第1-2讲 SPICE数模混合仿真程序的设计流程及方法

spice仿真Spice仿真引言Spice (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) 是一种电路仿真程序，它可以模拟各种电路的性能和行为。

历经多年的发展，Spice已经成为电子设计领域中最为常用和广泛认可的仿真工具之一。

本文将介绍Spice仿真的基本原理、应用领域以及使用方法，帮助读者更好地了解和应用这一强大的工具。

一、Spice仿真的基本原理Spice仿真基于电路的数学模型和电路分析方法，通过求解一组线性或非线性的代数和微分方程来模拟电路的行为。

Spice可以对各种类型的电路进行仿真，包括模拟电路、数字电路以及混合信号电路。

它考虑了电路中各个元件的电性能，并基于电流和电压的关系对电路进行建模和分析。

Spice程序需要用户提供电路的拓扑结构以及各个元件的参数。

通过这些输入，Spice可以根据预定义的电路分析方法和解算器来计算电路中各个节点和元件上的电压、电流以及功率等参数。

通过对电路的相应参数进行实时仿真和分析，Spice可以为设计者提供准确的电路行为信息，帮助他们对电路性能进行优化和改进。

二、Spice仿真的应用领域Spice仿真在电子设计和电路分析中有广泛的应用。

以下列举了几个常见的应用领域：1.模拟电路设计：Spice可以用于模拟电路的设计和验证，帮助设计者检查电路的性能和稳定性。

通过Spice仿真，设计者可以预测电路的频率响应、幅频特性以及相位延迟等参数，从而改进电路的设计方案。

2. 数字电路分析：Spice可以模拟数字电路中的逻辑门、触发器和时序电路等元件，帮助设计者验证电路的正确性和稳定性。

通过仿真结果，设计者可以找出可能存在的逻辑错误和电路延迟，并及时进行优化和调整。

3.射频电路分析：Spice也可以用于射频电路的仿真和分析。

射频电路中经常涉及到高频信号的传输和耦合问题，通过对射频电路进行Spice仿真，设计者可以预测电路中的信号衰减、失真以及噪声等问题，从而优化电路的性能。

数模混合仿真设计流程详解1.确定仿真对象与目标：首先确定要仿真的对象是什么，比如电路、通信系统等。

然后确定仿真的目标，比如系统的性能评估、故障模拟等。

2.收集仿真所需的数据：根据仿真对象和目标，收集所需的数据，包括电路元件的参数、信号源的特性等。

3.建立数字模型：根据收集到的数据，建立数字系统的数学模型。

这个模型可以是差分方程、状态空间方程等形式。

还可以使用一些仿真软件来建立模型，比如MATLAB、SPICE等。

4.建立模拟模型：根据仿真对象和目标，建立模拟系统的模型。

这个模型可以是电路图、信号流图等形式。

5. 进行系统级仿真：将数字模型和模拟模型结合起来，进行系统级的仿真。

可以使用专门的混合仿真软件，比如Multisim、PSPICE等。

6.分析仿真结果：对仿真结果进行分析，比如观察系统的响应、性能指标等。

根据分析结果，对系统进行优化或改进。

7.优化系统设计：根据仿真结果，对系统进行优化设计。

可以进行参数调整、电路结构改进等操作。

8.重新进行仿真：在优化设计之后，重新进行仿真，以验证优化效果。

9.验证仿真结果：将仿真结果与实际系统进行验证，比较其一致性。

如果两者一致，则说明仿真模型是可靠的。

10.提出改进方案：如果仿真结果与实际系统存在差异，根据差异提出改进方案，并重新进行仿真与验证。

11.输出仿真报告：根据仿真结果，编写仿真报告，包括仿真目标、仿真方法、仿真结果、分析与改进等内容。

总结起来，数模混合仿真设计流程包括确定仿真对象与目标、收集仿真所需数据、建立数字模型与模拟模型、进行系统级仿真、分析仿真结果、优化系统设计、重新进行仿真、验证仿真结果、提出改进方案和输出仿真报告。

这个流程是一个迭代的过程，需要根据实际情况进行调整和修改。

数／模混合仿真基本步骤1、输入命令“which verilog.vmx”，参看仿真所需的“verilog.vmx”文件是否存在，“which icfb”，查看所需的系统文件是否存在；2、在需要进行仿真的文件目录下启动icfb，将系统中模拟电路部分电路结构做成symbol，数字电路部分用verilog编写，做成view名称为“functional”的模块；3、除了有schematic view之外，增加config view：library manager→file→new→cell view→如图填写后，点击ok弹出对话框点击use template ,弹出对话框在name选项中选择spectreV erilog，点击ok，关闭new configuration对话框，在new configuration对话框中，将view名称改为schematic，如图保存后关闭对话框；4、开始仿真时关闭双击config，弹出对话框一般按照默认值，只显示schematic，不显示config，点击ok5、在弹出的schematic对话框中，tool→ analog environment→set up→simulator/directory/host，弹出对话框将simulator改为如图，ok；schemati c中将出现mixed signal选项，点击该选项，下拉菜单中出现三个选项，其中display partition选项中可选择显示模拟信号线，数字信号线、或混合信号线；interface elements选项中的library选项，应根据工艺条件与设计要求填写相关的A→D、D →A相关信息，如信号上升、下降时间，模拟信号向数字信号转换的高低电平等；6、填写完毕后关闭该对话框，在design environment对话框中，set up →model library中填写工艺模型文件（与模拟电路仿真相同），开始进行仿真（后与模拟电路仿真相同）。

数字逻辑基础LOGOEDA工具在数字逻辑课程中的应用--Multisim工具之Spice仿真在模拟电子课程中，我们通过使用晶体管的小信号模型，手工计算得到小规模模拟电子电路电压增益、电流增益、输入阻抗、输出阻抗、频率响应特性等。

⏹这种通过人工计算的分析方法就显得效率很低。

⏹随着计算机性能的不断提高，电子设计自动化（ElectronicDesign Automation，EDA）工具出现。

它成为电子系统设计和分析的强有力的助手。

⏹EDA工具取代了传统的手工计算方法，显著的提高了设计电路和分析电路的效率。

EDA工具在数字逻辑课程中的应用--Multisim工具之Spice仿真以集成电路为重点的仿真程序（Simulation Programwith Integrated Circuit Emphasis，SPICE），它是为了执行日益庞大而复杂的集成电路仿真工业而发展起来的，它是一个通用的、开源的模拟电子电路仿真工具。

⏹SPICE是一个程序用于集成电路和板级设计，用于检查电路设计的完整性，并且预测电路的行为。

⏹SPICE最早由加州大学伯克利分校开发，1975年改进成为SPICE2的标准，它使用FORTRAN语言开发。

在1989年，Thomas Quarles 开发出SPICE3，它使用C语言编写，并且增加了窗口系统绘图功能。

EDA 工具在数字逻辑课程中的应用--Multisim 工具之Spice 仿真在目前流行的NI 公司的Mutisim Workbench 工具、Altium 公司的Altium Designer 工具和Cadence 公司的OrCAD 工具中都嵌入了SPICE 仿真工具。

⏹在SPICE仿真工具中，包含下面的模块：☐电路原理图输入程序。

☐激励源编辑程序。

☐电路仿真程序。

☐输出结果绘图程序。

☐模型参数提取程序。

☐元器件模型参数库。

下面将通过Multisim 环境下的设计实例，演示EDA工具在数字逻辑课程中的应用--Multisim工具之Spice仿真SPICE的基本分析功能包含三大类：⏹直流分析⏹交流分析⏹时域分析EDA工具在数字逻辑课程中的应用--Multisim工具之Spice仿真注1：直流分析是所有其它分析的基础。

PSPICE仿真流程(2013-03-18 23:32:19)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。

二、新建设计工程在对应的界面下打开新建工程：2）在出现的页面中要注意对应的选择3）在进行对应的选择后进入仿真电路的设计：将生成的对应的库放置在CADENCE常用的目录中，在仿真电路的工程中放置对应的库文件。

这个地方要注意放置的.olb库应该是PSPICE文件夹下面对应的文件，在该文件的上层中library 中的.olb中的文件是不能进行仿真的，因为这些元件只有.olb，而无网表.lib。

4）放置对应的元件：对于项目设计中用到的有源器件，需要按照上面的操作方式放置对应的器件，对于电容，电阻电感等分离器件，可以在libraries中选中所有的库，然后在滤波器中键入对应的元件就可以选中对应的器件，点击后进行放置。

对分离元件的修改直接在对应的元件上面进行修改：电阻的单位分别为：k m;电容的单位分别为：P n u ;电感的单位分别为：n 及上面的单位只写量级不写单位。

5）放置对应的激励源：在LIBRARIES中选中所有的库，然后键入S就可以选中以S开头的库。

然后在对应的库中选中需要的激励源。

激励源有两种一种是自己进行编辑、手工绘制的这个对应在库中选择：另外一种是不需要自己进行编辑：该参数的修改可以直接的在需要修改的数值上面就行修改，也可以选定电源然后点击右键后进行对应的修改。

6）放置地符号：地符号就是在对应的source里面选择0的对应的标号。

7）直流电源的放置：电源的选择里面应该注意到选择source 然后再选定VDC或者是其它的对应的参考。

8）放置探头：点击对应的探头放置在感兴趣的位置处。

6 对仿真进行配置：1）对放置的项目的名称进行设置，也就是设置仿真的名称。

spice仿真简介Spice（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种电路仿真软件，广泛应用于电子工程领域。

它可以模拟电路中的各种元件和信号，提供了丰富的仿真功能，能够准确地预测电路的行为和性能。

spice软件特点Spice软件具有以下主要特点：1.模型库丰富：Spice软件提供了各种各样的元件模型，包括传输线、电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。

用户可以根据自己的需要选择合适的元件模型，进行仿真分析。

2.仿真精度高：Spice软件采用了复杂的数学算法，能够对电路进行准确的仿真计算。

它能够考虑到电路中各种元件的非线性特性，并给出准确的仿真结果。

3.仿真速度快：Spice软件在运行时采用了高效的算法和优化技术，提高了仿真的速度。

用户可以在较短的时间内得到仿真结果，提高工作效率。

4.灵活性强：Spice软件具有丰富的仿真选项和参数配置功能，能够满足不同用户的需求。

用户可以通过调整参数来改变仿真条件，观察电路的行为和性能变化。

5.支持多平台：Spice软件在设计上具有良好的可移植性，能够在不同操作系统上运行。

用户可以根据自己的实际情况选择合适的操作系统进行仿真。

spice仿真流程Spice仿真的基本流程如下：1.定义电路元件：首先，用户需要定义电路中的元件，包括电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。

可以通过编辑器或文本方式进行定义。

2.建立电路拓扑：用户需要根据实际电路设计，在编辑器中建立电路的拓扑结构。

可以使用类似于网表的方式描述电路的连接关系。

3.设置仿真参数：用户需要设置仿真的参数，包括仿真时间、仿真步长等。

可以根据需要进行适当的调整。

4.运行仿真：用户可以直接运行仿真，Spice软件会根据定义的电路元件和参数进行仿真计算，并得出仿真结果。

5.结果分析：用户可以通过仿真结果进行电路性能分析，比如电压波形图、电流曲线等。

可以根据需要调整仿真参数，再次进行仿真，以达到理想的仿真效果。

《数模混合集成电路设计》课程报告数模混合仿真报告专业：集成电路班级：电子0 6 0 4学号：200681131姓名：高丕龙TTL IC脉冲发生器一．实验目的1.学习模拟数模混合电路的方法。

2.熟悉应用pspice软件进行电路仿真的流程。

3.学习使用pspice中库文件中不同的元件应用特点和参数设置。

二．实验原理1.实验原理图：2.原理分析：实际电路中，应靠元件的自然噪声来触发震荡，然而仿真中用的元件都已理想化，无法起振，使电路各节点均保持偏压点的电压值。

解决方法是给电容C1C2赋予IC（初始条件），迫使电路从非偏压点位置开始仿真。

由上图，知电路初态时V A=-1.061V，VB=2.501V，VC=4.501V，VD=0.939V，E=1即A为低压，B为高压，C为高压，D为低压。

当A为低压时，B为高压，C为高压，D为低压：B经由R1向电容C2充电使A点电压升高，C1经由R2放电使C点电压下降。

当A点和C点达到临界电压时，U7A和U8A就会改变状态。

使A 为高压时，B为低压，C为低压，D为高压。

当A为高压时，B为低压，C为低压，D为高压：D经由R2向电容C1充电使C电压升高，C2经由R1放电使A电压下降。

当A 点和C点达到临界电压时，U7A和U8A就会改变状态。

使A为低压，B为高压，C为高压，D为低压。

这样由于反相器U7A和U8A的迟滞特性和电容C1，C2的周期性充放电产生震荡脉冲，经U9A整形后即可输出规范的周期性方波了。

三．实验步骤1.建立新工程TTL，选择类型为anglog or mixed ,并设置存储地址为D:work文件夹。

2.从pspice元件库中取出三个7414，两个R，两个C。

并设置相关元件的参数。

3.按照原理图进行连线，并对通过Place Net Alias对输入输出信号线进行命名。

4.保存原理图文件并生成电路网表如下：* source TTLX_U7A A B $G_DPWR $G_DGND 7414 PARAMS:+ IO_LEVEL=0 MNTYMXDLY=0C_C2 D A 0.01u IC=2VR_R1 A B 1kX_U8A C D $G_DPWR $G_DGND 7414 PARAMS:+ IO_LEVEL=0 MNTYMXDLY=0X_U9A D E $G_DPWR $G_DGND 7414 PARAMS:+ IO_LEVEL=0 MNTYMXDLY=0R_R2 C D 1kC_C1 C B 0.01u IC=2V5.建立一个新的仿真文件，命名为TTL，并设置分析类型为瞬态分析和其他仿真参数。

ADS SPICE模型的导入及仿真一、SPICE模型的导入1、打开一个新的原理图编辑视窗，暂时不用保存也不要为原理图命名。

2、导入SPICE模型：1233、新建一个原理图，命名为“BFP640_all ”，利用刚导入的SPICE 文件并对照下载的SPICE 文件附带的原理图进行连接：导入完成！ 已经导入了： bfp640.dsn chip_bfp640.dsn sot343_bfp640.dsn 等文件。

选择要导入的SPICE 模型文件 4连接好后的BFP640_all原理图如下：4、为SPICE模型创建一个新的电路符号ADS原理图系统默认的电路符号如下：这里我们为BFP640创建一个新的NPN电路符号。

1、在原理图设计窗口中的菜单栏中选择【View】→【Create/Edit Schematic Symbol】命令中，出现“Symbol Generator”对话框后，单击【OK】按钮，出现如上图所示的默认符号；2、在菜单栏中选项【Select】→【Select All】命令，并单击【Delete】按钮删除默认符号；3、在菜单栏中选择【View】→【Create/Edit Schematic Symbol】命令回到原理图设计窗口；4、在原理图设计窗口中选择【File】→【Design Parameters】，打开“Design Parameters”对话框；5、按照下图所示，设置对话框中的参数单击【OK】按钮，保存新的设置并自动关闭对话框；6、最后，单击【Save】按钮保存原理图，电路符号就创建完成。

二、直流仿真1、在ADS主视窗下单击【File】→【New design】，在弹出的对话框中输入新原理图名称“BFP640_DC1”,并选择“BJT_curve_tracer”设计模版，如下图所示：文件描述元件名称Q在下拉菜单中选择ADS内建模型SYM_BJT_NPN选择元件封装单击【OK】按钮后，将弹出已经带有DC仿真控件的原理图。

数模混合仿真设计流程详解
数模很合仿真可以提高cadence仿真的速度，使用spectreverilog进行仿真。

首先需要安装IUS9.2数字电路的仿真器，verilogXL。

否则不会启动的！！！！！我一开始用的是ic514后来发现我没有安装IUS，同时虚拟机没有空间了，于是我就把IUS装到了ic615上，所以前面的界面是514后边会有615的界面，大同小异。

按照步骤来，我相信大家都会学会的。

1.建立一个设计库：
2.建立一个数字单元functional cell，输入verilog代码
输入代码完成后创建符号图
3.创建模拟电路
5.建立config文件
6.建立spectreverilog模板
进入mix模式，打开simu的config文件后再进入mix模式
ic6151
仿真器改成spectreVerilog
设置数字电路和模拟电路的仿真激励
编辑测试激励语句
设置仿真时长与步长
仿真结果如下
需要注意的是数字和模拟电路的接口电平设置，何为1何为0。

需要在下图所示中设置
输入输出都需要设置，高电平何为1低电平何为0。

一般情况下是默认值，如果默认值不太合适的话，会导致逻辑错误。

所以需要手工设置一下。

这个地方我还没有研究明白，应该会
选择 一下针对CELL或者lib或者pin。

数/模混合仿真基本步骤1、输入命令“ which verilog.vmx” ,参看仿真所需的“ verilog.vmx ”文件是否存在, “ which icfb” ,查看所需的系统文件是否存在;2、在需要进行仿真的文件目录下启动 icfb ,将系统中模拟电路部分电路结构做成 symbol , 数字电路部分用 verilog 编写,做成 view 名称为“ functional ”的模块;3、除了有 schematic view之外,增加 config view :library manager → file → new → cell view →如图填写后,点击 ok弹出对话框点击 use template ,弹出对话框在 name 选项中选择 spectreVerilog ,点击 ok ,关闭 new configuration 对话框,在new configuration 对话框中,将 view 名称改为 schematic ,如图保存后关闭对话框;4、开始仿真时关闭双击 config ,弹出对话框一般按照默认值,只显示 schematic ,不显示 config ,点击ok5、在弹出的 schematic 对话框中, tool → analog environment→ set up→simulator/directory/host,弹出对话框将 simulator 改为如图, ok ; schematic 中将出现 mixed signal选项,点击该选项,下拉菜单中出现三个选项, 其中 display partition选项中可选择显示模拟信号线, 数字信号线、或混合信号线;interface elements选项中的 library 选项,应根据工艺条件与设计要求填写相关的A → D 、D → A 相关信息,如信号上升、下降时间,模拟信号向数字信号转换的高低电平等;6、填写完毕后关闭该对话框,在 design environment对话框中, set up → model library中填写工艺模型文件(与模拟电路仿真相同 ,开始进行仿真(后与模拟电路仿真相同。

数模混合仿真基本流程数模混合仿真（Mixed-Signal Simulation）是一种结合了模拟和数字仿真的方法，用于对整个电子系统进行系统级和电路级的验证。

它可以模拟数字信号和模拟信号之间的相互作用，包括时钟、数据传输、电源和噪声等因素。

下面我将介绍数模混合仿真的基本流程，并详细解释每个步骤。

1.确定系统规格和需求：首先需要明确系统的功能和性能要求。

这包括确定系统的输入和输出，以及技术指标如速度、功耗和面积等。

这些信息对于后续的设计和验证非常重要。

2. 设计系统仿真模型：在进行实际电路设计之前，需要建立系统的仿真模型。

这包括创建系统级模型（如Verilog或VHDL）和模拟模型（如SPICE）等。

系统级模型用于模拟数字部分，而模拟模型用于模拟模拟部分。

3. 实现数字电路设计：根据系统规格和需求，开始进行数字电路设计。

这通常涉及使用FPGA工具、电路设计工具和IP（Intellectual Property）库等。

设计完成后，将数字部分的设计与系统级模型连接起来。

4.验证数字电路设计：进行数字电路设计的验证，以确保其符合系统规格和功能要求。

验证方法可以包括模拟仿真、时序仿真和功能仿真等。

5.实现模拟电路设计：开始进行模拟电路设计。

这包括选择和设计模拟电路的各个组成部分，如放大器、滤波器、模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）等。

设计完成后，将模拟部分的设计与模拟模型连接起来。

6.验证模拟电路设计：进行模拟电路设计的验证，以确保其符合系统规格和功能要求。

验证方法包括使用SPICE仿真，通过模拟信号作用于模拟模型来验证设计中的模拟电路。

7.库模型与接口验证：对所用到的模块和库进行验证，包括芯片设计中采用的各种标准元件和功能模块。

这些库模型可以是已经经过验证的标准模型，也可以是自定义模型。

同时，库模型的接口也需要进行验证，以确保其与被集成的其他模块或芯片的相互连接正确。

8.进行系统级仿真：将数字部分和模拟部分的设计相互连接，进行系统级仿真。