第九讲HSPICE.ppt

1 第九讲HSPICE网表的语法 续 2 纲要 1 PRINT语句 2 PLOT语句 3 PROBE语句 3 命令语句 4 GRAPH语句 5 MEASURE语句 输出参数设定方法 电压 1 V node1 node2不写表示为地 2 VI node1 表示虚部 3 VR node1 表示实部 4 VP node1 表示相位 5 VM node1 表示幅值电流In W 其中n为元件的第n个节点 X为子电路名称 W为元件名 表示流过子电路X中元件W的第n个节点的电流 功耗 P W X W为元件名 可以为激励源 也可以为电路元件 表示元件W或者子电路X的功耗 4 输出参数设定方法 噪声INOISE ONOISE 分别表示输入噪声和输出噪声 要与NOISE连用 如 PRINTNOISEINOISEONOISE失真任何失真分析参数 HD2 HD3 SIM2 DIM2 DIM3 要与DISTO连用 如 PRINTDISTOHD2 M HD2 DB 参数表达式XXX PAR function par1 par2 表示输出参数XXX 它是一个或多个参数的函数 如PRINTBETA PAR I R1 I R2 5 输出打印语句 PRINT 6 作用 规定了在输出 lis文件中要打印的变量值 一般形式 PRINTantypeov1注释 antype 是用户规定的输出分析类型 DC AC TRAN NOISE或DISTOov 要被打印的输出变量 PRINT举例 7 PRINTTRANV in V out PRINTACVM 4 2 VR 7 VP 8 3 II R1 PRINTNOISEINOISE 输出绘图语句 PLOT 8 作用 对某种选定分析的结果在 lis文件中进行绘图输出 一般形式 PLOTantypeov1 ov32 注释 antype 是用户规定的输出分析类型 DC AC TRAN NOISE或DISTOov 要被打印的输出变量 plo phi 对绘图输出规定的上限和下限绘图宽度 OPTIONSCO 来决定 PLOT举例 9 PLOTTRANV in V out PLOTACVM 4 2 VR 7 VP 8 3 II R1 PLOTNOISEINOISE 输出探针语句 PROBE 10 作用 将输出变量存储到接口文件和图形数据文件中 而不被打印 一般形式 PROBEantypeov1注释 antype 是用户规定的存储的分析类型 DC AC TRAN NOISE或DISTOov 要被存储的输出变量 输出绘图语句 GRAPH 11 作用 产生一个高分辨率的输出绘图结果 这个语句与一个附加了一个可选模型的 PLOT语句功能一样 GRAPH语句产生一个 gr 图形数据文件 同时直接发送到一个缺省的高分辨率图形发生器 由meta cfg配置文件中PRTDEFAULT规定 gr 文件中的 表示存在的文件序号 GRAPH产生的 gr 文件最大序号是36 GRAPH语句对HSPICE的PC版本不支持 输出测量语句 MEASURE 12 作用 对某种选定的输出结果进行测量 从而得到精确值 可测量的参数上升 下降和延迟平均值 RMS值 峰值 谷值 峰谷值FIND和WHEN算术表达式计算积分计算微分计算 更多请参看C synopsys Hspice A 2007 09 docs hspice sa pdf 13 上升 下降和延迟测量 一般形式 MEASUREresultTRIG TARG 可以简写为 MEAS 可进行直流 交流以及瞬态分析测量 测量结果分别为直流扫描量 频率以及时间 注释 result 测量结果参数名 比如测量结果为2ns 则打印输出为result2ns TRIG 即trigger缩写 由它引导测量的起始参数 TARG 即target缩写 由它引导测量的目标参数 上升 下降和延迟测量 VIN VOUT meastrantdlaytrigvinval 2rise 1targvoutval 2fall 1 meastrantdtrigvinval Vcc 2 fall 1targvoutval Vcc 2 rise 1 menstrant1trigvoutval 4fall 1targvoutval 4rise 1 15 平均值 RMS值 峰值 谷值 峰谷值 一般形式 MEASUREresultfuncout varFROM valTO val 注释 result 测量结果参数名 比如测量结果为2V 则打印输出为result2V func 函数名 如AVG RMS MAX MIN PP OUT VAR 输出参数名 例如VOUT FROM TO 起始终止时间 电压 频率等 平均值 RMS值 峰值 谷值 峰谷值 16 VIN VOUT meastranavgvalAVGVoutFROM 4nsTO 8ns meastranrmsvalRMSVoutFROM 4nsTO 8ns meastranmaxvalMAXVoutFROM 4nsTO 20ns meastranminvalMINVoutFROM 4nsTO 20ns meastranppvalPPVoutFROM 4nsTO 20ns 17 FIND和WHEN 一般形式 MEASUREresult条件 注释 result 测量结果参数名 比如测量结果为2V 则打印输出为result2V 条件 1 WHENout var val或WHENout var1 out var2 2 FINDout var1WHENout var2 val或FINDout var1WHENout var2 out var3 FIND和WEHN 18 VIN VOUT meastranttranswhenVOUT 3Vfall 1 meastrantcrosswhenVOUT VINrise 1 meanstrantrtfindpar VOUT VIN WHENV 1 par VIN 2 v0103r010 x dcx151 measresfindpar x wheni r0 2 5 增益带宽测量 measureacgaindbmaxvdb out 增益测量 measureacbandwhenvdb out gaindb 3 0 带宽测量 输出控制语句小结 输出类型 DC AC TRAN NOISE DISTO 上升 下降和延迟测量平均值 RMS值 峰值 谷值和峰谷值FIND和WHEN MOS模型的应用数字电路仿真示例放大器仿真示例总结 基于HSPICE的CMOS模拟电路设计 例1 相同尺寸 不同的LEVEL 不同LEVEL模型下MOSFET漏极电流输出特性 NMOScharacteristicsVGS10DC1VDS20DC1M12100MNL 2UW 4U MODELMNNMOSLEVEL 1 2 3 13 DCVDS050 1VGS051 PRINTV 2 V 1 I M1 PLOTV 2 V 1 I M1 END LEVEL 1 LEVEL 2 LEVEL 3 LEVEL 13 不同LEVEL模型下MOSFET漏极电流输出特性 例2 若使LEVEL 1下 得到与LEVEL 2相同的输出漏极短路电流 调整沟道长度 1 计算LEVLE2下 VDS VGS 5V时输出漏极短路电流 语句 OP 结果 1 0209mA2 LEVEL 1时 对沟道长度进行直流扫描 L 0 5U 4U 步长为0 01U NMOScharacteristicsVGS10DC5VDS20DC5M12100MNL LXW 4U MODELMNNMOSLEVEL 1 DCLX0 5U4U0 01U PRINTI M1 PLOTI M1 END LX Ids MOS模型的应用数字电路仿真示例放大器仿真示例总结 基于HSPICE的CMOS模拟电路设计 反相器设计 直流特性分析 例1 设计一个CMOS反相器 使其临界电压值为2 5V 即VCC 2 反相器直流特性 aninvertercircuitVCCvcc05VININ00M1outinvccvccPCHL 1UW 5uM2outin00NCHL 1UW 5uCLOADout00 75p MODELPCHPMOSLEVEL 1 MODELNCHNMOSLEVEL 1 op dcvin050 1 printdcv in v out END 例 求出如下图反相器输入电压VIN为0 5V时输出电压V OUT 的变化 VIN V OUT 临界电压 反相器临界电压值与Wp Wn aninvertercircuitVCCvcc05VININ00M1outinvccvccPCHL 1UW wpM2outin00NCHL 1UW 5uCLOADout00 75p MODELPCHPMOSLEVEL 1 MODELNCHNMOSLEVEL 1 op dcvin050 1sweepwp4u12u2u printdcv in v out END 例 给出如下图反相器沟道宽度Wp Wn与临界电压的关系 VIN 临界电压值 Wp Wn Wp 12um measdcvinwhenv out 2 5 Wp 4um vin 1 8287Wp 6um vin 2 0506Wp 8um vin 2 2433Wp 10um vin 2 3649Wp 12um vin 2 5119 反相器设计 时间响应特性分析 例2 选择一个CMOS反相器的负载电容CLOAD 使其输出延迟时间小于0 2ns 上升时间小于0 2ns 下降时间小于0 4ns 定义 上升时间 0 1 vmax vmin 0 9 vmax 注意 这里不是减号 下降时间 0 9 vmax 0 1 vmax vmin 延迟时间 T VIN 2 5V T V OUT 2 5V 反相器时间响应特性 INVERTERCIRCUITM1OUTINVCCVCCPCHL 1UW 20UM2OUTIN00NCHL 1UW 20UVCCVCC05VININ0PULSE 24 82N1N1N5N20NCLOADOUT0cx MODELPCHPMOSLEVEL 1 MODELNCHNMOSLEVEL 1 OPTIONLISTNODE PRINTTRANV IN V OUT OP TRAN200P20Nsweepcx0 1p1p0 1p measuretranvmaxmaxv out from2nto6n measuretranvminminv out from2nto6n measuretrantfalltrigv out val 0 9 vmaxfall 1 targv out val 0 1 vmax vminfall 1 measuretrantrisetrigv out val 0 1 vmax vminrise 1 targv out val 0 9 vmaxrise 1 measuretrantdelaytrigv in val 2 5rise 1 targv out val 2 5fall 1 END 编程思想 选择CLOAD 0 1pf 1pf测量最大值VMAX测量最小值VMIN利用公式计算测量上升下降时间利用公式计算延迟时间 RESULT CLOAD 0 1ptfall 0 16ns trise 0 36p tdelay 0 11n 反相器温度特性 INVERTERCIRCUITVCCVCC05M1OUTINVCCVCCPCHL 1UW 20UM2OUTIN00NCHL 1UW 20UVININ0PULSE 24 82N1N1N5N20NCLOADOUT00 1p MODELPCHPMOSLEVEL 1 MODELNCHNMOSLEVEL 1 OPTIONLISTNODE PRINTTRANV IN V OUT OP TRAN200P20Nsweeptemp 252510 END 反相器输出功耗 INVERTERCIRCUITVCCV