电子电路大全(PDF格式)-第50部分

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Uniform、Limit分析，通过。param设置分布类型，将dc、ac、tran设置为Monte　Carlo分析，　



用。measure输出分析结果，如：　　



　　　　。param　tox=agauss（200，10，1）　　



　　　　。tran　20p　1n　sweep　MONTE=20　　



　　　　。model　…　tox=tox　…　　



　　　　其中，对Gaussian分析。param　ver=gauss（nom_val，rel_variation，sigma，mult），　　



　　　　。param　ver=agauss（nom_val，abs_variation，sigma，mult），　　



　　　　对Uniform分析，。param　ver=unif（nom_val，rel_variation，mult），　　



　　　　。param　ver=aunif（nom_val，abs_variation，mult），　　



8　　　　


…………………………………………………………Page　457……………………………………………………………

　　　　对Limit分析，。param　ver=limit（nom_val，abs_variation），如果你拼错Gauss或　



Uniform、Limit，不会产生警告，但不将产生分布。　　



1。10　HSPICE　仿真示例　　



　　　　Hspice　可以执行各种模拟电路仿真，它的精度很高。通过点击桌面快捷方式Hspice，　



启动Hspice。　　



　　　　Hspice模拟步骤如下：　　



　　　　①由电路图提取网表或手工编写网表，注意网表文件以。sp结尾。例如，电路网表文件　



为eyediag。sp；标题为：*Eye　Diagrams；输出报告文件：eyediag。lis。　　



　　　　②运行模拟，完成后检查输出报告文件后缀。lis文件察看模拟结果。　　



　　　　③　运行AvanWave查看输出波形。　　



　　　　以下我们通过几个例子了解Hspice的网表文件格式，以及如何进行仿真。　　



　（1）简单　RC　网络电路　AC　分析　　



　　　　如图所示为一个有DC和AC源的简单的RC网络。电路包含两个电阻，R1　和R2，电容C1　



和电源V1。节点　1　接在电源正端和R1　之间。节点　2　处R1、R2　和C1　连在一起。Hspice　接地　



端总是节点　0。　　　



　　　　它的网表文件如下，文件名为quickAC。sp　　



　　　　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　1　　



　　　　R1　1　2　1K　　



　　　　R2　2　0　1K　　



　　　　C1　2　0　。001U　　



　　　　。END　　



　　　　注释：　　



　　　　第一行A　SIMPLE　AC　RUN　为标题行；　　



　　　　第二行。OPTIONS　LIST　NODE　POST　为可选项设置，LIST　打印出元件总结列表；NODE　



打印出元件节点表（element　node　table）；POST　表示用何种格式储存模拟后的数据，以　



便与其它工具接口。　　



　　　　第三行。OP　计算直流工作点。　　



　　　　第四行。AC　DEC　10　1K　1MEG　（指从　1K到　1MEGHZ范围，每个数量级取　10　点，交流小信　



号分析）　　



　　　　第五行。PRINT　AC　V（1）　V（2）　I（R2）　I（C1）　打印交流分析类型的节点　1，2　的电压，　



以及R2，C1　的电流　　



　　　　第六行V1　1　0　10　AC　1　表示节点　1　与　0　间，加直流电压　10v　和幅值为　1v　的交流电　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　9　　


…………………………………………………………Page　458……………………………………………………………

压。　　



　　　　第七至九行为电路描述语句。　　



　　　　第十行为结束语句。　　



　　　　接下去的程序是执行此RC网络电路的AC分析，如下的新文件出现在你的运行目录下：　　　



　　　　quickAC。ac0　　　



　　　　quickAC。ic　　　



　　　　quickAC。lis　　　



　　　　quickAC。st0。　　　



　　　　使用一个编辑器去看。lis和。st0　文件以检查仿真的结果和状态。　　　



　　　　运行AvantWaves并且打开。sp文件。从结果浏览器窗口中选择quickAC。ac0　文件以观察　



波形。显示节点　2　的电压，在x轴使用一个对数刻度。图　1－3：显示了　2　节点输入频率自　



1KHz至　1MHz变化时扫描响应所产生的波形。　　



　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1…3　RC　网络节点　2　的频率响应　　　



　　　　quickAC。lis显示了输入网表，详细组成和拓扑图，工作点（operating　point）信息和　



当输入至　1KHz至　1MHz变动时的请求表。quickAC。ic和quickAC。st0　分别包含一些直流工作　



点信息和Star…Hspice的运行状态信息。工作点情况可以用作后面的使用。LOAD语句的仿真　



运行。　　



RC　网络的瞬态分析　　



　　　　使用同一个RC网络运行瞬态分析，但是增加了一个脉冲源到DC和AC源。　　　



　　　　①输入如下相当的网表到一个名叫quickTRAN。sp的文件中。　　　



　　　　A　SIMPLE　TRANSIENT　RUN　　　



　　　　。OPTIONS　LIST　NODE　POST　　　



　　　　。OP　　　



　　　　。TRAN　10N　2U　　　



　　　　。PRINT　TRAN　V（1）　V（2）　I（R2）　I（C1）　　　



　　　　V1　1　0　10　AC　1　PULSE　0　5　10N　20N　20N　500N　2U　　　



　　　　R1　1　2　1K　　　



　　　　R2　2　0　1K　　　



10　　　　


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　　　　C1　2　0　。001U　　　



　　　　。END　　　



　　　　注释：　　



　　　　V1　源规范增加了一个脉冲源。　　　



　　　　②运行Star…Hspice。　　　



　　　　③使用编辑器去看。lis文件和st0　文件以检查仿真的结果和状态。　　　



　　　　④运行AvantWaves并且打开。sp文件。从结果浏览器窗口中选择quickTRAN。tr0　文件以　



观察波形。在x轴显示节点　1　和　2　的电压。　　



　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1…4：RC　网络节点　1　和节点　2　电压　　



　　　　　　



　（2）反相器电路　　



　　　　它的网表文件如下，文件名为inv。sp　　　



　　　　Inverter　Circuit　　



　　　　。OPTIONS　LIST　NODE　POST　　



　　　　。TRAN　200P　20N　　



　　　　。PRINT　TRAN　V（IN）　V（OUT）　　



　　　　M1　OUT　IN　VCC　VCC　PCH　L=1U　W=20U　　



　　　　M2　OUT　IN　0　0　NCH　L=1U　W=20U　　



　　　　VCC　VCC　0　5　　



　　　　VIN　IN　0　0　PULSE　。2　4。8　2N　1N　1N　5N　20N　　



　　　　CLOAD　OUT　0　。75P　　



　　　　。MODEL　PCH　PMOS　LEVEL=1　　



　　　　。MODEL　NCH　NMOS　LEVEL=1　　



　　　　。END　　



　　　　注释：第三行。TRAN　200P　20N　表示瞬态分析步长为　200ps，时间为　20ns　　



　　　　第四行。PRINT　TRAN　V（IN）　V（OUT）表示打印节点in，out　电压瞬态分析值　　



　　　　第五，六，九行为电路连接关系描述语句。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11　　


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　　　　第七行VCC　VCC　0　5　表示在节点VCC，0　之间加　5v直流电压。　　



　　　　第八行VIN　IN　0　0　PULSE　。2　4。8　2N　1N　1N　5N　20N表示在节点IN，0　之间加一个脉冲　



源，低电平　0。2v，高电平　4。8v，延时　2ns，上升沿　1ns，下降沿　1ns，脉冲宽度　5ns，周期　



20ns　　



　　　　第九，十行为模型语句，表示模型名PCH，管子类型为PMOS，使用的是一级模型。　　



　　　　对倒相器电路仿真的步骤类似于前面，这里仅列出输出波形供参考：　　



　　　　　　



　（3）D　触发器电路　　



　　　　　网表文件如下，文件名为dff。sp（无模型支持，仅做参考）：　　



　　　　*　Project　DFF　　



　　　　。OPTIONS　LIST　NODE　POST　　



　　　　。include　〃e：model35model。txt〃　　



　　　　*　Definition　for　project　INVERTER　　



　　　　。SUBCKT　INVERTER　IN　OUT　　



　　　　M2　OUT　IN　0　0　NSS　L=0。35U　W=1。2U　　



　　　　M1　VDD　IN　OUT　VDD　PSS　L=0。35U　W=2。4U　　



　　　　*　CROSS…REFERENCE　1　　



　　　　*　GND　=　0　　



　　　　。ENDS　　



　　　　*　Definition　for　project　TRANSFER　　



　　　　。SUBCKT　TRANSFER　IN　OUT　CLKF　CLK　　　



　　　　M1　OUT　CLKF　IN　VDD　PSS　L=0。35U　W=1。2U　　



　　　　M2　IN　CLK　OUT　0　NSS　L=0。35U　W=1。2U　　



　　　　*　CROSS…REFERENCE　1　　



　　　　*　GND　=　0　　



　　　　。ENDS　　



　　　　X1I1　N1N19　N1N21　INVERTER　　



　　　　X1I2　N1N21　N1N16　CLK　N1N10　TRANSFER　　



　　　　X1I3　N1N16　N1N19　INVERTER　　



12　　　　


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　　　　X1I4　CLK　N1N10　INVERTER　　



　　　　X1I5　Q　N1N29　INVERTER　　



　　　　X1I6　QF　Q　INVERTER　　



　　　　X1I7　N1N29　QF　N1N10　CLK　TRANSFER　　



　　　　X1I8　D　N1N16　N1N10　CLK　TRANSFER　　



　　　　X1I9　N1N19　QF　CLK　N1N10　TRANSFER　　



　　　　*　DICTIONARY　1　　



　　　　*　GND　=　0　　



　　　　。GLOBAL　VDD　　



　　　　vin　D　0　PULSE　。2　2。8v　2N　1N　1N　20N　50N　　



　　　　vdd　VDD　0　3v　　



　　　　Vclk　clk　0　0　PULSE　。2　2。8v　2N　1N　1N　5N　20N　　



　　　　。tran　1ns　200n　　



　　　　。END　　



　　　　注释：　　　



　　　　①。OPTIONS　LIST　NODE　POST　为可选项设置　　



　　　　②。include　〃e：model35model。txt〃表示加入　0。35um工艺库文件，注意一定要指定　



工艺库文件，否则Hspice无法仿真。另外，库路径一定要指定正确，否则会找不到库文件。　　



　　　　③　vin　D　0　PULSE　。2　2。8v　2N　1N　1N　20N　50N　　



　　　　vdd　VDD　0　3v　　



　　　　Vclk　clk　0　0　PULSE　。2　2。8v　2N　1N　1N　5N　20N　　



　　　　上述为加入的输入激励和电压源语句。　　



　　　　④　。tran　1ns　200n　　



　　　　指定瞬态分析　200ns，分析步长　1ns　　



　　　　运行Hspice仿真。　　



1。11　SPICE　做电路仿真时容易出现的错误　　



　　　　①SPICE网表中第一行必须是注释行，在网表文件中的第一行会被SPICE忽略。　　



　　　　②1　兆欧一定要写成　1MEG，而不是　1M、1m或者是　1　MEG　（数字和MEG之间不要有空格）。　　

　　　　③1　法拉应写成　1，而不是　1f或者　1F。1F表示　10…15　法拉。　　



　　　　④MOSFET源区和漏区的面积在大多数情况下写成pm2　的形式。宽长分别为　6um和　8um的　



区域的面积应写为　48　pm2　或者　4E…12。　　



　　　　⑤电压源的名字以字母V打头，电流源的名字以字母I打头。　　



　　　　⑥瞬态分析结果是以时间为轴，即X轴为时间。如果本来是正弦波，看着却像三角波，　



或者曲线看着不平滑。这是因为没有设置好打印数据点的数目，或者给出的打印步长太大　



了。例如：想在SPICE中得到一个　1khZ的正弦波形，最大打印步长应该设为　10u（10　微秒）　　



　　　　⑦当显示AC仿真结果时，X轴是频率，指针显示的是电压（或电流）的幅值或相位。例　



如：指针显示“voltage　drop　at　a　node”时，它会把此节点电压的实部和虚部加起来，　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　13　　


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显示一个毫无意义的结果。不同仿真软件的指针的作用也不同。有些仿真软件的功能很强　



大，可以在完成AC仿真后进入幅度模式。　　



　　　⑧MOSFET的长和宽应使用字母“u”来代表微米。常见的错误是忘记写这个字母。例如：　



一种工艺允许的MOSFET最小尺寸为L=2u，W＝3u，而不是L=2，W＝3。或者意味着一个　2　米　



长、3　米宽的MOSFET。　　



　　　⑨通常PMOS管的“体”接到VDD，NMOS管的“体”接到VSS。例如：N阱工艺，所有的NMOS　



管的“体”必须接到VSS。这个错误在SPICE网表中很容易查出。　　



　　　⑩DC扫描中的收敛问题可以通过改变电压的边界值来解决。比如：电路从　0　到　5V进行　



扫描可能不收敛，但是从　0。1V到　4。9V进行扫描就可能会收敛。　　



14　　　　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第　2　章　CMOS　工艺　SPICE　模型测试　　



1。1　SPICE　模型简介　　



　　　　　　



　　



　　　　　　　　　图　2…1　传统　NMOS　剖面图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　2…2　NMOS　管的　I…V　曲线　　



　　



　（1）CMOS　管的强反型区　　



　　　　当MOS器件的栅…源电压大于阈值电压时，称之为强反型状态。当V　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　》V　　　　…V　　时，器　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　DS　　　　GS　　　T　



件进入饱和区，这里　V　　　　　　　　　　　和　V　　分别指MOS管漏源电压和阈值电压，V　　　　　　　　　　　　　　　　　　指MOS管的栅…源电压。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　DS　　　　T　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　GS　



事实上，在MOS运算放大器设计中，大部分的MOS器件都是工作在饱和状态，因为对于给定　



的漏级电流和器件尺寸来说，工作在饱和区可以提供稳定的电流和比较大的电压增益。在　



饱和区，MOS器件的漏级电流I　　　　　　　　　　　　　　　和栅…源电压　V　　　　　　　　的关系由下式决定：　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　D　　　　　　　　　　　　　　GS　



　　　　　　　　　　　　　　　μ　C　　W　（V　　　…V　　　）2　

　　　　　　　　　I　　　=　n　　　ox　　　GS　　　　TH　

　　　　　　　　　　DS　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2L　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2…1）　　



　　　　式中μ　为NMOS沟道中电子迁移率，Cox　为栅极氧化层单位面积电容量，W为沟道宽度，　

　　　　　　　　　　n　



L为沟道长度。　　



　　　　　　　　在模拟电路中，MOSFET的跨导　gm　是一个非常重要的参数。根据上式可求得MOSFET　



在饱和区静态工作点处的小信号跨导：　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　15　　


…………………………………………………………Page　464……………………………………………………………

　　　　　　　　　　　　　　　I　　　　　　　　　　W　　　　　　　　　　　　　　　　2I　

　　　　　　　　　　　　　　　　　D　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　D　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　μ　

　　　　　　　　　g　　=　　　　　　=　C　　　　　　　（V　　　…V　　　）　=　

　　　　　　　　　　　m　　　　　　　　　　　n　ox　　　　GS　　　TH