HSPICE的基本使用方法

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。

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。

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：标题语句组件语句模型语句.SUBCKTHspice 的输入描述文件格式是一种自由格式，其输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，其大小子电路 组件语句, 模型语句子电路调用.ENDS 语句 控制语句 结束语句该行称为续行，续行的第一列必须是“+”号，续行数没有限制。

Hspice 模拟仿真流程：NY调用读文件是否要分析直流传输设定NYNY直流工是否要分析交流特是否要分析直流传输直流工YN Hspice输出文件类型如下表：输出文件类型扩展名列表输出，其内容包括仿真所用的名字和版本；Meta-Software 单元信息；输入文件名；使用者名；注册资料；拷贝的输入网点文件；节点计算；操作点参数；每个source和sub-circuit的电压降，电流，功耗的详细情况；由. PLOT语句产生低分辩率图表；. PRINT语句结果；. OPTIONS语句结果。

目录第1章Hspice简介...............................................................................................................- 1 - 第2章Hspice仿真准备.. (2)2.1 仿真以及相关工具准备 (2)2.2 工具简介 (2)2.3 仿真所需文件 (2)2.4 网表导出 (3)2.4.1 在cadence里导出网表文件 (3)2.4.2 在Hierux里导出网表 (4)2.4.3 Cadence网表修改 (5)2.4.4 Heirux网表修改 (7)2.4.5 器件模型的修改 (8)第3章仿真操作及注意事项 (9)3.1 编写.SP文件 (9)3.1.1 标题（TITLE） (9)3.1.2 电路的分析类型描述语句 (9)3.1.3 注释（COMMENTS） (9)3.1.4 结束（.END） (9)3.2 Hspice仿真操作 (10)3.3 注意事项 (13)3.3.1 用cadence导出网表 (13)3.3.2 会查看Hspice中的错误 (13)第1章Hspice简介Hspice线路模拟软件在早期是美国Meta-Sofeware公司根据Berkeley SPICE2G.6、SPICE3以及其他线路模拟软件所发展的工业级线路分析软件。

Hspice在基本功能部分和其他SPICE软件相似，可应用于下列领域的电子研发，即稳态（直流分析）、暂态（时间分析）及频率（交流分析）等领域。

由于Meta-Sofeware公司在集成电路研制技术持续进步与元件尺寸缩小下，对于MOSFET模拟的适用性与精确性的不断耕耘，以及该公司对元件与电路最佳化、蒙特卡罗与最坏情况分析等进阶级的模拟应用亦有自我突破，使得Hspice逐渐脱颖而出，超过PSPICE、ls-SPICE等软件，成为在集成电路设计上最普遍及最佳的晶体管层次线路模拟软件。

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。

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的使用手册第一章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。