ic5141使用教程

全定制平台IC5141使用说明编者：适用专业：电子科学与技术沈阳理工大学信息学院2009年6月原理图输入与Spectre仿真入门cadence公司IC5141工具主要包括集成平台designframeworkII、原理图编辑工具virtuososchematiceditor、仿真工具、版图编辑工具virtuosolayouteditor、以及物理验证工具，如diva等。本部分着重介绍原理图编辑工具virtuososchematiceditor和集成于ADE(AnalogDesignEnvironment)的仿真工具spectre。这里以cadence的3.2版的180nmpdk（/opt/eda/cadence/lib/下）为例介绍工具的配置与使用。1.环境配置登陆Linux之后进入的目录即是用户的家目录，可以用PWD命令查看当前工作目录并用cd命令回至家目录。首先在家目录下编辑文件.bashrc（在Linux下文件或者目录前面有一个点（.）的为隐藏，需要用ls–a命令查看），保证文件中有这样几行：exportCDS_ROOT=/opt/eda/cadence/ic5141exportCDS_LIC_FILE=$CDS_ROOT/share/license/license.datexportCDS_Netlisting_Mode=AnalogexportPATH=$CDS_ROOT/tools/bin:$CDS_ROOT/tools/dfII/bin:$CDS_ROOT/tools/dracula/bin:$PATHexportMOZILLA_HOME=/usr/bin/netscapeexportCDSHOME=/opt/eda/cadence/ic5141其中第二行指向license文件；第三行ic5.1.41工作网表模式配置；第四、五行命令路径环境配置；第六行为帮助文件浏览器（在实验室中若要读联机帮助，先启动浏览器，命令firefox&，或者mozilla&）；最后一行为gpdk设置的环境变量。其次建立设计工作目录。因为gpdk放在不可写的固定目录下，可以先不理会。这里直接以例子说明工作目录与基本文件的生成。mkdirstudent：创建名为student的目录做工作目录；cdstudent:进入工作目录；在启动ic5141之前首先编辑启动文件.cdsinit和cds.lib文件，用来配置快捷键和库文件，这部分内容已经做好，稍加修改即可用。cp/opt/eda/cadence/lib/gpdk180_b3.2/.cdsinit.:拷贝.cdsinit至工作目录；cp/opt/eda/cadence/lib/gpdk180_b3.2/cds.lib.:拷贝cds.lib至工作目录。注意cp命令最后有一个点（.），表示当前目录（即工作目录）。利用vi编辑器修改cds.lib文件，使之包含如下语句：SOFTINCLUDE/opt/eda/cadence/gpdk180_v3.2/cds.lib.cdb至此，软件和设计目录的准备工作完成，在student目录下利用如下命令启动工具软件进入设计工作：输入icfb&。关闭“What’snew”的弹出窗口，保留的即为命令解释器窗口CIW。2.建立设计库在ic5141中，设计的管理以库的方式进行。库管理器中包含有设计使用的工艺库和ic5141软件提供的一些元件库，如analogLib，basic等。用户在工作过程中建立的库也放在库管理器中。无论画电路图还是设计版图，都和建库有关，建电路图库的步骤如下。（1）CIW界面点击File菜单，出现下拉菜单，选命令FileNewLibrary，出现“NewLibrary”对话框。（2）在对话框Library的Name项中输入新库名test。在TechnologyFile项中提示：“如果要在这个库中建立掩模版图或其他物理数据，需要技术文件”若只要用电路图或HDL数据，则不需要技术文件。（3）由于新建库后面还将用于版图绘制，选第二个选项，即“Attachtoanexistingtechfile”，单击“OK“按钮，选择工艺库gpdk180，点击“OK“按钮完成新库的建立。具体可见图1.1所示。图1.1新建设计库3．电路原理图输入设计库建好后，就可以开始画电路原理图，具体过程如下。（1）建立设计原理图：在CIW中选菜单项FileNewCellview,出现“CreateNewFile”对话框，如图1.2所示填写、选择相应的选项，点击OK按钮，进入原理图编辑器virtuososchematiceditor界面。图1.2新建inv单元（2）例化并添加器件：在原理图编辑器中选择菜单项AddInstance（或者按快捷键i，或者点击编辑器左侧的工具栏Instance按钮均可）出现图1.3的界面。图1.3添加器件对话框在图1.3中，点击Browse按钮，进入器件选择对话框，如图1.4所示。图1.4选择器件如图1.4选中相应的pmos器件的symbol后，点击close按钮关闭该librarybrowser对话框。随后出现pmos器件参数表，如图1.5所示，按照设计要求添上相应的参数。当然该表亦可直接填写。图1.5pmos器件参数表点击图1.5的Hide按钮，在原理图编辑器中出现随鼠标移动的pmos管的symbol，放置到相应的位置即可，如下图1.6所示。图1.6pmos器件摆放器件放置后，按键盘的Esc键可退出当前命令（pmos管选择）。同理选择nmos管并按设计要求设置参数，参数表如下图1.7所示。图1.7nmos器件参数表最后得到的nmos器件及摆放如下图1.8所示。图1.8nmos器件摆放在此基础上添加电源和地：同选择mos管的方式一样选择等电位电源和地，注意此时选择的是analogLib库中的器件。图1.9vdd器件选择图1.10器件及放置（3）器件互联：连线有粗、细之分，粗线一般用来表示总线，普通的连线一般都用细线。选择菜单项AddWire(narrow)，（点击工具栏或者快捷键i均可），弹出窗口直接按Hide键隐藏，进行器件连接。得到结果如图1.11所示。图1.11器件互联完成连线后直接添加pin完成原理图输入。选择菜单项Addpin…（或者快捷键p或者工具栏pin均可），弹出pin选项表，如图1.12所示先添加输入管脚；再如图1.13所示添加输出。图1.12输入Pin选项图1.13输出Pin选项最后得到原理图如下图1.14所示，选择菜单项DesignCheckandSave（shift-x）。图1.14inv原理图4．创建symbol完成原理图之后，为便于进行仿真，需要进行symbol的创建。（1）生成符号图：在原理图编辑窗口，点击菜单项DesignCreateCellviewFromCellview，出现symbol生成选项表（图1.15上部分），点击OK按钮出现图1.15下部分。图1.15symbol生成选项表在如图1.15的表项中只采用默认值，直接点击OK按钮，即可看到symbol编辑窗口，见下图1.16所示。图1.16默认inv的symbol（2）编辑symbol：在symbol编辑窗口，点击菜单项AddShape(Line、Arc…)或者利用编辑界面左侧的工具栏画图。删去原来的绿色矩形框，用线划出一个三角形，再在右侧顶点添加小圆圈；然后调整文字和表示该器件被例化后边界的红色边框；最后得到如下图1.17所示的symbol。图1.17编辑后inv的symbol保存并退出symbol的编辑界面，同样退出原理图编辑器。至此原理图的输入完成。5．创建仿真电路图完成电路原理图的输入之后，为了对设计进行仿真和性能分析，需要建立一个仿真平台，将电源、各种激励信号输入待测的电路inv，然后采用仿真器进行分析。（1）建立设计原理图：在命令解释器窗口CIW中选菜单项FileNewCellview,出现“CreateNewFile”对话框，如图1.18所示填写、选择相应的选项，点击OK按钮，进入原理图编辑器virtuososchematiceditor界面。（同前述电路原理图输入时的操作一样）。图1.18新建invTest单元点击图1.18中的OK按钮，进入原理图编辑器。（2）例化并添加器件：在原理图编辑器中选择菜单项AddInstance（或者按快捷键i，或者点击编辑器左侧的工具栏Instance按钮均可）出现图1.19的界面。图1.19inv例化选项表仍然是按照图1.19的内容填写表项，点击Hide按钮，在原理图编辑其中就会出现编辑过的inv的symbol，直接摆放即可。同样的操作添加vdd和gnd符号，注意这里采用的是analogLIb库中的元件（在测试电路图中除待测电路dut之外，其余器件均来自analogLib）。添加电源和地选符号项选择列表如下图1.20、1.21所示。图1.20vdd例化选项表图1.21gnd例化选项表添加负载电容，摆放时点击Rotate按钮将其横放；同样设置电源vdc和输入信（A）（B）（C）图1.22激励与负载表项号，各个表项分别如图1.22所示的内容填写即可。当然在分析的过程中，这些数值都是可以更改的。（3）器件互联：连线这里不详述，操作同电路原理图输入。最后得到的电路图与下图所示一致。图1.23inv测试电路原理图择菜单项DesignCheckandSave（shift-x），至此，测试电路图的输入完成，但先不要关闭该原理图编辑窗口。6．对电路进行仿真分析对于ic5141模拟设计环境ADE来说，默认的仿真器是spectre，这里直接采用spectre对设计进行仿真和分析。关于spectre的使用，可以参见联机文档，这里不详述。（1）启动模拟设计环境ADE（AnalogDesignEnvironment）：在图1.23的窗口中选择菜单项ToolsAnalogEnvironment，随即启动ADE。我们的电路仿真与分析就要在该平台下进行。窗口如图1.24所示。ADE还可以于CIW窗口中选择菜单ToolsAnalogEnvironmentSimulation方式打开，这样打开的ADE窗口中没有指定进行仿真的电路。图1.24ADE启动界面启动ADE之后，就要进行仿真与分析的设置。注意到窗口左侧Design条目下的相关内容（Library、Cell、View），因为是在ivnTest编辑窗口启动的ADE，因此这些内容正是需要仿真分析的，这里不做改变。（也可在菜单中选择setupDesign，图形界面中设置。）（1）添加模型与仿真文件：在图1.24的界面中，选择菜单项SetupModelLibraries，进入ModelSetupLibrary窗口，见下图。图1.25仿真分析模型配置界面在图1.25中，如果窗口中有任何已存在的内容，选中该模型后点击下方的Delete按钮删除它。然后点击右下角的Browse…按钮，进入模型库的选择，如下图1.26所示。因为采用的是spectre仿真器，模型文件后缀为.scs。图1.26仿真分析模型选择注意模型的路径见图1.26的最下方。点击OK按钮选中模型文件gpdk.scs，窗口回到ModelLibrarySetup界面。在Section(opt)下的框中填入stat（类型，具体可见模型文件及其说明），点击Add按钮添加模型文件，见下图1.27。最后点击OK选中模型文件并退出。图1.27添加模型库文件选定模型后，还需要设置仿真文件。选择菜单项SetupSimulationFiles，弹出的窗口中填入仿真文件的路径，如下图1.28所示。点击OK完成设置。图1.28仿真文件路径设置（2）设置分析类型：根据不同的需要，可以对电路进行不同类型的分析。常用的有直流（DC）分析、交流（AC）分析、瞬态（transient）分析、噪声分析、零极点分析。其中又以前三种最为常用。在图1.24的ADE界面中，选择菜单项AnalysesChoose，选择仿真参数和类