电路仿真HSpiceV20

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1、整理课件1HSpice电路仿真1.集成电路仿真介绍;2.HSpice电路仿真分析;3.HSpice软件的安装和使用;整理课件2一、电路仿真介绍 起源和功能 模型文件 MOS管仿真模型 什么是仿真?整理课件3从硬件实验到软件仿真 物理硬件焊接出所设计的电路 调整电路拓扑结构和电路参数 仪表测量电路性能 各种温度、湿度实验 得到可以投入生产的电路方案 整理课件4仿真软件出现的原因 集成电路无法进行硬件实验 无法依靠手算得到设计结果 降低设计成本，缩短设计时间，提高一次流片成功率因此出现了用于辅助设计的仿真器整理课件5硬件试验与软件仿真的对比选择电路拓扑结构确定元件初始参数温度实验其他例行实验焊接试

2、验电路性能满足指标要求否?测量电路性能修改电路拓扑结构调整元件初始参数万用表示波器扫频仪频谱分析仪电路指标电路设计方案选择电路拓扑结构确定元件初始参数辅加分析计算建立仿真模型性能满足指标要求否?仿真计算电路性能修改电路拓扑结构调整元件初始参数工作点分析时域瞬态分析交流稳分析FFT(时域分析结果的后处理)电路指标电路设计方案温度分析灵敏度分析统计(容差)分析(a)(b)整理课件6硬件试验与软件仿真的对比硬件实验硬件实验软件仿真软件仿真需要内容需要内容完成者完成者需要内容需要内容完成者完成者电路拓扑结构、器件初始参数电路设计者电路拓扑结构、器件初始参数电路设计者各种元器件（器件的电行为由器件种类隐

3、含）元器件供应商器件模型参数集成电路制造厂商焊接电路电路设计者建立仿真模型电路设计者各种仪器仪表仪器仪表供应商仿真工具EDA软件供应商电路性能测量设计者使用仪表完成电路性能仿真设计者使用软件工具完成整理课件7集成电路设计流程确定电路拓扑结构和初始器件参数仿真验证电路性能修改电路参数、拓扑版图设计版图参数提取测试方案设计芯片制造测试与分析设计目标和性能要求整理课件8进行电路仿真的要素电路拓扑结构工艺条件模型参数仿真器设计目标和性能要求电路设计结果整理课件9业界主流集成电路仿真软件Spice：Hspice，Pspice，Tspice，Wspice其它仿真软件：SpectreADSAnsoft整理课

4、件10Spice介绍介绍仿真软件的发展史 U.C.Berkeley SPICE Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis整理课件11Spice的发展和变化 Spice1:1972 Fortune语言版本 Spice2:1975 商业化版本 Spice3:1985 C语言版本 目前的Spice：Hspice，Pspice，Tspice，Wspice整理课件12n在用在用SpiceSpice进行电路仿真之前，应：进行电路仿真之前，应：n了解元件的基本特性了解元件的基本特性n熟悉所设计的电路功能熟悉所设计的电路功能n了解需要验证的电路指标

5、和对应的模拟种类、了解需要验证的电路指标和对应的模拟种类、电路状态电路状态n了解电路各项指标的相依性及优先度了解电路各项指标的相依性及优先度n了解电路结构、元件参数与各项电路特性的了解电路结构、元件参数与各项电路特性的相关性，以便于模拟结果的改进相关性，以便于模拟结果的改进整理课件13二、HSpice电路仿真分析 Hspice电路仿真器是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。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。整理课件14Hspice的特征：

6、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.整理课件15 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.整理课件16例：RC电路的AC分析整理课件17RC电路的Hspice网表：A SIMPLE AC RUN.OPTIONS LIST NODE POST.OP.AC DE

7、C 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.END 整理课件18执行RC电路的AC分析过程:1输入以上网表到一个名叫quickAC.sp的文件 2敲入如下代码运行Hspice分析：hspice quickAC.sp quickAC.lis 当运行完成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运行目录下：quickAC.ac0 quickAC.ic quic

8、kAC.lis quickAC.st0.整理课件193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。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。整理课件20Hspice的使用流程后处理SchematicNetlisterH

9、SPICENetlistHSPICESimulationAnalysisWave DataParameterChangesMetaLib CDFSymbol Library前端功能反标注整理课件21Hspice的仿真步骤 输入电路原理图 产生对应的网表（也可以直接输入网表）根据网表运行HSpice进行电路仿真 得到仿真结果 文本的 图形的整理课件22输入电路的基本结构(.sp文件结构).title.op/.dc/.ac/.tran.lib/.include.model.print/.plot/.graph/.probe.option.end输入文件的标题电路拓扑结构电路的激励源仿真功能设置模型

10、参数设置元件模型描述仿真输出设置仿真选项设置 结束语句整理课件23网表文件格式说明 标题头：这一部分通常是注释内容，说明网表的文件名和一些相关信息。结束语句：.End表明文件结束.Title和.End是成对出现的整理课件24网表文件格式说明 电路拓扑结构：这部分描述了电路元件之间的连接关系，元件的参数。激励源：这里特指独立的电压源和电流源，它们用于提供直流能量，或作为输入的激励源使用。整理课件25网表文件格式说明 仿真功能设置：决定了软件进行的仿真功能，通过这些仿真设计者可以得出电路的性能。模型参数设置：由生产厂家提供的元件的模型文件，也可以自己手动输入整理课件26网表文件格式说明 输出控制：

11、用于控制仿真结果的输出 仿真选项设置：这是对于电路仿真的高级设置，更加详细地规定了仿真指令的执行方式和采用的算法等。整理课件27n例例(Hspice netlist for the RC network circuit)：.title A SIMPLE AC RUN.OPTIONS LIST NODE POST$列出元件列表列出元件列表,各节点的元件端点各节点的元件端点,使使+输出数据可用输出数据可用metawaves浏览浏览.OP$计算并打印出直流工作点计算并打印出直流工作点*按数量级变化取按数量级变化取10个点个点,从从1k-1M.AC DEC 10 1K 1MEG.PRINT AC V(

12、1)V(2)I(R2)I(C1)V1 1 0 10 AC 1R1 1 2 1KR2 2 0 1KC1 2 0.001U.END整理课件28Hspice的输出 输出文件：一系列文本文件*.ic：initial conditions for the circuit*.mt0,*.mt1：post-processor output for MEASURE statements*.pa0：subcircuit path table*.st0：run-time statistics*.tr0,*.tr1：post-processor output for transient analysis*.ac0,

13、*.ac1:post-processor output for AC analysis MetaWave：观察波形(post-processor),人机交互界面整理课件292.1 电路网表语法网表：网表是描述电路元件和连接关系的部分，首先对电路的结点进行标记，不同结点起不同的名字。再说明各个元件的引脚连接到哪个结点及元件的类型和模型。一般格式为：名称 器件的类型 器件所连接的节点 参数值例：V1 1 0 10 AC 1R1 1 2 1KR2 2 0 1KC1 2 0.001U整理课件30电路网表语法 输入行格式 输入网表文件不能是压缩格式；文件名、语句、等式的长度不能超过256字符；上标和下标

14、将被忽略；用加号（+）表示续行，此时加号应该是新续之行的第一个非数字、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。整理课件31电路网表语法 分隔符包括：tab键，空格，逗号，等号，括号元件的属性由冒号分隔，例如 M1:beta级别由句号指示，例如 X1.A1.B 表示电路X1的子电路A1的节点B 单或多引号区分表达式和文件名。结点表明层次。例如，“X1.A1.V”是V 节点在电路X1处的子电路。常量M毫，p皮，n纳，u微，MEG兆,例如c1 1 2 10pF；表位可以省略，例如c1 1 2 10p整理课件32电

15、路网表语法 元件名元件名 元件名以元件的关键字母开头:电阻R，电容C 子电路的名字以“X”开头 元件名不超过16个字符 节点节点 节点名长度不超过16个字符，可以包括句号和扩展名 开始的零将被忽略：节点名可以用下列符号开始：#_!%节点可以通过.GLOBAL语句定义成跨越所有子电路的全局节点：.GLOBAL node1 node2 node3 node1 node2 node3都是全局节点，例如电源和时钟名 节点0，GND,GND!,GROUND 都指全局的地电位节点 元件语句：元件语句：器件的类型+名称 器件所连接的节点 参数值整理课件33电路网表语法无源器件：电阻：Rxxx n1 n2 r

16、esistance Mname为模型名,电阻值可以是表达式。例：Rterm input gnd R=sqrt(HERTZ)Rxxx 9 8 1 AC=1e10 直流电阻1欧姆，交流电阻为1e10欧姆整理课件34电路网表语法无源器件：电容：一般形式：一般形式：Cxxx n1 n2 capacitance 例，Cload driver output 1.0e-6。整理课件35电路网表语法 无源器件：电感：一般形式：一般形式：Lxxx n1 n2 inductance整理课件36电路网表语法 有源器件：二极管：Dxxx nplus nminus mname/params模型中的寄生电阻串联在正极端。

17、双极型晶体管：Qxxx nc nb ne mnameJFET：Jxxx nd ng ns mname整理课件37电路网表语法 有源器件：MOSFET:Mxxx nd ng ns mname OrMxxx nd ng ns mname 下面是一个CMOS反相器网表：Mn out in 0 0 NMOS W=1.2u L=1.2uMp out in vdd vdd PMOS W=3u L=1.2u整理课件38电路网表语法子电路语句 子电路定义开始语句 .SUBCKT SUBNAM 其中，SUBNAM为子电路名，node1为子电路外部节点号，不能为零。子电路中的节点号（除接地点），器件名，模型的说明

18、均是局部量，可以和外部的相同。例.SUBCKT OPAMP 1 2 3 4整理课件39电路网表语法子电路语句 子电路终止语句 .ENDS 若后有子电路名，表示该子电路定义结束；若没有，表示所有子电路定义结束。例.ENDS OPAMP 子电路调用语句 X*SUBNAM 例.Xopa1 a b c c OPAMP整理课件40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=1.2uMn out in 0 0 NMOS W=wn L=1.2uMp out in vdd vdd PMOS W=wp L

19、=1.2u.ENDSX1 IN 1INV WN=1.2U WP=3UX2 1 2 INV WN=1.2U WP=3UX3 2 OUT INV WN=1.2U WP=3UCL OUT01PFVCCVDD 0 5V整理课件41电路网表语法 激励源：独立源：电压源V，电流源IVxxx/Ixxx n+n-dcval AC=acmag,+例，V1 1 0 DC=5V或 V1 1 0 5VI1 1 0 DC=5mA 或 I1 1 0 5mA交流模式：V1 1 0 AC=10V,90 幅度为10v，相位为90度交直流模式：V1 1 0 0.5v AC=10V,90 直流分量是0.5vorVxxx/Iyyy

20、n+n-+tranfun：EXP,PULSE,PWL。表示并联的电流源电流源个数。整理课件42电路网表语法 激励源：独立源：脉冲形式：Vxxx n+n-PU v1 v2 td tr tf Vxxx n+n-PU v1 v2 td tr tf+pw +pw V1值1V2值2td上升延迟时间tr上升时间tf下降时间pw脉冲宽度per周期整理课件43脉冲形式举例例：VPU 3 0 PULSE(1 2 5N 5N 5N 20N 50N)整理课件44电路网表语法 激励源：独立源：正弦形式：Vxxx n+n-SIN vo va freq td Vxxx n+n-SIN vo va freq td q q

21、v0失调值va幅度freq频率td延迟时间q阻尼因子相位整理课件45电路网表语法Time=0tdvo+vasin(2/360）Time=td瞬态分析的结束时间vo vaExp-(Time-td)Sin2freq(Time-td)+/360得到的波形：整理课件46正弦形式举例例：VIN 3 0 SIN(0 1 100MEG 1NS 1e10)整理课件47电路网表语法 激励源：独立源：逐段线性形式：pwl t1 v1 pwl t1 v1 +R+R =repeat vi是ti时刻的值，repeat 是开始重复的起始点；delay是延迟时间。指数形式：EXP v1 v2 td1 t1 td2 EXP

22、v1 v2 td1 t1 td2 V1是初始值，v2是峰值，td1是上升延迟时间，t1是上升时间常数，t2是下降时间常数。整理课件48整理课件49完整的网表部分举例前面反相器链的网表：.SUBCKT INV IN OUT wn=1.2u wp=1.2uMn out in 0 0 NMOS W=wn L=1.2uMp out in vdd vdd PMOS W=wp L=1.2u.ENDSX1 IN 1INV WN=1.2U WP=3UX2 12INV WN=1.2U WP=3UX3 2OUTINV WN=1.2U WP=3UCL OUT01PFVCCVDD 0 5VVININ 0 PULSE(

23、0 5V 10NS 1N 1N 50N 100N)整理课件502.2 HSpice电路仿真功能 Hspice主要提供三种仿真：直流仿真（.OP.DC）交流仿真（.AC）瞬态仿真（.TRAN）整理课件512.2.1 直流仿真 计算电路的工作点.OP 列非线性方程并求解 得到电路节点电压、支路电流的值 直流参数扫描.DC直流工作点随电路中变量的变化注意确定合适的扫描方式 整理课件52整理课件53参数扫描 参数扫描可用于DC，AC和TRAN之中 通过参数扫描可以得到直流、交流、瞬态的电压或电流随变量的变化关系.SWEEP 语句整理课件54灵敏度分析 .SENSE语句 灵敏度分析在直流工作点，小信号条

24、件下，计算电路中所有元器件的参数对指定输出变量的灵敏度。所有元器件参数对某一输出变量的灵敏度都被归一化，所有灵敏度之和为1 整理课件55直流传输函数分析 .TF语句实现。直流传输函数分析计算直流小信号下输出和输入之间的比值，并给出输入和输出电阻 整理课件56零极点分析 .PZ语句实现 零极点分析用于计算线性，时不变电路的性能 例如：分析反馈电路的稳定性110110().()().mmmmnnnnN sa sasaH sD sb sbsb整理课件572.2.2 瞬态仿真 对电路时域特性的仿真.TRAN 非线性时域分析方法 根据电路建立非线性的常微分方程，并在每个离散的时间点计算方程的解，也就是电

25、路在该时刻的状态。比交流仿真更可靠整理课件58整理课件59傅立叶分析 .FOUR语句实现 它在大信号正弦瞬态分析时，对输出的最后一个周期波形进行谐波分析 011()cos()nnnf tccnt92211|nnTHDcc整理课件60FFT分析 .FFT语句实现 FFT（Fast Fourier Transform）在时域上取得模拟信号若干个时间点上的数值，并进行离散傅立叶变换（DFTDiscrete Fourier Transform），实现模型信号从时域到频域的变换 FFT进行对瞬态信号的频谱分析，得到信号频域上的特性。整理课件612.2.3 交流仿真 对电路频域特性的仿真.AC 在直流工作

26、点将非线性电路线性化 建立一组线性方程 通过加入小正弦信号求得电路在稳态下的解 AC分析只适用于线性，时不变电路 整理课件62整理课件63噪声分析 .NOISE语句实现 噪声分析计算各个独立噪声源在指定节点产生的噪声电流，并将它们求和，得出均方根RMS噪声电压 SPICE的噪声分析得到的是线性系统，小信号条件下的噪声 2_1|noutputnoiseiiiVZ I整理课件64网络分析 .NET语句实现 .NET分析电路在不同工作频率下的传输函数.NET必须和.AC一起使用，并确定分析的频率范围.NET分析计算输入和输出之间的阻抗矩阵Z、导纳矩阵Y、混合矩阵H、散射参数矩阵S，并给出输入输出的阻

27、抗（导纳）值 整理课件652.3 仿真中的模型文件仿真中的模型文件 厂家提供的PDK process design kitPDK是为模拟/混合信号IC电路设计而提供的完整的工艺文件集合,是连接IC设计和IC工艺制造的数据平台.包含：仿真用的模型文件 仿真用的宏模型库（数字电路）版图用的Pcell(parameterizedcell是一个可以在使用时编辑其参数的cell)版图用的规则文件 各种说明文档整理课件66模型文件的内容 有源器件、无源器件的模型参数及器件测试结果 NMOS、PMOS 电阻、电容、（电感）二极管、寄生双极型晶体管、变容管整理课件67模型文件的常见格式 第一部分，关于模型文件

28、的说明*0.6um CMOS SPICE model of BSIM3v3*The Typical Operation Voltage is 0V-5V *Lmin=0.6um Lmax=40um Wmin=0.6um Wmax=40um*corner name:*TT:typical case*FF:fast-fast corner*SS:slow-slow corner 整理课件68模型文件的常见格式 第二部分，器件的参数.LIB TT.MODEL NMOS NMOS .MODEL PMOS PMOS .ENDL TT.LIB FF .ENDL FF整理课件69第一部分文件的说明 工艺特征

29、尺寸：0.6um Spice模型：BSIM3v3 工作电压范围：05V 最小尺寸：Lmin，Wmin 工艺拐角：TT，FF，SS 其他信息 整理课件70工艺拐角PMOSPMOSNMOSNMOSTTTTFFFFSFSFSSSSFSFS整理课件71第二部分器件的模型参数 可在文件中提供器件的高阶模型，供仿真器使用 也可以在仿真软件中手动设置整理课件72MOS管仿真模型管仿真模型MOS管仿真模型的发展Level13模型:Level1模型是最早的MOS管模型，也叫Shichman-Hodges模型,即常用的平方律特性描述的模型模型,考虑了衬底调制效率和沟道长度调制效应.Level2模型改进了MOS管阈

30、值电压和输出电阻的参数模型，并虑了短沟/窄沟对阈电压的影响,迁移率随表面电场的变化,载流子极限速度引起的电流饱和和调制以及弱反型电流等二级效应,给出了完整的漏电流表达式.Level3模型是简化了的Level2模型。它引入了更多的经验参数，使用分段拟合,是半经验模型.整理课件73 MOS管沟道长度较短时,需用二级模型.理论上,小于8um时,应有短沟等效应.实际上5um以下才需要二级模型.当短至2um以下,二级效应复杂到难以解析表达时,启用三级模型.MOS模型参数的提取一般需要计算机辅助才能进行.有两种实用方法,一是利用管子各工作区的特点,分段线性拟合提取;二是直接拟合输出特性的优化提取.其中,直

31、流参数的优化提取尚有不足之处:优化所获仅是拟合所需的特定参数,物理意义不确,难以反馈指导工艺和结构的设计;只适合当前模型,模型稍做改动,要重新提取,不利于分段模型;对初值和权重的选取要求很高.整理课件74BSIM模型 BSIM模型（Level4模型）：Berkeley提出的短沟道绝缘栅场效应管模型Berkeley Short-channel IGFET Model 特点：依靠经验参数和多项式方程来解决物理效应,主要应用于较低频率(几百兆以下)的模拟和数字电路。优点：提高了电路仿真速度 缺点：是脱离了器件的物理基础，仿真结果的精度降低，而且有可能使得计算结果背离物理意义。整理课件75BSIM2

32、特点：BSIM模型的扩展 优点：提高了BSIM的模型精度和电路仿真的收敛性能 缺点：分段函数表示MOS管在不同工作区域的特性导致电流电压一阶导数的不连续性 整理课件76BSIM3 特点：更多地考虑了MOS管的物理机制，而不是用经验参数构造方程来拟合测试数据 优点：采用了“平滑函数”，可以使用一个方程描述所有区域内器件的特性 版本：BSIM3V1、BSIM3V2和BSIM3V3 整理课件77BSIM4 BSIM4是2000年推出的BSIM系列最新的模型。它以BSIM3模型为基础，在MOS管的电流电压模型，噪声模型和外部寄生模型等方面都做了改进。整理课件78其他模型 MOS9模型：Philips开

33、发，适用于深亚微米设计 EKV模型：其它模型：以MOS管源极为参考点EKV模型：以MOS管衬底为参考点 Hspice模型：包含多个MOS管模型，统一编号为Level x 整理课件791Schichman-Hodges model2MOS2 Grove-Frohman model(SPICE 2G)3MOS3 empirical model(SPICE 2G)4Grove-Frohman:LEVEL 2 model derived from SPICE 2E.38advanced LEVEL 2 model13BSIM model15user-defined model based on LEV

34、EL 328BSIM derivative;Avant!proprietary model39BSIM247BSIM3 Version 2.049BSIM3 Version 3(Enhanced)50Philips MOS953BSIM3 Version 3(Berkeley)54UC Berkeley BSIM4 Model55EPFL-EKV Model Ver 2.6,R 11整理课件80LEVEL1模型 使用Meyer模型计算MOS管的电容参数 COX单位面积栅氧化层电容CoxKP跨导参数KpLAMBDA沟道长度调制系数 TOX栅氧化层厚度 U0载流子表面迁移率 DEL阈值电压的沟道宽

35、度效应系数 LD栅极和有源区沿沟道长度方向交叠部分的长度(横向扩散长度)WD 栅极和衬底沿沟道宽度方向交叠部分的长度 LMIT长度缩减因子 整理课件81WMLT宽度缩减因子 XJ有源区结深 XL沟道长度方向掩模和腐蚀的效果“掩模”和“腐蚀”是生产MOS管的两道工艺XW沟道宽度方向掩模和腐蚀的效果 GAMMA体材料阈值参数 NFS快速表面态效应和亚阈值斜率因子有关 NSUB衬底掺杂浓度 PHI反型层表面电势 VTO零衬偏开启电压 整理课件82BSIM3模型 BSIM3是MOSFET的模型，但也可用于描述其他工艺下的晶体管模型 BSIM3不仅适用于增强型MOS管，还能用于耗尽型MOS管 BSIM3

36、模型具有良好的缩尺特性，它可用于使用.18um深亚微米工艺电路的仿真，而且不必用分段函数来描述MOS管的特性。BSIM3可以用于模拟和数字电路的仿真，但当应用于高速模拟电路或射频电路仿真时，需要对模型进行适当的修改和补充。整理课件83 和Level1使用的Meyer电容模型不同，BSIM3使用电荷守恒的电容模型，流入MOSFET的4个端口的电流之和总是为零。和BSIM、BSIM2依赖经验函数描述MOS管的特性不同，BSIM3的参数来源于物理模型，大部分的参数都和工艺步骤或器件的设计有关，只有少部分参数用于使基于模型的仿真结果更接近实际的测试结果。和EKV模型使用衬底作为参考端点不同，BSIM3

37、使用源级作为参考端点，因而在对器件的某些参数（例如电容）的描述上存在一些问题。整理课件84 BSIM3是短沟道MOSFET的模型，它考虑了迁移率下降，速度饱和等短沟效应，但并没有包括栅极的漏电流。BSIM3考虑了温度变化对MOS管特性的影响。BSIM3的噪声模型只考虑了热噪声和1/f噪声，而没有考虑其他类型的噪声。噪声模型建立在长沟道器件基础上，因而对短沟道器件噪声的仿真并不精确。BSIM3没有限定MOS管的工作电压范围，所以设计者需要注意MOS管各个端点之间的电压是否超出了工艺要求。整理课件85BSIM3参数涉及内容 工艺特性 物理尺寸 源级衬底，漏级衬底的PN结特性 固有电容和寄生电容 阈

38、值电压 迁移率 亚阈值电流 输出电阻 温度系数 噪声 其他内容整理课件86整理课件87三、三、HSpice的安装和使用的安装和使用整理课件88HSpice使用 工作站上软件的使用 HSPICE 的运行：登录到工作站，确保HSPICE的权限和环境变量已设好。setenv LM_LICENSE_FILE/usr/cad/hspice/license.datsetenv META_QUEUE 1 打开一个“终端”窗口，然后进入到个人工作目录下，输入行命令运行。两种工作模式：提示行模式和非提示行模式。整理课件89提示行模式1、键入hspice,然后回车2、系统会提示输入一些参数Enter input

39、file name:此时输入你的HSPICE网表文件，缺省的扩展名为.sp Enter output file name or directory:缺省值为输入HSPICE网表文件名加上.lis扩展名。但.sp 和.lis 并不是必须。除此之外，还有一些参数（这些参数的隐含值一般不需要更改），直接回车即可。等你按照系统的提示确定所有的参数后，HSPICE就开始运行。整理课件90非提示行模式一般情况下的输入举例如下：hspice demo.sp 或者hspice demo.sp=demo.lis整理课件91图形界面方式:一、启动GUI 1.从命令行启动:%hspicegui初始化屏幕包含下列选项

40、:“Setup a New Simulation”；”Open an Existing Simulation”；选择“Setup a New Simulation”就会打开一个窗口，询问新仿真文件名字和仿真方式(HSPICE OR HSPICE RF)。新的仿真文件有一个.wrk的扩展名，包含该设计的GUI配置。选择”Open an Existing Simulation”打开一个窗口，使你能够浏览已有的.wrk文件or 输入文件名。整理课件92图形界面方式:一、使用HSPICE GUI Workbench该Workbench包括下面四个任务：指定网表和仿真选项；启动仿真；运行仿真；观察分析输

41、出。1.Specifying Netlist and Simulation Options网表和仿真界面允许用户使用对各种仿真运行都通用的网表和仿真选择，这在仿真启动时规定。也允许针对专门设计的网表文件。Simulation Setup button and the Manual Cmds tab。2.Setting Up Simulations这个界面用来设置指定HSPICE执行的仿真分析。这些分析可通过不同名字组成仿真，可通过指定顺序以批处理方式运行。3.Running Simulations仿真可通过点击Simulation Settings Button来设置。4.Viewing An

42、alysis Output 整理课件93图形界面方式:整理课件94使用 MetaWaves 浏览波形 启动MetaWaves:在UNIX的 cmdshell 的提示符下，键入 awaves&,回车即进入MetaWaves的工作环境。整理课件95使用 MetaWaves 浏览波形 模拟文件的打开与关闭:点开Design 菜单，其中的Open和Close命令分别用来打开和关闭待显示波形的模拟文件。整理课件96使用 MetaWaves 浏览波形 Tools窗口:提供了一些常用的工具，如下图所示：整理课件97使用 MetaWaves 浏览波形 结果编辑窗口:打开一个模拟文件后，就弹出Result Br

43、owser窗口用来编辑待显示的结果。可以直接显示的输出列在 curves子窗口中。选 定一个变量后，直接 用鼠标中键拖进 主菜单中的波形显示 区，即panel中即可。整理课件98使用 MetaWaves 浏览波形 表达式编辑窗口:点开Tools中的Expression Builder,出现该窗口。该窗口提供了常用的函数和运算符，能实现对已有输出波形的函数运算。它的结果也能被显示出来。整理课件99使用 MetaWaves 浏览波形 波形浏览区编辑菜单Panels:有时要显示的波形很多，在一个窗口中放不下，就需要开多个窗口。该菜提供了窗口的Add,Hide,Delete,Add Label,Del

44、ete Label 等操作；以及单个窗口中Delete Curves的操作。整理课件100使用 MetaWaves 浏览波形 波形显示编辑菜单Windows:对一个Panel中的波形的显示模式进行编辑，包括X轴，Y轴，X轴/Y轴的放大(Zoom In)、缩小(Zoom Out)，移动(Pan)，以及全图显示(Full)，恢复上一视图 (Last Zoom),以 及视图设置 (Set Zoom)。整理课件101使用 MetaWaves 浏览波形 测量菜单Measure:它提供了对波形进行测量的一些基本工具，用户可以选择点测量(Point)或点对点的测量(Point To Point)，测量完之后

45、可以清除测量标记(Delete Measure 或Delete All Measure)。在Measure Label Options 或Measure Preference 项 中调整一些测量 的参数，比如 精度等。整理课件102使用 MetaWaves 浏览波形 例子：整理课件103PC上软件的安装和使用 1.Hspice的安装 2.License配置整理课件104Hspice图例整理课件105Hspice图例整理课件106整理课件107Hspice输入文件类型及标准名称配置文件（meta.cfg）此文件设置打印机、绘图仪和终端。文件包括一行default_include=file nam

46、e，用于设置缺省的.ini文件的路径。default_include文件对大小写敏感(PC和windows版本的Hspice除外)。初始化文件（hspice.ini）使用者的缺省值在hspice.ini初始化文件里被规定。若hspice.ini文件存在于运行目录下，Hspice将在Hspice的输出文件的顶部包含其内容。其他包含初始化文件的方法将“DEFAULT_INCLUDE=filename”定义在系统文件或一个meta.cfg文件中。整理课件108 DC 工作点初始条件文件（工作点初始条件文件（.ic）.ic 文件是一个可选的输入文件，它为特别的节点包含初始的DC条件，可以使用它加上一个

47、.NODESET或.IC语句去初始化DC条件。.SAVE语句创建一个.ic的文件。接下去的.LOAD语句在.ic文件里初始化电路到到DC工作点的值。输入网表文件（输入网表文件（.sp）Hspice输入网表文件.sp工作并存储输出结果到输出列表文件或者图形数据文件。.sp 的输入文件包含如下内容：设计网表（有子电路subcircuits和macros，电源等等）语句命名将要使用的库（可选）将要运行的规范的分析（可选）希望的输出的规范（可选）输入网表和库输入文件由原理图编辑器或用一个文本编辑器产生。输入网表文件里面的语句可以是任意顺序，除了把第一行当作标题行，并且最后的.ALTER子模块（subm

48、odule）必须出现在.END之前以外。如果在输出网表文件的最后没有.END语句，将会出现有错误的消息。整理课件109整理课件1101.Invocationhspice demo.sp demo.out&该命令唤醒HSPICE shell，并使用输入netlist文件demo.sp和输出文件demo.out。&唤醒HSPICE背景，使你能够仍然使用窗口和键盘。2.Script execution.HSPICE shell开始hspice可执行，从适当的结构目录。Unix运行脚本来开始一个HSPICE仿真。该过程建立HSPICE仿真执行环境。3.Licensing.4.Simulation co

49、nfiguration.HSPICE读适当的meta.cfg文件，搜索配置文件的路径是用户登陆目录，然后是产品安装目录。整理课件1115.Design input.HSPICE打开输出listing文件。6.Library input.读.INCLUDE和.LIB申明中的文件。7.Operating point initialization.HSPICE读在.IC和.NODESET申明中指定的任何初始化条件，发现一个操作点可用来保存.SAVE申明的，写下任何请求的操作点信息。8.Multipoint analysis.9.Single-point analysis.10.Worst-case.ALTER.Normal termination.