Ch07%20SPICE数模混合仿真程序的设计流程及方法

1第7章SPICE数模混合仿真程序的设计流程及方法27.1采用SPICE的电路设计流程7.2电路元件的SPICE输入语句格式7.3电路特性分析语句7.4电路特性控制语句7.5缓冲驱动器设计实例7.6跨导放大器设计实例第7章SPICE数模混合仿真程序的设计流程及方法347.1采用SPICE的电路设计流程7.2电路元件的SPICE输入语句格式7.3电路特性分析语句7.4电路特性控制语句7.5缓冲驱动器设计实例7.6简单跨导放大器设计实例第7章SPICE数模混合仿真程序的设计流程及方法566.1采用SPICE的电路设计流程6.2电路元件的SPICE输入语句格式6.3电路特性分析语句6.4电路特性控制语句6.5缓冲驱动器设计实例6.6跨导放大器设计实例第7章SPICE数模混合仿真程序的设计流程及方法7891011121314151617181920217.1采用SPICE的电路设计流程7.2电路元件的SPICE输入语句格式7.3电路特性分析语句7.4电路特性控制语句7.5缓冲驱动器设计实例7.6跨导放大器设计实例第7章SPICE数模混合仿真程序的设计流程及方法227.3电路特性分析语句2324直流分析举例例：分析反相器链的直流传输特性和工作点…….globalvdd.SUBCKTINVINOUTwn=1.2uwp=1.2u…….ENDSX1IN1INVWN=1.2UWP=3UX212INVWN=1.2UWP=3UX32OUTINVWN=1.2UWP=3UCLOUT01PFVCCVDD05VVININ0.DCVIN05V0.1V.OP…….END25输出的直流传输特性曲线2627低通滤波器频率响应举例.titleacsweepexample.OPTIONSPOSTR1in15C110500pFV1IN00AC=10V,37.ACOCT101100MEG.PRINTacV(1).END2829控制卡——噪声分析噪声分析：用来计算各个器件的噪声对输出节点的影响并给出其均方根并输出，可完成.AC语句规定的各频率的计算，应在.AC分析之后。.NOISEovvsrcnaminterOvv－输出变量，srcnam－输入源，inter－频率间隔例：.titleacsweepexample.OPTIONSPOSTR1in15C110500pfV1IN00AC=10V,37.ACOCT101100MEG.noisev(1)v120－－分析1点电压的噪声情况，噪声源为V1端口.END303132833349.温度分析„与直流或瞬态分析等命令结合使用：例如对反相器链瞬态特性的温度扫描：……VININ0PULSE(05V10NS1N1N50N100N).TRAN1N200Nsweeptemp012520.PRINTV(OUT).END曲线如右：„.TEMPt1t2t3...：会产生一系列的瞬态分析文件：tr0,tr1...,在metawave中对应不同的分析。357.1采用SPICE的电路设计流程7.2电路元件的SPICE输入语句格式7.3电路特性分析语句7.4电路特性控制语句7.5缓冲驱动器设计实例7.6跨导放大器设计实例第7章SPICE数模混合仿真程序的设计流程及方法361.初始化„.ICvar1=val1var2=VAL2···瞬态分析的初始化语句„.NODESETvar1=val1var2=VAL2···直流分析的初始条件设定语句进行含有多稳态电路的模拟时往往需要给出初始化条件。37初始化问题举例：A11A1BAoutI含有双稳态的电路固定A端为1，扫描输出－输入B的直流特性：vaa05vvbb0.dcvblin1005不收敛！应加上.nodesetv(i)=5vv(out)=0v38上面电路的瞬态分析也需要初始化：...vaa05vvbb0pulse(051n0.1n0.1n5n10n).ICv(i)=5vv(out)=0v.tran0.1n20ns...392.重置参数--.OPTIONS.OPTIONS:该语句允许用户重新设置程序的参数或控制程序的功能。常用的一些如下：node:列出个节点的元件端点，便于查错；post:使输出数据可以使用MetaWaves浏览（即将数据输出到postprocessor）list:列出元件列表；MEASDGT：.MEASURE语句输出的有效数字位数例：.optionpostprobe$MetaWaves只观察.probe语句输出的变量。40341计算反相器链电路的延迟时间.TITLE1.2UMCMOSINVERTERCHAIN.INCLUDEmodels.sp……X1IN1INVWN=1.2UWP=3UX212INVWN=1.2UWP=3UX32OUTINVWN=1.2UWP=3UCLOUT01PFVCCVDD05VVININ0PULSE(05V10NS1N1N50N100N).TRAN1N200N.measuretrantdelaytrigv(in)val=2.5td=8nsrise=1+targv(out)val=2.5td=9nfall=1.END4243544457.1采用SPICE的电路设计流程7.2电路元件的SPICE输入语句格式7.3电路特性分析语句7.4电路特性控制语句7.5缓冲驱动器设计实例7.6跨导放大器设计实例第7章SPICE数模混合仿真程序的设计流程及方法46一个例子：缓冲驱动器分析——HSPICE分析举例47准备模型文件选用1.2umCMOS工艺levelII模型(Models.sp).MODELNMOSNMOSLEVEL=2LD=0.15UTOX=200.0E-10VTO=0.74KP=8.0E-05+NSUB=5.37E+15GAMMA=0.54PHI=0.6U0=656UEXP=0.157UCRIT=31444+DELTA=2.34VMAX=55261XJ=0.25ULAMBDA=0.037NFS=1E+12NEFF=1.001+NSS=1E+11TPG=1.0RSH=70.00PB=0.58+CGDO=4.3E-10CGSO=4.3E-10CJ=0.0003MJ=0.66CJSW=8.0E-10MJSW=0.24.MODELPMOSPMOSLEVEL=2LD=0.15UTOX=200.0E-10VTO=-0.74KP=2.70E-05+NSUB=4.33E+15GAMMA=0.58PHI=0.6U0=262UEXP=0.324UCRIT=65720+DELTA=1.79VMAX=25694XJ=0.25ULAMBDA=0.061NFS=1E+12NEFF=1.001+NSS=1E+11TPG=-1.0RSH=121.00PB=0.64+CGDO=4.3E-10CGSO=4.3E-10CJ=0.0005MJ=0.51CJSW=1.35E-10MJSW=0.2448设计基本反相器单元根据模型参数、设计要求设定管子尺寸写出反相器网单：.TITLE1.2UMCMOSINVERTERCHAIN.INCLUDEmodels.sp.globalvddMnoutin00NMOSW=1.2uL=1.2uMpoutinvddvddPMOSW=3uL=1.2uCLOUT00.5PFVCCVDD05VVININ0PULSE(05V10NS1N1N50N100N)……491.直流传输特性分析.TITLE1.2UMCMOSINVERTERCHAIN.INCLUDEmodels.sp.globalvdd.optionprobeMnoutin00NMOSW=1.2uL=1.2uMpoutinvddvddPMOSW=1.2uL=1.2uCLOUT00.5PFVCCVDD05VVININ0PULSE(05V10NS1N1N50N100N).DCVIN05V0.1V.op.probedcv(out).end50输出的直流传输特性曲线51利用含参数的子电路组成反相器链.TITLE1.2UMCMOSINVERTERCHAIN.INCLUDEmodels.sp.globalvdd.SUBCKTINVINOUTwn=1.2uwp=1.2uMnoutin00NMOSW=wnL=1.2uMpoutinvddvddPMOSW=wpL=1.2u.ENDSX1IN1INVWN=1.2UWP=3UX212INVWN=1.2UWP=3UX32OUTINVWN=1.2UWP=3UCLOUT01PFVCCVDD05VVININ0……52直流特性分析…….DCVIN05V0.1V.measureDCttranswhenv(out)=2.5v…….END……ttranstemperalter#2.450025.00001.0000532.时序特性……VININ0PULSE(05V10NS1N＋1N50N100N)*.DCVIN05V0.1V.TRAN1N200N.measuretrantdelaytrigv(in)＋val=2.5td=8nsrise=1+targv(out)val=2.5＋td=9nfall=1.PRINTV(OUT).end543.考察驱动能力扫描负载电容，观察时序波形：…….paramcload=1pf…….datacvcload0.5p1p2p.enddata……CLOUT0cloadVININ0PULSE(05V10NS1N1N＋50N100N).TRAN1N200Nsweepdata=cv……55固定负载，扫描管子尺寸…….paramwu=1.2u.paramwpt='2.5*wu'…….datacvwpt1.2u2.4u3u.enddataX1IN1INVWN=wuWP=wptX212INVWN=wuWP=wptX32OUTINVWN=wuWP=wptCLOUT01pf…….TRAN1N200Nsweepdata=cv.measuretrantdtrigv(in)val=2.5td=8ns＋rise=1targv(out)val=2.5td=9nfall=1.END$DATA1SOURCE='HSPICE'VERSION='1999.4'.TITLE'.title1.2umcmosinverterchain'indexwpttdtemperalter#1.00001.200e-069.121e-0925.00001.00002.00002.400e-064.724e-0925.00001.00003.00003.000e-063.891e-0925.00001.0000567.1采用SPICE的电路设计流程7.2电路元件的SPICE输入语句格式7.3电路特性分析语句7.4电路特性控制语句7.5缓冲驱动器设计实例7.6跨导放大器设计实例第7章SPICE数模混合仿真程序的设计流程及方法57例子：简单跨导放大器分析——HSPICE分析举例58电路与网表指标分析„偏置电流与功耗、开环增益、GBW与相位裕度、压摆率、SwingRange、失调、噪声、工艺corner分析、温度特性分析等59V_Vpvdd05VV_Vacvin0DC2.5VAC1V0V_Vdcvip02.5VR_Rzvo1N_0001rzvC_CcN_0001voccvC_CL0voclvC_Cb0vb10pR_Rbvbvdd100kM_U2vo1vipN_00020nmL=0.6uW=12uM=2M_M1N_0003N_0003vddvddpmL=2uW=12uM=2M_M3vovo1vddvddpmL=0.6uW=12uM=8M_U1N_0003vinN_00020nmL=0.6uW=12uM=2M_U4vovb00nmL=5uW=12uM=8M_U5vbvb00nmL=5uW=12uM=1M_U3N_0002vb00nmL=5uW=12uM=4M_M2vo1N_0003vddvddpmL=2uW=12uM=2存在文件ota.net中60Hspice执行网表Otasimulation.prot.lib‘LIB_PATH\csm