 PB=.7 MJ=.5 MJSW=.3 ETA=.06 THETA=.03 KAPPA=.4
(2) 运行模拟，完成后检查输出报告文件后缀.lis文件察看模拟结果。
(3) 运行查看输出波形。
以下我们通过几个例子了解Hspice的网表文件格式，以及如何进行仿真。
1 简单RC网络电路
它的网表文件如下，文件名为quickRC.sp