Hspice 语法手册

一、HSPICE基础知识

Avant!Start-Hspice（现在属于Synopsys公司）是IC设计中最常使用的电路仿真工具，是目前业界使用最为广泛的IC设计工具，甚至可以说是事实上的标准。目前，一般书籍都采用Level2的MOS Model进行计算和估算，与Foundry经常提供的Level49和Mos9、EKV 等Library不同，而以上Model要比Level2的Model复杂的多，因此Designer除利用Level 2的Model进行电路的估算以外，还一定要使用电路仿真软件Hspice、Spectre等进行仿真，以便得到精确的结果。

本文将从最基本的设计和使用开始，逐步带领读者熟悉Hspice的使用，并对仿真结果加以讨论，并以一个运算放大器为例，以便建立IC设计的基本概念。在文章的最后还将对Hspice 的收敛性做深入细致的讨论。

Hspice输入网表文件为.sp文件，模型和库文件为.inc和.lib，Hspice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#、测量输出文件.m*#等。其中，所有的分析数据文件均可作为AvanWaves的输入文件用来显示波形。

表1Hspice所使用的单位

独立电压和电流源包括：

1.直流源（DC）：

电压源Vxxx n+n-dcval

电流源Ixxx n+n-dcval

2.交流源（AC）：Vxxx n+n-AC=acmag,acphase

3.瞬态源（随时间变化）：

脉冲源：pulse v1v2td tr tf pw per

线性源：pwl t1v1

正弦源：sin vo va freq td damping phasedelay

4.混合源：可以包括以上所有的形式，如：VIN1320.001AC1SIN(011Meg)

二、输入网表文件

TITLE

.INCLUDE

.LIB MACRO

元件描述

信号源描述

分析命令

测量命令

.ALTER

.END

图1输入网表（Netlist）文件标准格式

二、有源器件和分析类型

有源器件包括二极管（D）、MOS管（M）、BJT管（Q）、JFET和MESFET（J）、子电路(X)和宏、Behavioral器件（E,G）、传输线（T,U,W）等。这里值得注意的是MOS、JFET和MESFET的L 和W的scale是m，而不是um。

分析的类型包括：直流、交流和瞬态分析。

1.直流分析：

对DC、AC和TRAN分析将自动进行直流操作点（DC OP）的计算，但.TRAN UIC将直接设置初始条件，不进行DC OP的计算。

.DC var1start1stop1inc1sweep var2type np start2stop2

直流分析包含以下五种语句：

.DC：直流扫描分析；

.OP：直流操作点分析；

.PZ：Pole/Zero分析；

.SENS：直流小信号敏感度分析；

.TF：直流小信号传输函数分析。

2.交流分析：

交流分析是指输出变量作为频率的函数。

.AC var1start1stop1inc1sweep var2type np start2stop2

交流分析包括以下四种语句：

.NOISE：噪声分析；

.DISTO：失真分析；

.NET：网络分析；

.SAMPLE：采样噪声分析。

3.瞬态分析：

瞬态分析是指计算的电路结果作为时间的函数。

.TRAN tinc1tstop1tinc2tstop2…START=..UIC SWEEP..

三、输出格式和子电路

（1）输出命令包括：.PRINT、.PLOT、GRAPH、.PROBE和.MEASURE。

.PLOT antype ov1ov2…plo1,phhi1…plo32,phi32

.PROBE ov1ov2…ov32

.PRINT antype ov1ov2…ov32

有五种输出变量形式：

1.直流和瞬态分析：

用于显示单个节点电压，支路电流和器件功耗。

.print V(node)或.plot I(node)，也可用.graph、.probe。

V(node)表示节点电压，I(node)表示节点电流，p(rload)表示在负载rload上的分析点的功耗。

2.交流分析：

用于显示节点电压和支路电流的实部、虚部和相位。

vi(node)表示节点电压的虚部，ip(node)表示节点电流的相位，vp(4,6)表示节点4，6间的相位角。

3.器件模版：

用于显示制定的器件节点的电压、支路电流和器件参数。

lv16(m3)表示MOS管m3的漏电流，其他表示方式见手册。

4.MEASURE语句：

用于显示用户自定义的变量。

可以采用的句法包括：raise,fall,delay,average,RMS,min,max,p-p等。

5.参数语句：

用于显示用户自定义的节点电压等表达式。

语法格式：.print tran out_var_name=PAR(‘expression’)

（2）还可以采用AvanWave进行波形输出，启动AvanWave的命令为：awaves&（3）子电路：

1.采用.GLOBAL设置全局节点：

.GLOBAL node1node2node3…