HSpice电路仿真一、电路仿真介绍从硬件实验到软件仿真仿真软件出现的原因硬件试验与软件仿真的对比硬件试验与软件仿真的对比集成电路设计流程进行电路仿真的要素业界主流集成电路仿真软件Spice介绍Spice的发展和变化在用Spice进行电路仿真之前，应：了解元件的基本特性熟悉所设计的电路功能了解需要验证的电路指标和对应的模拟种类、电路状态了解电路各项指标的相依性及优先度了解电路结构、元件参数与各项电路特性的相关性，以便于模拟结果的改进二、HSpice电路仿真分析Hspice的特征：有对高级逻辑仿真器校验库模型的单元特征化工具;对PCB板，多芯片，包装，IC技术的几何损耗耦合传输线;离散部件，针脚，包装和销售商IC库;来自于多重仿真的AvanWaves交互式波形图和分析.例：RC电路的AC分析RC电路的Hspice网表：执行RC电路的AC分析过程:3．使用一个编辑器去看.lst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quickAC.ac0文件以观察波形。quickAC.lis显示了输入网表，详细组成和拓扑图，工作点(operatingpoint)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。Hspice的使用流程Hspice的仿真步骤输入电路的基本结构(.sp文件结构)网表文件格式说明网表文件格式说明网表文件格式说明网表文件格式说明例(HspicenetlistfortheRCnetworkcircuit)：.titleASIMPLEACRUN.OPTIONSLISTNODEPOST$列出元件列表,各节点的元件端点,使+输出数据可用metawaves浏览.OP$计算并打印出直流工作点*按数量级变化取10个点,从1k-1M.ACDEC101K1MEG.PRINTACV(1)V(2)I(R2)I(C1)V11010AC1R1121KR2201KC120.001U.ENDHspice的输出2.1电路网表语法电路网表语法电路网表语法电路网表语法电路网表语法电路网表语法电路网表语法电路网表语法电路网表语法电路网表语法电路网表语法子电路使用举例电路网表语法电路网表语法脉冲形式举例电路网表语法电路网表语法正弦形式举例电路网表语法48完整的网表部分举例2.2HSpice电路仿真功能2.2.1直流仿真52参数扫描灵敏度分析直流传输函数分析零极点分析2.2.2瞬态仿真58傅立叶分析FFT分析2.2.3交流仿真62噪声分析网络分析2.3仿真中的模型文件模型文件的内容模型文件的常见格式模型文件的常见格式第一部分－文件的说明工艺拐角第二部分－器件的模型参数MOS管仿真模型MOS管沟道长度较短时,需用二级模型.理论上,小于8um时,应有短沟等效应.实际上5um以下才需要二级模型.当短至2um以下,二级效应复杂到难以解析表达时,启用三级模型.MOS模型参数的提取一般需要计算机辅助才能进行.有两种实用方法,一是利用管子各工作区的特点,分段线性拟合提取;二是直接拟合输出特性的优化提取.其中,直流参数的优化提取尚有不足之处:优化所获仅是拟合所需的特定参数,物理意义不确,难以反馈指导工艺和结构的设计;只适合当前模型,模型稍做改动,要重新提取,不利于分段模型;对初值和权重的选取要求很高.BSIM模型BSIM2BSIM3BSIM4其他模型1LEVEL1模型WMLTBSIM3模型和Level1使用的Meyer电容模型不同，BSIM3使用电荷守恒的电容模型，流入MOSFET的4个端口的电流之和总是为零。和BSIM、BSIM2依赖经验函数描述MOS管的特性不同，BSIM3的参数来源于物理模型，大部分的参数都和工艺步骤或器件的设计有关，只有少部分参数用于使基于模型的仿真结果更接近实际的测试结果。和EKV模型使用衬底作为参考端点不同，BSIM3使用源级作为参考端点，因而在对器件的某些参数（例如电容）的描述上存在一些问题。BSIM3是短沟道MOSFET的模型，它考虑了迁移率下降，速度饱和等短沟效应，但并没有包括栅极的漏电流。BSIM3考虑了温度变化对MOS管特性的影响。BSIM3的噪声模型只考虑了热噪声和1/f噪声，而没有考虑其他类型的噪声。噪声模型建立在长沟道器件基础上，因而对短沟道器件噪声的仿真并不精确。BSIM3没有限定MOS管的工作电压范围，所以设计者需要注意MOS管各个端点之间的电压是否超出了工艺要求。BSIM3参数涉及内容86三、HSpice的安装和使用HSpice使用提示行模式非提示行模式图