Hspice语言学习总结

HSpice语言学习总结

番。加工工艺的特征线宽每代以30%的速度缩小。

(4)Hspice的使用流程

第一讲：《SPICE》概述

(1)元器件模型

构成器件模型的方法有两种：

♦行为级模型一“黑匣子”模型

例如IBIS模型和S参数，最新的是Verilog-AMS

模型和VHDL-AMS模型

精度较差，•致性不能保证，受测试技术和精度的

影响。

一般应用到高频、非线性、大功率等大型电路设计

♦等级(LEVEL)模型

例如Hspice便是利用这种模型

精度较高

(5)Hspice网表输入格式

一般应用于中小型电路的IC设计

(2)LEVEL模型

1.title标题

②LEVEL1—LEVEL3：线性模型或低阶模型，—►1.标题语句

可直接进行计算或估算。2Sources(IorV)偷入激励和源

②流片工厂提供的模型，如Level49和Mos9、3circuitdescription电路元件描述语句

EKV等，无法直接进行计算或估算，需要用电路仿真4.lib元件库引用>2.电路描述语句

软件进行仿真，以便得到精确的结果。如Hspice5.modellibraries元件模型描述

③Hspice提取模型，是利用提取元件库的形6.inc文件包含语句

式』ib,元件库一般由工厂提供7.options选项设置

(3)集成电路特征线宽

8Analysisstatement仿真类型描述

微米：Micrometer:->1.0um3.命令语句

/输出方式描述

亚微米：9.print/.plot/.graph/

.probe

深亚微米：

超深亚微：10.end结束语句.结束语

纳米：O.()9um(90nm)0.07um(70nm)”.sp文件的形式输入!

Moor定律：每一代(3年)硅芯片上的集成密度翻两

第二讲HSPICE网表的语法

(I)文件名格式：

•匚具的多少：Cadcncc»Hspicc

•精度：一般Hspice>Cadence

•适用对象：Cadence用于RF设计较好，Hspice

更适合模拟IC设计

•目前应用建议：用Cadence布线布图以及版图

设计，Hspice仿真

()后缀名：.sp。产生方法：可以用任何一个文本编

辑器产生，只需更改后缀名

♦文件名：必须为英文，以字母打头，长度不超

过256个字符

♦放置目录：要放置十全英文目耒卜

♦输入网表文件不能压缩

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（2）输入行格式:

♦第一个语句必须是标题行，最后一个语句必须是.END语句；

♦标题语句和结束语句中间语句无任何先后次序；

♦不区分大小写，无上标和下标（忽略）

♦语句、等式的长度不能超过256字符；

♦续行用“+”表示。

（3）分隔符：

①分隔符可以为：tab键，空格，逗号，等号，括号

②元件的属性用冒号来分割，例如Mkbeta

③用句点来表示隶属关系，例如XLALV”表示电路XI的子电路AI的节点V

（4）节点

①结点标识可以长达1024个宇符

②结点数字开头的。被忽略

③跟在以数字开头的结点编号后的字母被忽略。

④结点名可以由以下任何字符打头：#_!%

⑤结点可以用.GLOBAL语句声明为全局调用。如声明节点1为全局调用，.GLOBAL1

⑥结点0、GND、GND!和GROUND均指的是Hspice全局的地。

⑦HSPICE要求每个节点对地均要有直流通路。当这个条件不满足时，通常是接一个大电阻使该

悬浮节点具有直流通路。

⑧每个节点至少应连接两个元件，不能有悬空节点存在

（5）数值及比例因子

数字表示：

a）数字可以用整数，如12,-5：

b）浮点数，如，；

c）整数或浮点数后面跟整数指数，如6E-14,3.743E+3；

d）在整数或浮点数后面跟比例因子，如

比例因子：为了使用方便，它们用特殊符号表示不同的数量级：

e）T=1E+12,G=lE+9,MEG=lE+6,K=lE+3,M=lE-3,U=lE-6,N=lE-9,P=1E-12,F=1E-15,

DB=2Olgio>MIL=25.4E-6（千分之一英寸）

（6）单位及关键字

单位：以工程单位米、千克和秒（M,Kg,S）为基本单位。由此得到的其它电学单位可省略。

如10,10V表示同一电压数。1000Hz,100（）,1E+3,Ik,1kHz都表示同一个频率值。同样，W、

A等标准单位在描述时均可省略。单位可以省略，例如：Cl1210P

元件关键字：

电压电流频率电阻电容电感

t1tttf

VIFRCL

二、标题、结束及注释语句

（1）标题语句：

.TITLE语句

形式：

1：.TITLE<stringofupto72charactcrs>

2：<stringofupto72characters>

例如：可以为.tilleasimpleacrun

更常见的是第二种形式：asimpleacrun

注意：如果没有标题，第一行空出。

（2）结束语句

.END语句

形式：.END<commen（>

在.END语句之后的文本将被当作注释而对模拟没有影响。

（3）注释语句

一般形式：*〈commentonalinebyitsclf>

或〈HSPICEstatcmcnt>$<commcntonthesamelineasandfollowingHSPICEinput>

注释标识：或打头的注释放在每行开头，而“$”打头的注释紧跟语句之后。

三、电路描述语句

（1）元件描述的基本格式

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HSPICE中元件的属性由器件名,器件位置，器件类型，器件参数值等来定义.格式为:

名称器件所连接的节点器件的类型参数值

例：

1ASIMPLEACRUN-----------►标题

2V110DC10AC11

3R112IK

4R2201K电路描述语句

5cl20.001U-

6.OPTIONSLISTNODEPOST.

8.ACDEC10IK1MEG|命令语句

9.PRINTACV(l)V(2)I(R2)I(JG4)

----------------结菊吾句

R

Ik

I2

r^

。片CI

<L、0.001"

0

(1)无源器件1•电阻

一般形式：

RXXXnln2RvalueTC=TC1,TC2

温度系数的缺省值为0,0

)21

注释：R-Ro*l1+TC1*(TTo)+TC2*(TTo

To为室温，25或27℃

例：RII2100k

RC11217IkTC=0.001.0

(2)无源器件2.电容

一般形式：

CXXXnln2CvalueTC=TC1,TC2

温度系数的缺省值为0,0

注释:C=Co*[1+TC1*(T-To)+TC2*(T-To)2]

例：Cl12lOu

CP1217IpTC—0.001,0

♦非线性电容：

CXXXnln2POLYCOClC2...

电容值=CO+C1*V+C2*V**2+…，V为电容两端的电压

(3)无源器件3•电感

♦一般形式：

LXXXnln2LvalueTC=TC1,TC2

温度系数的缺省值为0,0

例：LI1210u

LP1217luTC=0.001,0

♦非线性电感：

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LXXXnln2POLYLO1,11.2…

电感值=LO+L1*I+L2*I**2+…，I为流过电感的电流

(4)无源器件4.互感(电感)耦合器

一般形式：KXXXLYYYLZZZRvalue

KXXXLYYYLZZZK=value

两耦合电感的名字:LYYY和LZZZ

耦合系数：K,0<k<=l

例：K3

KXFTRLIL

(5)无源器件5.无损耗传输线

一般形式：TXXXinrefinoutrefoutZO-valueTD-value

或TXXXinrefinoutrefoutZ0=valueF=valueNL=value

或TXXXinrefinoutrefoutZ0=valueL=value

In：端口1的(+);refin：端口1的G)节点；

Out：端口2的(+);refout：端口2的(・)节点。

Z0：特征阻抗。

例子：T11020Z0=50TD=10NS

T21346Z0=200F

T31234Z0=120F=1.5MEGHz(NL=0.25)

(6)无源器件6.有损耗传输线

均匀分布RC传输线一般形式：

UXXXNlN2N3MNAMEL=LEN<N=LUMPS>

节点：Nl,N2和N3,其中N3是连接到电容的节点；MNAME：模型名称。

LEN：RC传输线长度(m)；

LUMPS：传输线中所采用的集总分段数目

例：UI150URCMODL=50U

URC21104UMOPLL=100UN=4

有源器件

♦晶体二极管(D)

♦双极型晶体三极管BJT(Q)

♦结型场效应管JFET或金属半导体场效应管MESFET(J)

♦MOS场效应管(M)

晶体二极管

♦(1)晶体二极管(D)

只往一个方向传送电流的元伶。

单向导电特性：电流由正极流向负极

决定二极管性能的因素：

♦二极管面积：决定反向饱和电流，寄生电阻等

♦掺杂浓度及材料：导通电压等

♦温度：影响反向饱和电流，势垒电容等

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0--------------------1>1----------------------------:

a势金电容

CD疗效上容

电导r,寄生电阻

二极管交流小信

号等效电路

（二）一般形式：

DXXXnplusnminusniname<area=value,area>+<PJ=value>

<WP=value><LP=value><VVM=value>+<LM=value><OFF><IC=vd>

<M=value><DTEMP=value>

注释：

♦DXXX：二极管元件名，必须以D开头，后面最多跟15个字符。

♦nplus/nminus:二极管的正端（阳极）和负端（阴极）

♦inname:二极管模型名

（三）一般形式：

DXXXnplusnminusmname<area=value,area>+<PJ=value>

<WP=vaiue><LP=value><VVM=vahie>+<LM=vahie><OFF><IC=vd>

<M=vaIue><DTEMP=vaiue>

注释（续）：

♦area：二极管面枳，它定义了饱和电流，电容与电阻值。可以写为area=???也可以直接写

为???，缺省值为；若不定义area,用定义W（二极管宽度）和L（二极管长度）来代替也可以,

arca=W*L

（四）一般形式：

DXXXnplusnminusniname<area=value,area>+<PJ=value>

<WP=value><LP=value><WM=value>+<LM=value><OFF><IC=vd>

<M=vaIue><DTEMP=value>

注释（续）：

♦PJ：二极管周长，PJ=2（L+M）o

♦WP/LP:寄生多晶电容的宽度/长度，缺省值为。

♦WM/LM:寄生金属电容的宽度/长度，缺省值为0

（五）一般形式：

DXXXnplusnminusmname<area=value,area>

+<P,J=value><VVP=vaiue><LP=value><VVM=value>+<LM=value>

<OFF><IC=vd><M=value><DTEMP=value>

注释（续）：

♦OFF：规定在进行直流分析时忽略初始条件，缺省值为ON。

♦IC:瞬态分析的初始条件

♦M:多重二极管模拟时的倍增因子，缺省值为1

DTEMP:元件温度与电路温度之间的差额，缺省值0

（六）一般形式：

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DXXXnplusnminnsmnnnie<area=valne,area>+<P,J=valne>

<WP=value><LP=value><VVM=vahie>+<LM=value><OFF><IC=vd>

<M=vaiuc><DTEMP=value>

例子：

DBRIDGE67DIODE

DCLMMMP3GND

第三讲HSPICE网表的语法（续）

双极型晶体三极管（1）

决定三极管性能的因素：

♦三极管面积：决定电流，电容，寄生电阻等

♦掺杂浓度及材料：导通电压等

晶体二极管一般形式（回忆）

一般形式：

DXXXnplusnminusmname<area=value,area>+<PJ=value>

<WP=value><LP=value><WM=value>+<LM=value><OFF><IC=vd>

<M=value><DTEMP=vaiue>

注释：

1：元件名称2：节点3：几何参数4：初始值设定

5：温度设定

双极型晶体三极管（2）

一般形式：

QXXXncnbne<ns>mname

+<avalue;AREAA=value,/kREAB=value,AREAC=value>

+<OFF><IC=vbcvalue,vcevalue;VBE=value,VCE=value>+<M=value>

<DTEMP=value>

注释：

♦QXXX：三极管元件名，必须以Q开头，后面最多跟15个字符。

♦nc/nb/ne/ns:三极管的集电极、基极、发射极以及基底节点

mnume:三极管模型名

avaluc：三极管面积。也可以用areaA=???、areaB=???以及areaC=???来定义。其中areaA,areaB

以及areaC分别为发射区，基区，集电区的面积倍增因子。缺省值为1.

OFF：规定在进行直流分析时忽略初始条件，缺省值为ON。

IC:瞬态分析的初始条件两种表达方式。

M:多重三极管模拟时的倍增因子，缺省值为1

DTEMP:元件温度与电路温度直接的差额，缺省值0

（五）一般形式：

QXXXncnbne<ns>mname

+<avalue;AREAA=value,AREAB=value,AREAC=value>

+<OFF><IC=vbevalue,vcevalue;VBE=value,VCE=value>+<M=value>

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<DTEMP=value>

例子：

Q3311265420MOD

有源器件

结型场效应管JFET或MESFET(l)

决定JFET性能的因素：

♦面积：决定电流，电容，寄生电阻等

♦掺杂浓度及材料：导通电压等

♦温度：影响电流，势垒电容等

MESFET：将金属半导体接触势垒(肖特基势垒)代替

了PN结作为棚极

结型场效应管JFET或MESFET(2)

一般形式：

JXXXndngns<nb>

mname

+«AREA=value;AREA>|W=valL=val>

+<OFF><IC=vdsvalue,vgsvalue;Vds=value,

Vgs=value>+<M=value><DTEMP=value>

注释：

N沟道JFET//♦JXXX：元件名，必须以J开头，后面最多跟

15个字符。

♦nd/ng/ns/nb:漏极、栅极、源极以及基底节点

♦AREA：面积倍增因子。可以用AREA=???或者直接???来表示。或者用栅极宽W和栅极

长L代替。缺省值为1.

♦OFF：规定在进行直流分析时忽略初始条件，缺省值为ON.

♦IC:瞬态分析的初始条件，两种表达方式。

一般形式：

JXXXndngns<nb>mname

+«AREA=value;AREA>|W=valL=val>

+<OFF><IC=vdsvalue,vgsvalue;Vds=value,Vgs=value>

+<M=value><DTEMP=value>

例子：

MOS场效应管(1)

决定JFET性能的因素：

♦面积：决定电流，电容，寄生电阻等

♦掺杂浓度及材料：导通电压等

♦温度：影响电流，势垒电容等

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MOS场效应管(2)

一般形式：

MXXXndngns<nb>mname

+<L=val><W=val><AD=vaI><AS=val><PD=val><PS=val>+<NRD=val><NRS=val>

<RDC=val><RSC=val>

+<OFF><IC=vds,vgs,vbs><M=val><DTEMP=val>

注释：

♦MXXX：元件名，必须以M开头，后面最多跟15个字符。

♦nd/ng/ns/nb:漏极、栅极、源极以及基底节点

♦L/W：沟道长度和宽度；

♦AD/AS：漏扩散区和源扩散区的面枳；

PD/PS：漏结和源结的周长

♦NRD/NRS：用以计算漏、源极寄生串联电阻的漏扩散区等效方块数

♦RDC/RSC：漏极、源极与连线的接触电阻

♦OFF：规定在进行直流分析时忽略初始条件，缺省值为ON。

♦IC:瞬态分析的初始条件。

♦M:多重管模拟时的倍增因子，缺省值为1

♦DTEMP:元件温度与电路温度直接的差额，缺省值0

♦一般形式：

MXXXndngns<nb>mname

+<L=val><W=val><AD=val><AS=val><PD=val><PS=val>

+<NRD=val><NRS=val><RDC=val><RSC=val>

+<OFF><IC=vds,vgs,vbs><M=val><DTEMP=val>

例子：

MilDGSBMM1

M221018121MODML=0.5W=2U(0.5U2U)

M331126541MODOFF10U5U2P2P

电路描述语句

激励源

♦独立源一独立电压源［V)和独立电流源⑴

♦源控源

•电压控制电压源(E)

・电流控制电流源(F)

•电压控制电流源(G)

•电流控制电压源(H)

直流源：一般形式：

VXXX11+n-<DC=>value>

1XXXn+n-<DC=>value>

例子：

VII20DC=5V

Vil205V

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11130DC3mA

Ill303mA

交流源：一般形式：

VXXXn+n-A€<=><acmag,<acphase»

IXXXn+n-AC<=><acmag,<acphase»

例子：

Vll20AC=10V90

Vil20AC10V90

Ill30AC=3mA0

Ill30AC3mA

脉冲源：一般形式：

vxxxn+n-PULSE<V0Vatdtrpwper>

IXXXn+n-PULSE<10latdtrpwper>

例子:

50ns100ns

正弦源：一般形式:

vxxxn+n-SINVOVa<freq

IXXXSIN1()la<freqtd9(p>

IXXXn+nEXP10la<tdltltd2t2>

注释：

VO：初始值（VOWa,先上升后下降）；Va：峰值（V0>Va,先下降后上升）；tdl：下降（上升）延迟时

间；tl：下降（上升）时间常数；td2：上升（下降）延迟时间；t2：上升（下降）时间常数。

VO+(Va-V0)-[I-exp(-1td2

V0+(Va-exp(一"-J，]•exp(一(~^—)td2<t

例子：

VIN30EXP042ns30ns60ns40ns

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分段线性源:一般形式：

VXXXn+n-PWLtlVI<t2V2...Rtd>

IXXXn+n-PWLtlII<t2I2...Rtd>

注释：

tnVn/In：时间一电压/电流对;R：是否周期重复

td：重复时延迟时间

例子：

VIN30PWL60nOV80n5V120n5V140nOV

+160nOV180n5VR300n

单频调频源:一般形式：

VXXXn+n-SFFMVOVa<fc<mdi<fs»>

IXXXn+n-SFFM10la<fc<mdi<fs»>

注释：

V0/I0：电压/电流初始值;Va/Ia：电压/电流峰值

fc/fs：载频/调频;mdi：调制指数

例子：

VIN30SFFM0.01V0.4V100MEG0.320K

表达式：

VQ+Vasin(2nfct+777c方sin(2〃〃))

单频调幅源:一般形式:

VXXXn+AMfmtd

IXXXn+AMfmtd

注释：

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sa：调制信号的幅度;Oc：偏移常数；fm/fc：调频/载频;td：信号开始前的延迟时间

例子：

VIN30AM101100IK10n

:[oc+sin[2^4(/-/rf)][sin\lnf((/-/</)]

WWWVWIBAA

直流源DC,交流源AC,脉冲源PULSE,正弦源SIN,指数源EXP,分段线性源PWL,单频

调频源SFFM,单频调幅源AM

第四讲HSPICE网表的语法(续)

源控源:一般形式：

E(FGH)XXXN+N-NC+NC-GAIN_VALUE

NC+・•N+

<^>VO=EV1

NC------------*N・

电压控制电压源(E)

NC+«~|-----・N+

VI+.・<^>IO=GV1

NC-•_J।------>N-

电压控制电流源(G)

।----->N+

…<^>VO=HI1

।----,N-、

电流控制电压源(H)重

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5电流控制电流源(F)

说明：

♦HSPICE中具有的四种电压和电流控制元件，通称为E、F、G和H元件。

♦在HSPICE中用这些控制元件能够模拟MOS晶体管、双极型晶体管、隧道二极管和可

控硅整流器，此外还能对一些功能块，诸如运放、加法器、比较器、压控振荡器、调制解

调器和开关电容电路等进行模拟。

♦控制元件有线性和非线性两类。非线性以及延迟等特性我们不再详细讲述

元件与激励源描述小结：

一般格式：

名称节点〈模型名称〉〈parameter(温度，初始值…)〉

♦无源元件的描述(R、C、L、K、T)

R(C,L.K,T)nln2value<TC=TC1.TC2><IC=?

♦有源元件的描述

D(QJ.M)nln2(n3)mname<parameter>

parameter：几何参数,初始值的设定，温度设定

元件与激励源描述小结

♦独立源的描述

V(I)11+ii-typevalue

type：DC,AC,PULSESINEXPPWLSFFM,AM

value：电压或电流值，时间，周期等

♦源控源的描述

E(FGH)n+n-nc+nc-value

例1：一个简单的晶体管放大电路，所有的元件、激励源、它们的值或模型以及各个节点的

定义均已标在图中，请写出本电路的网表(不写命令行，用…省略)。其中，RC的温度因子

TC1=O.O2,TC2=O

网表的格式：

Title

Elementsandsources

Coimnands

asingleNPNcommon-emiitlerAMP

VBB1

vcc5010

vs21AC1

RB23I0KTC=().O2,0

RC452K

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RC=2k

的网表（不写命令行，用…省略）。

混合兀型小信号等效电路

Smallsignalequivalentcircuit

20AC1

*VCCSwithagaingm=l

Gb4030

RB2310K

RC402K

rbe30le6

rce402k

Cbe30In

Cbc342u

Commands...

.end

例3：：CMOS反相器。请写出木电路的网表（不写命令行，用…省略）。其中VCC=5V.VIN为脉冲

源，低电压，高电压，延迟时间2ns,上升卜降时间为1ns,脉宽5ns,周期20ns。PMOS,NMOS,

沟道长度为lum,宽度20us。

-

C

H

-

IN

CLOAD

0.75pF

aninvertercircuit

VCCvc.c.05

VININ0PULSE0.24.82nInin5n20n

MloutinvccvccPCHL=1UW=20U

M2outin00NCHL=IUW=20U

*.MODELPCHPMOSLEVEL=1

".MODELNCHNMOSLEVEL=I

...COMMANDS

.END

♦子电路描述语句

子电路描述一般形式:

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SURCKT(MACRO)SURNAMENl<N2...>

具体电路描述

.ENDS<SUBNAME>

注释：

子电路是以.SUBCKT或.MACRO开头，以.ENDS结束的一组语句。子电路可嵌套

其他子电路。

SUBNAME：子电路模型名。

Nl,N2…：子电路外部的节点名称。

,ENDS：结束语句。只有当二次以上嵌套时才后跟子电路模型名。

子电路调用语句；

XnnnNl<N2...>SUBNAME

注释：

子电路调用时，可以将子电路看成是以X为关键字的器件。

Xnnn：子电路名称。

N1,N2...：子电路外部的节点名称，与子电路描述语句的外部节点一一对应，但名称不一定相

同。

SUBNAME：子电路模型名。

注意：子电路中的节点号，器件名，模型的说明均是局部量，

可以和外部的相同

子电路使用举例

CMOS反相器组成的三级反相器链网表：

.SUBCKTINVINOET

in0NMOSI子电路描述

Mnout

MpoutinvddPMOS|

.ENDS

XIIN1INV]

X212INVA子电路调用

X32OUTINV.

CLOUT01EF

电路描述语句：元件的模型

有源元件的描述：D(QJM)nln2(n3)mname〈parameter〉

三极管放大电路网表

asingleNPNcommon-emiitterAMP

QI430Q2N222

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.end

反相器网表

aninvertercircuit

••♦

MloutinvccvccPCHL=1UW=20U

M2outin00NCHL=1UW=20U

水.MODELPCHPMOSLEVEL=1

*.MODELNCHNMOSLEVEL=1

••♦

.END

模型描述语句

一般形式：.MODELmnametype<prameterl=valuelpnameter2=value2...>

注释：

mname:模型参考名，与元件描述语句的mname相同

type：用来选择模型类型。

prameterl,2...：此类模型所共有的参数值

例：

模型类型（全，共14种）

电阻模型R

电容模型C

磁芯模型CORE

磁芯互感模型L

二极管模型D

NPN双极型晶体管模型NPN

PNP双极型晶体管模型PNP

N沟道JFET模型NJF

P沟道JFET模型PJF

N沟道、IOSFET模型NMOS

P沟道MOSFET模型PMOS

运算放大器模型AMP

优化模型OPT

针对.GRAPH语句的硬盘拷贝绘图模型PLOT

MOSFET模型：MOSFET模型的描述方法：

PMOS：.MODEL模型名PMOS<LEVEL=val><parameters>

NMOS：.MODEL模型名NMOS<LEVEL=val>〈parameters,

MOS场效鸟管的描述中都必不可少的加入了LEVEL模型。

♦第一代元件模型,LEVEL1,1.EVEI,2,LFVKL3

♦第二代元件模型：BSIM1模型(LEVEL13),LEVEL28(修正的BSIM1模型),

LEVEL39(BSIM2)

♦第三代元件模型：BSIM3(LEVEL49)

♦第一代元件模型：

♦LEVEL1：1968年以前，简单的MOSFET模型。

□线性方程，可手动计算。

□计算速度快

□不精确，只能进行近似分析

♦LEVEL2：19697978年，增强型的LEVEL1模型

□引入3/2哥次项，基于几何图形的分析

□适用于长通道元件〜10um

□较LEVEL1精确，但仍不能有效地进行计算机模拟

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♦LEVE3：1979

□利用一阶泰勒展开取代3/2次项

□引入实验性方程式，为半实验模型

□CPU时间较少，适用于沟道长度〜211m以上元件。

♦第二代元件模型：

♦LEVEL13：1984年，BSIM1模型

□使用较多的多项式描述。

□适用于通道长度小于211m的MOS元件，实验参数较多

□偶尔造成元件行为的不易控制。

♦LEVEL28：1990年，修正的BSIM1模型

□由Meta-software公司并发，更加准确

□可有效进行亚微米元件的模拟

口解决了BSIM1的问题

♦LEVE39：1991,BSIM2模型

□利用数值分析的方法

□适用深亚微米级元件的模拟，沟道长度以上的元件

□模型参数过多。

♦第三代元件模型

♦LEVEL49：1995年，BSIM3V3模型，加州大学伯克利分校推出。

□以缩减的物理参数为主，实验性参数为辅。

□共有166个模型参数

□适用于深亚微米级模拟和数字集成电路的模拟

♦LEVEL50：MOS9,飞利浦公司推出

□有72个模型参数

□适用于深亚微米级的模拟集成电路的模拟

不同MOSFET模型应用场合：

♦Level1：简单MOSFET模型，常用于数字电路的模拟，精度低、速度快

♦Level2：耗尽型MOS,10pm器件模拟分析

♦Level3：2flm器件数字分析

♦Levell3,39,49：可进行亚微米及深亚微米模拟电路的分析，精度高、速度慢

对电路设计工程师来说，采用什么模型参数在很大程度上还取决于能从相应的工艺制造

单位得到何种模型参数.

♦库文件调用及定义语句（.LIB语句）

库文件的使用：库文件可包含：

♦器件模型（.MODEL语句）

♦子电路（包含.ENDS语句）

♦有关注释语句

♦库文件调用语句（.LIB语句）等。

使用库文件的优点：速度快、占内存少。

库文件的创建：

.LIBentryname

具体库模型的描述

.ENDLentryname

注释：

.LIBentryname：定义入口名为entrynamc的库。

ENDL：结束注定义语句

注意：不能包含.END语句

库文件调用：

一般形式：

.LIB'〈filepath>filename'entryname

注释：

filepath:库文件所在的路径，若Jib与所运行的网表在相同目录下，则可以缺省。

filename：库的文件名。扩展名必.lib不可少。路径与文件名必须包含在双引号或者单引号里

面。

entryname：将要包括的库文件段的入口名

库文件嵌套：

.LIBentryname

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具体库模型的描述

.LIB4<filepath>filename'entrynamel

.ENDLentryname

注意：

库文件定义中嵌套调用其他库文件的入口名不能与所要定义的名字相同！可以无限嵌套。

例子：创建：

.LIBCMOS1

•••

.LIB\../sum/cmosmodel.lib,CMOS2

.ENDL

调用：

.LIB'…/sum/MODELS.lib'CMOS1

【.INCLUDE语句】：

.Include'〈filepath>filename'

例：.include^'e:\modcl\35model.txt^^

次*******************木******木********木*****

【命令语句］:

直流工作点分析.OP::.OD

方式：所有独立源或受控源都是直流形态，所有电感短路，电容开路。

输出：节点电压、电源电流、静态功耗、半导体器件的电流、阻抗和电容。

注意：只可以出现一次.OP语句

Taskl:

oprun.sp

ASIMPLEACRUN

VI1010AC1

RI12IK

R220IK

Cl20.001U

.OPTIONSLISTNODEPOST$controloptions

.OP.END

【直流扫描分析（.DC）］：

直流扫描分析：

在指定的范围内，某一个（或两

个）独立源或其他电路元器件参数步进变

化时，计算电路直流输出变量的相应变化

曲线。

a.直流参数值扫描

b.电源值扫描

c.温度范围扫描

d.执行直流蒙特卡罗分析（随机扫描）

e.完成直流电路优化

f.完成直流模型特性化

一般形式：

.DCvariablestartstopstep

注释：

variable：要扫描的对象（如电压、电流、温度等）的变量名。

start：扫描初始值。

stop：扫描终止值。

step：扫描步进步长。

举例：

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.DCExamples：

SweepVINfrom0.25to5vby0.25vincrements

.DCVDS。101.5VGS051

SweepVDSfrom0tolOvby0.5incratVGSvaluesof0,1,2,3,4,&5v.

.DCTEMP-5512510

SweepTEMPfrom-55Cto125Cin10degreeCincrements

.DCRxIk10k05kSWEEPTEMPLIN525125

DCanalysisperformedateachtemperaturevalue.LinearTEMPsweepfrom25to125（5

points）whilesweepingaresistorvaluecalled'Rx'fromIKto10Kin.5Kincrements.

【直流小信号传输函数1.TF）］:

直流传输函数：在直流工作点附近对电路进行线性化处理，然后对电路进行以下分析：

•直流小信号传输函数（小信号增益）

•输出变量对于输入源的增益

•电路输入电阻

・电路输出电阻

该语句特别适用于直流电路和直接耦合放大器（差动电路和运算放大器）的增益、输入电阻,

输出电阻的计算

一般形式：.TFvariable1variable!

注释：

variablel：传输函数中的分子变量，一般为输出变量。

variable?：传输函数中的分母变量，一般为出入变量。

注意：每一次电路模拟中只能有一个.TF语句，若有多个，则执行最后一个

举例：.TFV⑸3）VIN

例：利用HSPICE求出节点2处的电压与输入Vs的比值，并求出输入输出阻抗。

Task3:

tfrun.sp

Atfrun

VS10DC10

RI13100

R212100

R323100

R430100

.OPTIONLISTNODE

.OP

.TFV(2)VS

.END

（smallsignalt