下载文档原格式
电路模拟实验专题实验文档一、简介本实验专题基于SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模拟，讲授电路模拟的方法和spice仿真工具的使用。
SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免费版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更为强大，在集成电路设计中使用得更为广泛。
因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE作为主要的仿真工具，进行电路模拟方法和技巧的训练。
参加本实验专题的人员应具备集成电路设计基础、器件模型等相关知识。
二、Spice基本知识(2)无论哪种spice仿真器，使用的spice语法或语句是一致的或相似的，差别只是在于形式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。
因此这里简单介绍一下spice的基本框架，详细的spice语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明文档。
首先看一个简单的例子，采用spice模拟MOS管的输出特性，对一个NMOS管进行输入输出特性直流扫描。
V GS从1V变化到3V，步长为0.5V；V DS从0V变化到5V，步长为0.2V；输出以V GS为参量、I D与V DS之间关系波形图。
*Output Characteristics for NMOSM1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0uVGS 1 0 1.0VDS 2 0 5.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5.plot dc -I(vds).probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.end描述的仿真电路如下图，图2-1 MOS管输入输入特性仿真电路图得到的仿真波形图如下图。
从这个简单的spice程序中可以知道spice电路描述的主要组成部分。
Poqi0552002-7-10开始在Ａｌｌｅｇｒｏ中准备好进行ＳＩ仿真的ＰＣＢ板图转换ＩＢＩＳ库到ｄｍｌ格式并加载给器件加载对应模型定义板子的地线、电源电压调整ＰＣＢ板叠层结构满足阻抗要求设置仿真参数用探针（Ｐｒｏｂｅ）指定仿真信号线生成仿真结果报告、设定报告包括的参数提取电路拓扑结构更改不同的电路条件重复仿真仿真结果分析电气约束规则的定义结束Ｃａｄｅｎｃｅ 仿真步骤第一章 在Allegro 中准备好进行SI 仿真的PCB 板图1）在Cadence 中进行SI 分析可以通过几种方式得到结果：z Allegro 的PCB 画板界面，通过处理可以直接得到结果，或者直接以*.brd 存盘。
z 使用SpecctreQuest 打开*.brd ，进行必要设置，通过处理直接得到结果。
这实际与上述方式类似，只不过是两个独立的模块，真正的仿真软件是下面的SigXplore 程序。
z 直接打开SigXplore 建立拓扑进行仿真。
2）从PowerPCB 转换到Aleegro 格式在PowerPCb 中对已经完成的PCB 板，作如下操作：在文件菜单，选择Export 操作，出现File Export 窗口，选择ASCII 格式*.asc 文件格式，并指定文件名称和路径（图1.1）。
图1.1 在PowerPCB 中输出通用ASC 格式文件图1.2 PowerPCB 导出格式设置窗口点击图1.1的保存按钮后出现图1.2 ASCII 输出定制窗口，在该窗口中，点击“Select All ”项、在Expand Attributes 中选中Parts 和Nets 两项，尤其注意在Format 窗口只能选择PowerPCB V3.0以下版本格式，否则Allegro 不能正确导入。
3）在Aleegro 中导入*.ascPCB 板图在文件菜单，选择Import 操作，出现一个下拉菜单，在下拉菜单中选择PADS 项，出现PADS IN 设置窗口（图1.3），在该窗口中需要设置3个必要参数：图1.3 转换阿三次文件参数设置窗口i.在的一栏那填入源asc 文件的目录ii. 在第二栏指定转换必须的pads_in.ini 文件所在目录（也可将此文件拷入工作目录中，此例） iii.指定转换后的文件存放目录然后运行“Run ”，将在指定的目录中生成转换成功的.brd 文件。
（完整版）HSPICE与CADENCE仿真规范与实例..电路模拟实验专题实验⽂档⼀、简介本实验专题基于SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模拟，讲授电路模拟的⽅法和spice仿真⼯具的使⽤。
SPICE仿真器有很多版本，⽐如商⽤的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免费版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更为强⼤，在集成电路设计中使⽤得更为⼴泛。
因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE 作为主要的仿真⼯具，进⾏电路模拟⽅法和技巧的训练。
参加本实验专题的⼈员应具备集成电路设计基础、器件模型等相关知识。
⼆、Spice基本知识(2)⽆论哪种spice仿真器，使⽤的spice语法或语句是⼀致的或相似的，差别只是在于形式上的不同⽽已，基本的原理和框架是⼀致的。
因此这⾥简单介绍⼀下spice的基本框架，详细的spice语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明⽂档。
⾸先看⼀个简单的例⼦，采⽤spice模拟MOS管的输出特性，对⼀个NMOS管进⾏输⼊输出特性直流扫描。
V GS从1V变化到3V，步长为0.5V；V DS从0V变化到5V，步长为0.2V；输出以V GS为参量、I D与V DS之间关系波形图。
*Output Characteristics for NMOSM1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0uVGS 1 0 1.0VDS 2 0 5.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5.plot dc -I(vds).probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.end描述的仿真电路如下图，图2-1 MOS管输⼊输⼊特性仿真电路图得到的仿真波形图如下图。
电路模拟实验专题实验文档一、简介本实验专题基于SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模拟，讲授电路模拟的方法和spice仿真工具的使用。
SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免费版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更为强大，在集成电路设计中使用得更为广泛。
因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE作为主要的仿真工具，进行电路模拟方法和技巧的训练。
参加本实验专题的人员应具备集成电路设计基础、器件模型等相关知识。
二、Spice基本知识(2)无论哪种spice仿真器，使用的spice语法或语句是一致的或相似的，差别只是在于形式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。
因此这里简单介绍一下spice的基本框架，详细的spice语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明文档。
首先看一个简单的例子，采用spice模拟MOS管的输出特性，对一个NMOS管进行输入输出特性直流扫描。
V GS从1V变化到3V，步长为0.5V；V DS从0V变化到5V，步长为0.2V；输出以V GS为参量、I D与V DS之间关系波形图。
*Output Characteristics for NMOSM1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0uVGS 1 0 1.0VDS 2 0 5.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5.plot dc -I(vds).probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.end描述的仿真电路如下图，图2-1 MOS管输入输入特性仿真电路图得到的仿真波形图如下图。
从这个简单的spice程序中可以知道spice电路描述的主要组成部分。
Cadence 和Hspice 详细介绍
本文为大家带来两款EDA 软件：Cadence 和Hspice 的介绍。
Cadence 介绍
Cadence 是一个大型的EDA 软件，它几乎可以完成电子设计的方方面面，包括ASIC 设计、FPGA 设计和PCB 板设计。
Cadence 在仿真、电路图设计、自动布局布线、版图设计及验证等方面有着绝对的优势。
Cadence
包含的工具较多几乎包括了EDA 设计的方方面面。
Cadence 的底层软件
Cadence 的底层软件有下面这些：
逻辑设计规划器
这是用于设计早期的规划工具。
其主要用途是延时预测、生成供综合工具使用的线路负载模型。
这个工具是用来在物理设计的早期象逻辑设计者提供
设计的物理信息。
电路模拟实验专题实验文档一、简介Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模拟，SPICE（本实验专题基于讲授电路模拟的方法和spice仿真工具的使用。
SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免费版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更为强大，在集成电路设计中使用得更为广泛。
因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE作为主要的仿真工具，进行电路模拟方法和技巧的训练。
参加本实验专题的人员应具备集成电路设计基础、器件模型等相关知识。
二、Spice基本知识(2)无论哪种spice仿真器，使用的spice语法或语句是一致的或相似的，差别只是在于形式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。
因此这里简单介绍一下spice的基本框架，详细的spice 语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明文档。
首先看一个简单的例子，采用spice模拟MOS管的输出特性，对一个NMOS管进行输入输出特性直流扫描。
V从1V变化到3V，步长为0.5V；V从0V变化到5V，步长为DSGS0.2V；输出以V为参量、I与V之间关系波形图。
DSGSD*Output Characteristics for NMOSM1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0uVGS 1 0 1.0VDS 2 0 5.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5.plot dc -I(vds).probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.end描述的仿真电路如下图，图2-1 MOS管输入输入特性仿真电路图得到的仿真波形图如下图。
程序中可以知道spice电路描述的主要组成部分。
从这个简单的spice 标题和电路结束语句（1）在输入的电路描述语句中输入的第一条语句必须是标题语句，最后一条必须是结束语句。
在本例中，←标题*Output Characteristics for NMOS……. ……结束语句←.end2电路描述语句）（器件模型等描述，另激励源、电路描述语句描述电路的组成和连接关系，包括元器件、外，如果电路是层次化的，即包含子电路，电路描述部分还包括子电路描述（。
）.subckt元器采用不同的关键字作为元件名的第一个字母，要根据类型，在描述元器件时，NMOS件关键字见下表。
如本例中，管的描述为：M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u表示的意思为：元器件关键字x D G S B 模型名宽=xx 长=xx其中D：漏结点；G：栅结点；S：源结点；B：衬底结点。
器件模型描述电路中所使用的器件的spice模型参数，语句为.model。
如在本例中，.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7其中MNMOS为模型名，以便在元器件调用时使用，NMOS为模型的关键字。
元器件类元器件关键电R电C电L二极D双极型晶体NPPNQN沟或P沟结型场效应晶体管JMOS场效应晶体管N型或P型M场效应晶体管GaAsB电压控制开关S电流控制开关W互感K激励源说明供激励用的独立源和受控源，比如：V: 独立电压源；I: 独立电流源；E: 电压控制电压源；F: 电流控制电流源；G: 电压控制电流源；H: 电流控制电压源，等等。
（3）分析类型描述语句分析类型描述语句说明对电路进行何种分析。
比如，直流工作点（.op），直流扫描分析（.dc），交流分析（.ac），噪声分析（.noise），瞬态分析（.tran）等等。
（4）控制选项描述语句控制选项用于描述spice仿真时的相关控制选项，一般在.option内进行设置，另外还有打印及输出控制选项（.print、.plot、.probe）等等现将整个spice程序例子标注如下：*Output Characteristics for NMOS ←标题←M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u 元器件描述（模型名为MNMOS的场效应MOS管M1，漏结点2、栅结点1、源结点0、衬底结点0 ，栅宽5um，栅长1um）VGS 1 0 1.0 ←激励源描述（连接在1和0结点之间的1V独立电压源）←VDS 2 0 5 激励源描述（连接在2和0结点之间的5V独立电压源）分析类型描述，直流工作点分析←.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5←分析类型描述，直流扫描分析从1V变化到3V，步长为0.5V；V（GS V从0V变化到5V，步长为0.2V）DS←控制选项描述，打印声明.plot dc -I(vds)←控制选项描述，打印输出.probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U ←器件模型描述，定义模型名为MNMOS的NMOS类型的模型+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7←结束语句.end三、Hspice电路仿真（1+3）HSPICE的输入网表文件通常为.sp文件，输出文件有运行状态文件.st0、输出列表文件.lis、瞬态分析文件.tr、直流分析文件.sw、交流分析文件.ac等，输出文件有运行状态文件.st0和输出列表文件.lis在每次hspice运行后均有出现，其他的输出文件视spice程序中选择的分析类型而出现，并且可以在波形显示工具中显示，如Avanwaves、cosmos scope等。
输入spice网表（程序）文件和库输入文件能够由一个线路网表转换器或用一个文本编辑器产生。
1.写输入网表文件的规则输入网表文件的第一个语句必须是标题行，最后一个语句必须是.END语句，它们之间的语句次序是随意的，除非是续行（行首有“＋”的行）必须接在要接下去的行后面。
注释行以*打头，可加在文件中的任何地方。
2. 输入文件的编辑(a)HSPICE 采用自由格式输入。
语句中的域由一个或多个空格，一个Tab，一个逗号，一个等号或一个左/右圆括号分开。
(b)除UNIX 系统中的文件名外，不予区分大写或小写字母。
(c)每行语句长度限于80 个字符以下。
(d)一个语句如在一行写不下，可以用续号继续下去。
续行以“+”作为第一个非数值、非空格字符。
(e)输入网表文件不能被“打包”，也不能被压缩。
输入网表文件中不要采用特殊的控制字符。
(f)．图3-1 Hspice的模拟流程1、工具的使用Hspice可以采用命令行或图形界面的方式执行，命令行的方式如下，hspice <输入文件>不生成lis文件，lis文件的内容打印到屏幕上。
hspice –i <输入文件> -o <输出文件名>生成以输出文件名命名的lis文件。
相对方便的方式是采用图形界面的方式，如下图3-2 hspice仿真图形界面按Simulate执行仿真，之后，采用Avanwaves或Cscope来显示波形，分别如下，图3-3 Avanwaves波形查看软件界面图3-4 Cosmos Scope波形查看软件界面2、基本电路分析下面以下图所示的电路为例子，说明hspice的基本仿真方法。
3-5 一个基本的共源级放大器的例子图偏置为电阻与电流镜负载为电流源，电流源采用电流镜实现，此电路为共源级放大器，结点。
实现的简单偏置。
各结点号已标注在图中，其中GND的默认结点号为02.1直流仿真程序如下，图中电路的直流仿真spice* DC analysis for AMPM1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uR1 3 0 100KCL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0Vin 1 0 DC 5.0.op.dc Vin 0 5 0.1.plot dc V(2).probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U+LAMBDA=0.05 GAMMA=0.57 PHI=0.8.end.op是分析直流工作点的语句。
此语句在进行电路直流工作点计算时，电路中所有电感短路，电容开路。
值得注意的是，在一个HSPICE 模拟中只能出现一个.OP 语句。
是直流扫描分析。
该语句规定了直流传输特性分析时所用的电源类型和扫描极限。
.dc语句可进行在直流分析中，.DC直流参数值扫描a.电源值扫描b.温度范围扫描c.d. 执行直流蒙特卡罗分析（随机扫描）e. 完成直流电路优化f. 完成直流模型特性化.DC 语句具体格式取决于实际应用需要，下面给出了最常用的应用格式：.DC var1 START=start1 STOP=stop1 STEP=incr1在本例中，，.dc Vin 0 5 0.1 。
，步长为0.1V5V输入端的电压源Vin从0V变化到语句可以采用嵌套的形式，比如，.DC.DC var1 START=start1 STOP=stop1 STEP=incr1 var2 START=start2 STOP=stop2 STEP=incr2下面是做温度扫描的例子，.DC TEMP -55 125 101~1.12V区域内是此放大器的高增益区。
下图是此电路的直流扫描结果。
可见在交流仿真2.2spice程序如下，图中电路的交流仿真* AC analysis for AMPM1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uR1 3 0 100KCL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0Vin 1 0 DC 1.07 AC 1.0.op.ac DEC 20 100 100MEG*.plot ac VDB(2) VP(2).probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U.end交流仿真结果2.3瞬态仿真程序如下图中电路的瞬态仿真spice* TRAN analysis for AMP M1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uR1 3 0 100K*CL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0) Vin 1 0 DC 1.07 sin(2 2 100KHz.op.tran .1u 10u*.plot tran V(2) V(1).probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U+LAMBDA=0.05 GAMMA=0.57 PHI=0.8.end大信号瞬态仿真结果：改为小信号时，注意偏置值的选取。
