cadence运放仿真PPT课件

1、2022-6-25模拟集成电路的设计流程1.交互式电路图输入2.电路仿真3.版图设计4.版图的验证（DRC LVS）5.寄生参数提取6.后仿真7.流片全定制第1页/共34页2022-6-25各种仿真器简介 SPICE : 由UC Berkeley 开发。用于非线性 DC分析，非线性瞬态分析和线性的AC分析。 Hspice: 作为业界标准的电路仿真工具，它自带了许多器件模型，包括小尺寸的MOSFET和MESFET。Cadence提供了hspice的基本元件库并提供了与Hspice的全面的接口。 Spectre: 由Cadence开发的电路仿真器，在SPICE的基础上进行了改进，使得计算的速度更快

2、，收敛性能更好。第2页/共34页2022-6-25常用analoglib库的元器件器件Cell 名称pnp管pnp电阻res地gnd电容cap直流电压源vdc电感ind直流电流源idcNMOSnmos4方波发生源vpulsePMOSpmos4可编程方波发生源vpwlnpn管npn正弦波发生源vsin第3页/共34页2022-6-25元器件symbol视图第4页/共34页2022-6-25第5页/共34页2022-6-25ModelsAnalysesVariablesOutputsReturn 电路仿真第6页/共34页2022-6-25分析类型介绍 Tran分析：时间与电路参数的关系 (瞬时分析

3、) DC分析： 电压与电路参数的关系 (直流分析) AC分析： 频率与电路参数的关系 (交流分析)第7页/共34页2022-6-25三、模拟仿真的设置( (重点) )Composer-schamatic界面中的Tools Analog Environment项可以打开Analog Design Environment 窗口，如右图所示。第8页/共34页2022-6-25Analog Design Simulation菜单介绍Session菜单Schematic Window Save State Load State Options Reset Quit回到电路图保存当前所设定的模拟所用到的各

4、种参数加载已经保存的状态一些显示选项的设置重置analog artist。相当于重新打开一个模拟窗口退出第9页/共34页2022-6-25Setup菜单Setup菜单Design Simulator/directory/host Temperature Model Library Environment选择所要模拟的线路图选择模拟使用的模型一般有cdsSpice hspiceS spectre等 设置模拟时的温度设置库文件的路径和仿真方式设置仿真的环境 （后仿真时需设置）第10页/共34页2022-6-25Analyses菜单 选择模拟类型。Spectre的分析有很多种，如右图，最基本的有 t

5、ran（瞬态分析） dc（直流分析） ac（交流分析）。第11页/共34页2022-6-25tran（瞬态分析）第12页/共34页2022-6-25dc（直流分析）dc（直流分析）可以在直流条件下对temperature，Design Variable，Component Parameter，Model Parameter进行扫描仿真举例:对温度的扫描（测量温度系数）电路随电源电压变化的变化曲线等第13页/共34页2022-6-25ac（交流分析） ac（交流分析）是分析电路性能随着运行频率变化而变化的仿真。 既可以对频率进行扫描也可以在某个频率下进行对其它变量的扫描。第14页/共34页202

6、2-6-25Variables菜单 包括Edit等子菜单项。可以对变量进行添加、删除、查找、复制等操作。变量variables既可以是电路中元器件的某一个参量，也可以是一个表达式。变量将在参量扫描parametric analysis时用到。第15页/共34页2022-6-25其它有关的菜单项（1）Tools/Parametric Analysis 它提供了一种很重要的分析方法参量分析的方法，也即参量扫描。可以对温度，用户自定义的变量variables进行扫描，从而找出最合适的值。第16页/共34页2022-6-25其它有关的菜单项（2）Outputs/To be plotted/select

7、ed on schematic schematic子菜单用来在电路原理图上选取要显示的波形（点击连线选取节点电压，点击元件端点选取节点电流），这个菜单比较常用。第17页/共34页2022-6-25其它有关的菜单项（3） Outputs/Setup 当然我们需要输出的有时不仅仅是电流、电压，还有一些更高级的。比如说：带宽、增益等需要计算的值，这时我们可以在Outputs/setup中设定其名称和表达式。在运行模拟之后，这些输出将会很直观的显示出来。 举个例子：标识3db的点，我们用到的表达式如下： bandwidth（VF(“/Out)，3，“low”）。 需要注意的是：表达式一般都是通过计算器

8、（caculator）输入的。Cadance自带的计算器功能强大，除了输入一些普通表达式以外，还自带有一些特殊表达式，如bandwidth、average等等。 第18页/共34页2022-6-25Calculator的使用Calculator是一个重要的数据处理工具，可以用来仿真电源抑制比，相位裕度，共模抑制比第19页/共34页2022-6-25其它有关的菜单项（3）Results菜单第20页/共34页2022-6-25模拟结果的显示以及处理在模拟有了结果之后，如果设定的output有plot属性的话，系统会自动调出waveform窗口，并显示outputs的波形，如左图第21页/共34页2

9、022-6-25五、运算放大器仿真实例1、电路图的输入（共模反馈型运放），如下图所示：第22页/共34页2022-6-252、建立Symbol图第23页/共34页2022-6-253、仿真电路图示意第24页/共34页2022-6-254、运放小信号仿真示例 电源电压Vdc=3.3 V； 交流信号源acm=1 V； 负载电容Cload=5p F； 采用Spectre分析方式，选择交流分析（ac），设置如下： Sweep Variable： Frequency Sweep Range ：1 Hz100M Hz 仿真完成后，点击 Result - Direct Plot - AC Gain&Phas

10、e 查看运放的幅频特性和相频特性 第25页/共34页2022-6-25仿真结果该运放直流增益为，单位增益带宽为82M Hz，相位裕度为。第26页/共34页2022-6-25相位裕度与负载电容的关系曲线仿真1、设置相位裕度输出，点击Outputs -Setup 其中运用了Candence函数PhaseMargin第27页/共34页2022-6-25相位裕度与负载电容的关系曲线仿真2、点击Tools- Parametric Analysis设置负载电容的扫描范围和扫描步长，其中Range Type选择From/To，Step Control选择Linear Steps第28页/共34页2022-6

11、-25相位裕度与负载电容的关系曲线仿真3、点击Parametric Analysis中的Analysis-Start得到相位裕度与负载电容的关系曲线如图：第29页/共34页2022-6-255 运放直流仿真示例 目标：仿真输出电压与输入电压的变化曲线 方法：采用直流仿真（dc） 仿真参数设置 1、在仿真电路图中将信号源的输入 电压定义为变量Vin 2、在仿真环境界面中选择Variables -Copy From Cellview,将电路中设 置的变量集中在Design Variables栏中， 初始化Vin和Cload变量， 其中Vin=0 V，Cload=5p F 第30页/共34页2022-6-253、设置dc仿真，其中Sweep Variable选择Design Variable，在Variable Name中填写Vin，Sweep Range选择Start-Stop，Vin 的扫描范围为-1m V1m V第31页/共34页2022-6-25 4、仿真结果（横坐标为输入电压，纵坐标为输出电压）如图我们可以看出：运放的输出摆幅大约为第32页/共34页2022-6-256、瞬态仿真示例 目标：通过仿真得到运放的摆率 方法：运用瞬态仿真，输入信号设置为电压脉冲，观察输出电压的变化情况 参数