hspice仿真整理
(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。
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。
实验5 运算放大器的HSPICE仿真
实验五运算放大器的Hspice仿真一、实验目的1、进一步熟悉HSPICE网表及仿真语句。
2、学会使用Hspice调节并仿真电路，使电路达到相应要求。
二、实验内容1、简单两级运算放大器的网表如下，根据网表画出电路图，标出各个元器件的尺寸。
V_Vp vdd 0 5VR_Rz vo1 1 rzvC_Cc 1 vo ccvC_CL 0 vo clvC_Cb 0 vb 10pR_Rb vb vdd 100kM_U2 vo1 vip 2 0 NENH L=0.6u W=20u M=6M_M1 3 3 vdd vdd PENH L=2u W=30u M=8M_M3 vo vo1 vdd vdd PENH L=0.6u W=12u M=8M_U1 3 vin 2 0 NENH L=0.6u W=20u M=6M_U4 vo vb 0 0 NENH L=5u W=12u M=8M_U5 vb vb 0 0 NENH L=5u W=12u M=1M_U3 2 vb 0 0 NENH L=5u W=12u M=4M_M2 vo1 3 vdd vdd PENH L=2u W=30u M=82、对1题中的运算放大器电路做如下分析，电源电压为5V：（提示：将该放大器的网表文件存储在文件：中，在后续的分析中调用该文件即可）1)直流工作点分析由仿真结果查得电路的功耗是多少？各个mos管的工作区域，以及MOS管的漏极电流为多少？该放大器的偏置电流为多少？2)直流分析仿真该运放的输入输出特性曲线。
3）交流分析✧在没有补偿电阻（Rz），补偿电容(Cc)为1pf的条件下求该放大器单位增益带宽（GWB）、相位裕度；✧分析没有补偿电阻，补偿电容在（0~5pf）变化的时候对GWB和相位裕度的影响；✧分析补偿电阻在（0~2K）变化，补偿电容为1pf的时候对GWB和相位裕度的影响。
4）压摆率分析（提示：运放在闭环状态下进行仿真）输入激励信号为： PULSE 2 3 20ns 0.1n 0.1n 100n 200n，测量上升和下降的压摆率分别为多少？5）工艺角分析（即模型corner仿真）求出模型在FF、SS、FS、SF等情况下的输入输出特性曲线，以及GWB和相位裕度。
PSPICE仿真流程
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.2)对仿真进行配置：对仿真的配置主要是对两个对应的选项进行操作,Analysis中的对应操作：这个里面主要对应analysis type 以及的操作，对应扫描频率，需要注意MEG的频率单位.在configuration Files里面要注意category 中应该选择library，在filename 中选择对应的IC的库文件,选定后再选择add as global 按键，然后点击确认就可以了。
第3讲 Hspice电路仿真
随着新型电子器件和材料的不 断涌现，Hspice电路仿真将不 断更新和完善元件模型库，提 供更加全面和精确的仿真支持 。
THANKS
[ 感谢观看 ]
数字电路设计与分析
Hspice支持数字电路的逻辑仿真、 时序分析和功耗分析等。
混合信号电路设计与分析
Hspice可用于混合信号电路的设计 、仿真和验证，包括模数转换器和数 模转换器等。
通信系统设计与分析
Hspice可用于通信系统的信号处理 、调制解调、信道编码和误码率分析 等。
CHAPTER 02
CHAPTER 04
Hspice在模拟电路仿真中的应用
直流工作点分析
1 2
确定电路的静态工作点
通过Hspice仿真，可以获取电路中各个节点的直 流电压和电流，从而确定电路的静态工作点。
分析电路性能
根据静态工作点的数据，可以分析电路的性能指 标，如放大倍数、输入/输出电阻等。
3
优化电路设计
通过比较不同设计方案下的静态工作点，可以优 化电路设计，提高电路性能。
CHAPTER 07
总结与展望
Hspice电路仿真优势与局限性
高效性
Hspice电路仿真可以快速进行电路分 析和设计验证，大大缩短了产品开发 周期。
精确性
Hspice采用了先进的电路仿真算法， 能够精确地模拟电路的实际行为，提 高了设计的可靠性。
Hspice电路仿真优势与局限性
Hspice电路仿真优势与局限性
Monte Carlo统计分析
随机性建模
考虑元器件参数的随机性，通过Monte Carlo方法对电路性能进行统计分析。
概率分布函数
支持多种概率分布函数，如正态分布、均匀分布等 ，以模拟实际元器件参数的分布情况。
(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。
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。
实验4电流源和差分运放的HSPICE仿真
《电流源和差分运放的Hspice仿真》实验报告学生姓名：丁英光学号：111200508专业班级：微电子学1班指导教师：江浩二○一四年十一月十七日实验四电流源和差分运放的Hspice仿真一、实验目的1、复习各种结构电流源的电路结构、特点及工作原理。
2、复习差分运放电路结构及工作原理。
3、学会使用Hspice 调节并仿真电路，使电路达到相应要求。
二、实验内容1、图1为基本电流镜结构，请编写电路网表，模拟仿真当输出电压v(2)从0~5V 变化时，输出电流I o的变化情况。
（工作电压为5V ，M1，2：W/L=5μ/1μ）图1 基本电流镜结构 图2 威尔逊电流源.title dianliujing .options post=2.include '/home/jingjing/hspice/models/tsmc35.m'm2 1 1 0 0 tsmc35n w=5u l=1um1 2 1 0 0 tsmc35n w=5u l=1uv2 2 0 3ir vdd 1 100uvdd vdd 0 5v.dc v2 0 5 0.01.op.probe i1(m1).end2、图2为威尔逊电流源结构，请编写电路网表，模拟仿真当输出电压v(4)变化时，输出电的变化情况。
（工作电压为5V ，M1,2,3,4：W/L=5μ/1μ）流Io.title wilson current mirrors.options list post=2.include '/home/jingjing/hspice/models/tsmc35N.m'm1 2 1 0 0 tsmc35n w=5u l=1um2 1 1 0 0 tsmc35n w=5u l=1um3 4 3 1 0 tsmc35n w=5u l=1um4 3 3 2 0 tsmc35n w=5u l=1uv4 4 0 1idc vdd 3 1mvdd vdd 0 5v.dc v4 2 5 0.1 sweep idc 1m 2m 1m.print dc i(m3) i(m4).end3、图3为共源共栅电流源结构，请编写电路网表，模拟仿真当输出电压v(4)变化时，输出电流I o的变化情况。
hspice仿真整理教程文件
h s p i c e仿真整理§电路级和行为级仿真§直流特性分析、灵敏度分析§交流特性分析§瞬态分析§电路优化（优化元件参数）§温度特性分析§噪声分析例(Hspice netlist for the RC network circuit)：.title A SIMPLE AC RUN.OPTIONS LIST NODE POST.OP.AC DEC 10 1K 1MEG.PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1)V1 1 0 10 AC 1R1 1 2 1KR2 2 0 1KC1 2 0 .001U.END输出文件：一系列文本文件⏹*.ic ：initial conditions for the circuit⏹*.lis ：text simulation output listing⏹*.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,*.ac1…: post-processor output for AC analysis.TITLE 语句.TITLE <string of up to 72 characters>或者： <string of up to 72 characters>如果是第二种形式，字符串应该是输入文件的首行；如果一个HSPICE语句出现在文件的首行，则它将被认为是标题而不被执行。
.END 语句形式： .END <comment>在 .END语句之后的文本将被当作注释而对模拟没有影响。
hspice仿真简易教程
仿真过程：第一步：搭建电路。
使用工具：Cadence，ECS，Workview等第二步：以可编辑方式打开需要仿真的电路（子电路，整体电路均可，整体电路需要打开顶层图）。
Tools→Analog Envirement 弹出窗口。
Setup→Simulator→Simulator一栏选择“HSPICE”(也有选择HspiceS的)→OKSimulation→Netlist→Create稍等一会儿，自动弹出生成的网标文件。
“Save”至指定目录下，建议以时间和功能命名，这样易于理解和分辨网表的新旧。
保存的文件后缀为.txt若生成网表失败，请在icfb中查找原因，找到“error”部分的描述即为失败原因。
常见原因有：电路的输入输出PIN与其Symbol的PIN对不上（这个错误在电路保存时就能发现）；电路连线有问题，比如存在短路，重名等情况；电路改动过后没有保存。
第三步：创建仿真文件。
该文件以.sp为后缀进行保存。
仿真文件主要是添加激励，指定仿真类型和内容，以及仿真精度和结果等的显示。
文件第一行不能输入有效语句，一般以*号注释，正式语句从第二行以后开始。
首先调用网表文件，也就是需要将第二步生成的网标文件进行调用，用.inc语句，例如：.inc ‘/projuct/spl3501/osc/netfile/osc_0812.txt’然后开始加激励。
一般顺序是先定义电源和地，然后再定义输入信号，例如：Vvcc vcc 0 pwl 0u 0v 10u 5v 给电源vcc加一个线性增大的电压Vgnd gnd 0 0 定义地电位是0Ven en 0 pwl 0u 0 2u 0 2.01u 5 开始定义其它输入信号确定仿真显示等的设置，大多数功能设置都会在.option中进行设置，比如：.option node list post 表示打出所有节点的电压，如果你不需要打出所有的节点信息，而只要求能够打出你指定的节点电压电流等，那么可以在option后面加入“probe”即可，但这样的话就需要在接下来使用.probe来指定你要打出的电压电流信息。
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.END 语句形式：.END <comment>在.END语句之后的文本将被当作注释而对模拟没有影响。
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常量⏹M－毫，p－皮，n－纳，u－微，MEG－兆,例如c1 1 2 10pF；⏹单位可以省略，例如c1 1 2 10p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：器件的类型+名称器件所连接的节点参数值无源器件：⏹电阻：Rxxx n1 n2 <mname><R=>resistance <AC=val>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⏹电容：一般形式：Cxxx n1 n2 <mname><C=>capacitance例，Cload driver output 1.0e-6。
⏹电感：一般形式：Lxxx n1 n2 <L=>inductance有源器件：⏹二极管：Dxxxnplusnminusmname /params模型中的寄生电阻串联在正极端。
⏹双极型晶体管：Qxxxncnb ne <ns>mname⏹JFET：Jxxxndng ns <nb>mname子电路语句⏹ 子电路定义开始语句.SUBCKT SUBNAM <node1 node2…>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，模型的说明均是局部量，可以和外部的相同。
例.SUBCKT OPAMP 1 2 3 4⏹ 子电路终止语句.ENDS <SUBNAM>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***** <node1 node2 …> SUBNAM例.Xopa1 a b c c OPAMP激励源：⏹独立源：脉冲形式：Vxxx n+ n- PULS <(>v1 v2 <td <tr<tf<pw <per>>>>><)>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 周期例：VPU 3 0 PULSE(1 2 5N 5N5N 20N 50N)正弦形式：Vxxx n+ n- SIN<(>vova<freq<td<q<φ>>>><)>v0 失调值va 幅度freq 频率td 延迟时间q 阻尼因子φ相位得到的波形：Time=0~td vo+va·sin(2πφ/360）Time=td~瞬态分析的结束时间vo＋vaExp[-(Time- td)×θ+·Sin,2π·*freq(Time-td)+φ/360+-例：VIN 3 0 SIN (0 1 100MEG 1NS 1e10)逐段线性形式：pwl<(> t1 v1<t2 v2 t3 v3…><R <=repeat>><TD=delay><)>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 <t2 >>>><)>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。
控制卡是hspice输入文件的命令部分，告诉hspice要进行哪些操作和运算，并给出相关的参数——如分析方式、输出的变量等。
其内容主要包括选项语句（.OPTIONS)、分析命令语句、输出控制语句几类。
这些语句格式的共同特点是都由保留字引导，后面跟随相应的参数，在保留字前要加“.”LIB 语句：.lib ‘<filepath>filename’entryname该语句根据文件路径和文件名来调用一个库文件，一般该文件包含器件模型中的参数值。
例.lib 'f:\spice\userlib\csmc.lib' bjtcsmc.lib文件中：···.lib bjt.MODEL pnp20 pnp···.INCUDE语句：引用一个文件，被引用的文件置于引用文件前。
例：LNA.include “me98xxxx/model.sp“···直流分析仿真流程.OP：直流工作点分析会在输出文件中列出一些直流参数和各结点的工作点电压与支路电流、静态功耗。
.dc:扫描：.DC 变量1扫描<变量2扫描>···扫描：.DC var1 START STOP STEP/ <SWEEP var2 type np start2stop2>type-DEC(十进位）/OCT（倍频）/LIN（线性）/DATA＝datanm/POI(列表）Np－单位范围内的点数（依type而定）。
SWEEP后的变量可是电压、电流或温度等变量。
例：.DC xval 1k 10k .5k SWEEP TEMP LIN 5 25 125.DC TEMP POI 5 0 30 50 100 125对前面反相器链的直流特性扫描：...VIN IN 0.DC VIN 0 5V 0.1V（从0v到5v，步长0.1v）…例：分析反相器链的直流传输特性和工作点…….global vdd.SUBCKT INV IN OUT wn=1.2u wp=1.2u…….ENDSX1 IN 1 INV WN=1.2U WP=3UX2 1 2 INV WN=1.2U WP=3UX3 2 OUT INV WN=1.2U WP=3UCL OUT 0 1PFVCC VDD 0 5VVIN IN 0.DC VIN 0 5V 0.1V.OP…….END小信号灵敏度分析：.SENS ov1 <ov2 ...>ov1,ov2是做灵敏度分析的支路电流或节点电压。
计算给出输出变量对于每个电路参数的偏导，并做归一化。
同一输出变量对所有电路参数的灵敏度和为100％小信号转移函数：.TF ovsrcnamov是输出变量，srcnam是输入源。
例.TF V(5,3) VIN 计算V(5,3)/VIN瞬态分析仿真流程一般分析:.TRAN var1 START=start1 STOP=stop1 STEP=incr1or.TRAN tincr1 tstop1 <tincr2 tstop2 ... tincrNtstopN><START=val><UIC>起始时刻和步长都指的是输出打印的时刻点，计算的时间步长由hspice自己决定。
UIC参数表示使用.IC语句指定的节点初始值。
例：.TRAN .1NS 25NS 1NS 40NS START=10NS0－25ns，步长0.1ns,25ns-40ns,步长1ns;从10ns开始输出结果。
.TRAN .1NS 100N以0.1ns的步长输出到100nsFourier分析：.FOUR freq ov1 <ov2 ov3 ...>Freq－基频，ov1、ov2···－输出变量例：CMOS INVERTERM1 2 1 0 0 NMOS W=20U L=5UM2 2 1 3 3 PMOS W=40U L=5UVDD 3 0 5VIN 1 0 SIN 2.5 2.5 20MEG.MODEL NMOS NMOS LEVEL=3 CGDO=.2N CGSO=.2N CGBO=2N.MODEL PMOS PMOS LEVEL=3 CGDO=.2N CGSO=.2N CGBO=2N.OP.TRAN 1N 100N.FOUR 20MEG V(2).PRINT TRAN V(2) V(1).END交流分析.AC:一般频域扫描：.AC typenpfstartfstop<SWEEP var start stop incr>or.AC type npfstartfstop<SWEEP var type np start stop>or.AC var1 START = start1 STOP = stop1 STEP = incr1例：.AC DEC 10 1K 100MEG 1kHz-100MHz,每10倍频10个采样点。