hspice简明使用手册.doc

HSPICE简明使用手册水平有限，如有错误请予以改正。还有很多的功能不太了解，希望大家都来补充完善。谢谢！大家也可以把一些自己在调试过程中的bug汇总到一起，给大家作参考。方便以后少犯这种错误，最好加上为什么错了，如何改正。我会建立一个名字为 our_bugs_go_away的文件夹来放大家调试过程中的bug。如果你认真看了正文中的红字部分，应该就可以使用hspice的基本功能来实现电路模拟。附录中会有基本的语法，供大家查阅，不一定很全。1. 常用文件类型.sp 网表文件 输入文件该文件是hspice唯一的输入文件，用网表形式描述电路。下面会专门讲解该文件的几个基本构成。.mt0 中存放测试数据 输出文件.lis 中存放仿真的过程以及仿真时的错误 输出文件2. hspui按钮的作用Open 打开 .sp文件Simulate 仿真开始Edit LL 观察.lis文件，debugEdit NL 修改.sp 文件Avanwaves 观察模拟波形Explore 找到模拟中所用文件的文件夹3.AvanWaves 使用用来观察模拟得到的波形3.1 results brower 对话框用来选择要看的是那种分析(tran,dc,ac)的那种波形，双击你要看的波形就可以了。3.2主面板 3.2.1窗口panel# 用来看波形wave list 观察波形的列表3.2.2按钮panels 观察窗口个数控制window 观察窗口显示控制measure 测量控制，有对某点的测量和点到点的测量configuration 不明tools 不明3.3快捷按钮3.3.1 results brower 的开关按钮3.3.2 变量运算函数编辑器3.3.3 打印3.3.4测量某点坐标3.3.5两点间坐标检测3.3.6窗口显示控制4.sp 文件介绍对于一个用hspice模拟的电路，一般可以分为两个部分来描述：1 电路单元的.sp文件。名字多为：unit.sp 比如：nand2g.sp它一种子电路的形式，就像我们电路中的一些小单元或者Verilog中的module，用来调用，。可以参考程军老师给的.sp文件。2 电路整体.sp文件。名字多为：sim_unit.sp 比如：sim_nand2g.sp一般为电路的顶层部分，用来调用单元电路，用网表来描述整个电路，并声明激励源来模拟。可以控制模拟的类型，是直流模拟.dc ，交流模拟（频域分析）.ac ，瞬态模拟.tran。这个文件就像是Verilog中的top + testbench。当然编写网表文件的风格多种多样，这只是其中一种。在流程后面会有一个.sp文件的讲解，告诉大家.sp文件有哪些基本部分，如何写.sp文件。.sp文件的构成以程序为例5. 完整的模拟流程：直接用记事本建立.sp文件，只要改一下文件扩展名即可。或者直接复制一个.sp文件改个名字。（下面的内容不用细看，只要知道有哪些步骤）1 建立模型（一般采用现成模型，直接利用.lib 命令调用。采用何种模型由工艺来定） NMOS 和 PMOS的模型2 子电路建立(例子：nand2g.sp) 描述该子电路的晶体管连接和长宽等即可。3 编写模拟程序（例子：sim_nand2g.sp） 详见下面对模拟程序的说明。4 利用hspice软件模拟步骤 下面的红色英文为hspui的按钮（hspui 为 hspice的用户界面）01 open hspui.exe（一般在开始菜单中，有点多余） 02 Open .sp file(sim_nand2.sp,the simulating netlist) 03 Simulate（点击面板中的按钮） 04 open.lis(Edit LL) find the syntax errors or measurement result note: use Ctrl-F to locate the target 05 if there are errors, modify the .sp files（Edit NL） then go to step 3 06 open Avanwaves(可以跳转到上面看) to see the waves().sp文件的编写（文件中的大小写没关系）1 单元子电路网表的编写（例子：nand2g.sp）简言之：起名字，连节点，分类别，写参数例子：mp out in vdd vdd pmos w=wp l=0.25u（到底器件有哪些节点，参见附录中的语法）起名字(mp)：就是给每个晶体管（也可以是电阻电容）起个名字连节点(out in vdd vdd)：说明每个晶体管的节点分类别(pmos)：写出这个晶体管是什么类型的，P,N写参数(w=wp l=0.25u)：给出晶体管参数，就看模型是怎么建的，需要哪些参数。晶体管W，L ；电阻阻止 ；电容电容值当你把每个晶体管都的节点都说明清楚后，一个子电路也就诞生了。2 模拟程序电路网表的编写包含部分：后面为对应的指令0) 标题 - .title （可有可无）1) 器件模型 - .lib2) 全局变量声明 - .global3) 参量声明 - .param3.5) .data c_tab .enddata（可能有）参量表，扫描参数时用到4) 直流工作点分析 - .op （这个东西不一定要有，与.UIC文件有关，可以自己看，但是一般要写） 5) 模拟类型（可以用多种或一种，在看波形时就知道区别了），有瞬态分析 .tran ，有直流特性分析 .dc ，有交流特性（频域分析）分析 .ac 。6) 电路网表 ，利用已经建立的子电路搭建一个测试电路，并且声明好电路的激励。实际就是将节点连接正确。7) 测量语句，利用 .measure 来测量一些参数，比如延迟，上升延时，下降延时等。8) .end 结束语句。 子电路的开始结束： .subckt - .ends 参量网表： .data c_tab - .enddata 顶层电路： - .end （不用开头）以程序为例来分析如何写.sp 文件：说明文字用括号括起来* simulation file for nand2 gate *（* 用来注释， 和C中的/ 作用相同）.lib ./spice_model/cmos25_level49.lib TT （器件模型声明，这是个cmos模型）.global vdd （全局变量声明，全局变量是vdd）.param vsupply=2.5 （参量声明，就像C中参量，参量是vsupply，大小为2.5V） （hspice 中的单位多可以省略，只有表示数量级即可。）.param cload=0.5p.param trantime=0.1n.data c_tab （扫描参量表，扫描的参量是trantime，cload，一共16组数据，在 .mt0中会有16组测量数据，看图时也会有16条曲线。）trantime cload0.1n 0.1p0.1n 0.2p0.1n 0.3p0.1n 0.4p0.1n 0.5p0.2n 0.1p0.2n 0.2p0.2n 0.3p0.2n 0.4p0.2n 0.5p0.3n 0.1p0.3n 0.2p0.3n 0.3p0.3n 0.4p0.3n 0.5p0.4n 0.1p0.4n 0.2p0.4n 0.3p0.4n 0.4p0.4n 0.5p.enddata.op （直流工作点计算）.tran 0.1ns 200ns sweep data=c_tab（瞬态分析，从0-200ns，步长为0.02ns。并且上面声明的trantime 和 cload两个的扫描参数）.dc vsim1 0 2.5 0.02 （直流分析，从0-2.5V，步长0.02vsim1 相当于产生一个电压值线性增加的电压源）.dc vsim2 0 2.5 0.02.option post nomod （控制选项，主要控制输出结果，可以见附录）（下面是网表声明）vdd vdd 0 vsupplyvsim1 in1 0 dc=vsupply pulse 0 vsupply 0 trantime trantime 10ns 20nsvsim2 in2 0 dc=vsupply pulse 0 vsupply 0 trantime trantime 23ns 46ns.include ./nand2g.spc0 outp 0 cloadx1 in1 in2 outp nand2g wp=2u wn=2u（测量语句声明）.measure tran tdlay1f trig V(in1) val=0.75 td=55n rise=1 targ V(outp) val=0.75 fall=1.measure tran tdlay1r trig V(in1) val=1.75 td=35n fall=1 targ V(outp) val=1.75 rise=1.measure tran tdlay2f trig V(in2) val=0.75 td=41n rise=1 targ V(outp) val=0.75 fall=1.measure tran tdlay2r trig V(in2) val=1.75 td=21n fall=1 targ V(outp) val=1.75 rise=1.end常用命令：关键字前都有一个 “.”1) .lib 调用模型，以及时TT还是FS或者FF之类的。一般用TT 2) .global vdd 全局变量声明，一般是vdd 3) .param 参量声明，可以是个扫描用的可变参量，也可是像宏一样的声明 比如 .param vsupply=2.5 3.5) 参量表 .data c_tab trantime cload 0.1n 0.1p 0.1n 0.2p 0.1n 0.3p . .enddata 4) .op 直流工作点分析 5) .tran 0.1ns 200ns sweep data=c_tab 瞬态模拟，并且扫描c_table,从0ns到200ns,步长为0.1ns 6) .dc vsim1 0 2.5 0.02 直流扫描分析,变量名为vsim1,从0-2.5V，步长为0.02 7) .option post nomod post说明数据可以用Avanwaves看，nomod不输出模型信息 8) . measure 测量语句 .measure tran tdlay1f trig V(in1) val=0.75 td=55n rise=1 targ V(outp) val=0.75 fall=1 常用器件、激励、VDD声明方法，电容电阻都用C和R开头命名。晶体管用M开头命名，子电路用X开头命名， vdd vdd 0 vsupply /vdd vsim1 in1 0 dc=vsupply pulse 0 vsupply 0 trantime trantime 10ns 20ns /两个输入用脉冲 .include ./nand2g.sp /引用自电路文件 c0 outp 0 cload /电容 x1 in1 in2 outp nand2g wp=2u wn=2u /子电路 附录： 我的一些经验： 经验1 编写子电路时，一般不考虑负载，只描述晶体管。模拟时加入别的。模型已经考虑了寄生参数。经验2 晶体管模型一般使用标准模型，利用.lib调用即可。经验3 使用哪种工艺，晶体管的L一般就是多大。经验4 晶体