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文档简介

1、Spectre/Virtuoso/Calibre 工具运用引见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spectre3.幅员设计 virtuoso4.幅员的验证DRC LVS calibre5.寄生参数提取calibre6.后仿真 spectre7.流片gdsii全定制Cadence中Spectre的模拟仿真1、进入Cadence软件包 2、建立可进展SPECTRE模拟的单元文件 3、编辑可进展SPECTRE模拟的单元文件 4、模拟仿真的设置(重点) 5、模拟仿真结果的显示以及处置 6、分模块模拟(建立子模块) 7、运算放大器仿真实例一、进入Cadence软件包登陆到效力器上后,

2、进入adelibic5这个文件夹假设没有这个文件夹,按照vlsi课件实验1自行拷贝在命令行输入source /eva02/dept23/uwb03/.cshrc.ic23icfb&红色界面的IC5141窗口出现,之后ciw弹出来二、建立可进展SPECTRE模拟的单元文件主窗口分为信息窗口CIW、命令行以及主菜单。信息窗口会给出一些系统信息如出错信息,程序运转情况等。在命令行中可以输入某些命令。主菜单包括:1、File菜单 2、Tools菜单 3、Options菜单设计环境设置工艺库任务站目录/eva02/ic/BA083006/smic18/关联工艺库的方法在cds.lib中参与如下语句用Vi

3、或Gvim编辑器INCLUDE /eva02/ic/BA083006/smic18/cds.lib工艺模型文件目录/eva02/ic/BA083006/smic18/models/spectre这个目录下有如下文件其中ms018_v1p7*是普通器件模型文件,ms018_rf_v1p6*是RF器件模型文件,我们实验只用到普通器件,因此只需求前者,电路仿真时Spectre会自动加载这几个文件相关工艺参数可以在ms018_v1p7_spe.mdl文件中查到:N18:Tox=3.87n (可由此算出Cox) vth0=0.39(无衬偏效应) u0=34mP18:Tox=3.74nVth0=-0.40

4、2u0=8.6mlambda的选取可以参照razavi书上的lambda与L成反比,其中L0.5um时 lambdaN0.1,lmabdaP=0.2模型中各工艺参数定义可参考bsimset.pdf文件。建立新库、新单元以及新视图在CIW中,File-New-Library,在弹出的“New Library窗口,Name栏中:mylib选中右下方:Attach to an existing techfile点击OK,之后弹出图2,选smic18mmrf,点击ok查看CIW窗口:Tools-Library Manager,在Library中应有mylib,单击它。在Library Manager

5、窗口,File-New-Cellview,在弹出的“Create New File窗口Cell Name栏中,opamTool栏中,选Composer-SchematicOK ,弹出新的原理图编辑窗口LibraryCellSchematicSymbolLayoutVerilogViewLibrary,Cell以及View的关系 1、library(库)的位置相当于文件夹,它用来存放一整个设计的一切数据,包括子单元cell以及子单元cell中的多种视图view。新建库时留意选择链接所用工艺pdk的techfile。 2、Cell单元可以是一个简单的单元,像一个与非门,也可以是比较复杂的单元由sy

6、mbol搭建而成。 3、View那么包含多种类型,常用的有schemetic,symbol,layout,calibre等等 ,新建Cellview要留意选择View的类型。添加元件实例instance 在弹出的“Virtuoso Schematic Editing:窗口中,左边为工具栏,选instance 图标或i单击“Add instance窗口Library栏最右侧Browser, 弹出“Library Browser-窗口,Library选smic18mmrf,Cell选n18, View选symbol在“Virtuoso Schematic Editing:窗口, 鼠标左键单击一次,

7、间隔一定间隔再单击一次,这样就添加了2个n18元件,键撤销本次操作ESC 按照如上方法添加所需求的NMOS与PMOS以及电阻元件以及pinmos管的主要参数multiplier 表示几个管子并联数Length 表示沟道长度 ,设计时我们按照长沟道设计L取值1umTotal Width 表示总的沟道宽度Finger Width 表示一个finger的宽度Fingers 表示finger的个数Total width finger witdth finger width设计时 尽量使mos管接近方形,而不是长条形编辑完成的电路图一些快捷键 以下是一些常用的快捷键:i 添加元件,即翻开添加元件的窗口;

8、 减少两倍; 扩展两倍;w 连线细线;f 全图显示;p 查看元件属性;m 整体挪动带衔接关系;shift+m 挪动不带衔接关系。生成symbol进入“Virtuoso Schematic Editing:mylib nand2 schematic窗口。Design - Create Cellview-From Cellview在Cellview From Cellview窗口,From View Name栏为:schematic,Tool / Data Type栏为Composer-Symbol。OK三 编辑测试环境新建1个cell称号为:Opam_test在新的原理图窗口中调用opam的sy

9、mbol添加鼓励元件一切鼓励元件都在Analoglib库中,在这里用到了电源源vdc电流源idc正弦源vsin以及全局符号vdd,gnd如右图所示四、模拟仿真的设置(重点)Composer-schamatic界面中的Tools Analog Environment项可以翻开Analog Design Environment 窗口,如右图所示。Analog Design Simulation菜单引见Session菜单Schematic Window Save State Load State Options Reset Quit回到电路图保管当前所设定的模拟所用到的各种参数加载曾经保管的形状一些

10、显示选项的设置重置analog artist。相当于重新翻开一个模拟窗口退出Setup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运用的模型普通有cdsSpice hspiceS spectre等 设置模拟时的温度设置库文件的途径和仿真方式设置仿真的环境 后仿真时需设置Analyses菜单选择模拟类型。Spectre的分析有很多种,如右图,最根本的有tran瞬态分析dc直流分析ac交流分析。tran瞬态分析dc直流分析dc直流分析可以在直流条件下对temp

11、erature,Design Variable,Component Parameter,Model Parameter进展扫描仿真举例:对温度的扫描丈量温度系数电路随电源电压变化的变化曲线等ac交流分析ac交流分析是分析电路性能随着运转频率变化而变化的仿真。既可以对频率进展扫描也可以在某个频率下进展对其它变量的扫描。其它有关的菜单项 Outputs/Setup 当然我们需求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、增益等需求计算的值,这时我们可以在Outputs/setup中设定其称号和表达式。在运转模拟之后,这些输出将会很直观的显示出来。 需求留意的是:表达式普通都是经过

12、计算器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。 Calculator的运用Calculator是一个重要的数据处置工具,可以用来仿真电源抑制比,相位裕度,共模抑制比其它有关的菜单项Results菜单模拟结果的显示以及处置在模拟有了结果之后,假设设定的output有plot属性的话,系统会自动调出waveform窗口,并显示outputs的波形,如左图运放直流任务点仿真DC分析放大器的正常任务需求一定的直流偏置在交流ac,tran仿真之前,必需保证运放要有适宜的静态任务点静态任务点

13、的设置需求手工计算与仿真迭代交互进展构成放大器的每一个管子都处在饱和区,是运放存在一个良好任务点的前提条件运放小信号仿真例如电源电压Vdc=1.8V;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&Phase 查看运放的幅频特性和相频特性 仿真结果该运放直流增益为80.9dB,单位增益带宽为82M Hz,相位裕度为67.32deg。工艺角与温度上面运放

14、的仿真真实tt典型27度下的仿真,但实践的工艺不一定是tt,运用温度也不一定是室温27度,所以要进展工艺角仿真仿真不能够覆盖一切的工艺偏向与温度,所以需求选取一些典型值去验证温度: 20 ,27, 105 3种工艺偏向 : tt ss ff fnsp fpsn 5种仿真要跑通这15种情况才干进展后端设计幅员设计翻开运放中心电路图单击 Tools-Design Synthesis-Layout XL选择creat new ,可以弹出幅员编辑窗口在幅员编辑窗口,单击 Design-Gen from source 之后点击ok,出现电路用到的一切smic18mmrf库中元件此时元件是无任何衔接关系的幅员设计幅员设计要点幅员设计要按照一定的设计规那么与电气规那么进展 ,这些规那么文件可以在smic提供的pdkprocess design kit中查找到,最小线宽,最小间距,最小包围,最小覆盖。仅仅满足设计规那么的走线,不是最正确的走线方式。在满足设计规那么的前提下,要保证每条金属走线可以接受相应的电流密度防止由于老化而产生的电迁移景象,通常情况下为1um 可以接受1mA的电流对于差分电路,要充分思索幅员的对称性与匹配幅员设计要点对于低频模拟电路而言,寄生电阻是影响其性能的主要要素,衔接

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