第十讲HSPICE.ppt

1、1,第十讲 HSPICE应用与总结,MOS模型的应用 数字电路仿真示例 放大器仿真示例 基本放大器仿真 几种常用的放大器结构 总结,基于HSPICE的CMOS模拟电路设计,简单放大器的性能指标,输入电阻 输出电阻 增益 带宽 增益下降到,时对应的fH-fL,直流小信号传输函数计算,瞬态分析，观察时域响应,交流分析，观察频谱,理想放大器： 输入电阻无限大，输出电阻为0，开环增益无限大，无限的带宽,基本放大器仿真共源放大器,例：下图为一简单共源放大器电路，求其输入、输出阻抗，小信号增益以及带宽，并求出Rd=1k30k变化时对增益的影响,直流分析,瞬态分析,交流分析,Vin: dc, ac, sin

2、(用于瞬态分析),输入、输出阻抗,Common source amplifier vdd 3 0 dc 3.3v vin in 0 1 ac 1 sin(0 1M 1k) M1 4 2 0 0 NCH W=20U L=2U .model nch nmos level=13 RD 3 4 20K R1 3 2 33K R2 2 0 20k RL out 0 14K RS in 1 1K CS 2 1 100U CL 4 out 100U .op .tf v(out) vin .end,小信号增益,Common source amplifier vdd 3 0 dc 3.3v vin in 0 1

3、 ac 1 sin(0 1M 1k) M1 4 2 0 0 NCH W=20U L=2U .model nch nmos level=13 RD 3 4 20K R1 3 2 33K R2 2 0 20k RL out 0 14K RS in 1 1K CS 2 1 100U CL 4 out 100U .op .tf v(out) vin .tran 10u 2m .PRINT TRAN V(out) i(Rs) I(RL) .end,VIN,V(OUT),电压增益AV,结论： 1.增益为2.9 2.反相,.measure tran vpeak max v(out) from 10u to

4、2m,I(RS),I(RL),电流增益AI,结论： 1.增益：2.77 2.反相,扫描Rd,Common source amplifier vdd 3 0 dc 3.3v vin in 0 1 ac 1 sin(0 1M 1k) M1 4 2 0 0 NCH W=20U L=2U .model nch nmos level=13 RD 3 4 RDX R1 3 2 33K R2 2 0 20k RL out 0 14K RS in 1 1K CS 2 1 100U CL 4 out 100U .op .tf v(out) vin .tran 10u 2m sweep RDX 1k 30k 1k

5、 .measure tran vpeak max v(out) from 10u to 2m .end,Rd,V(out),频带宽度,Common source amplifier vdd 3 0 dc 3.3v vin in 0 1 ac 1 sin(0 1M 1k) M1 4 2 0 0 NCH W=20U L=2U .model nch nmos level=13 RD 3 4 20K R1 3 2 33K R2 2 0 20k RL out 0 14K RS in 1 1K CS 2 1 100U CL 4 out 100U .op .tf v(out) vin .tran 10u 2

6、m .ac dec 10 100 1g .PRINT TRAN V(out) i(Rs) I(RL) .end,100MEG,增益,结论：带宽约为100MEGHz,输出V(OUT)频谱,共源及共漏放大器,其他两种，实验！,几种常用的放大器结构,级联：带宽大，增益大 串接：电流及电压增益大 差分：电压增益大 反馈：稳定,串接式放大器,例：下图为一串接式放大器电路，求两级增益及带宽。,增益,SERIES Vin in 0 AC 1 SIN(0 0.05 1K) VDD 4 0 3.3 M1 2 1 3 3 NCH W=20U L=2U M2 4 5 out out NCH W=20U L=2U .

7、MODEL NCH NMOS LEVEL=13 R1 4 1 48k R2 1 0 50K R3 4 5 48K R4 5 0 50K RD1 4 2 23k RS1 3 0 10K RS2 out 0 100k C1 in 1 10u C2 3 0 10u C3 2 5 10u .OP .TRAN .1MS 5MS .END,电压增益,V(2),V(out),.OP: V(2)=2.0814 V(out)=0.764,.measure tran vpeak max v(out) from 100u to 2m: Vpeak(2)=2.2453; Vpeak(out)=0.9128 增益:A1

8、=3.278；A2=0.94；Atotal=2.976,SERIES Vin in 0 AC 1 SIN(0 0.05 1K) VDD 4 0 3.3 M1 2 1 3 3 NCH W=20U L=2U M2 4 5 out out NCH W=20U L=2U .MODEL NCH NMOS LEVEL=13 R1 4 1 48k R2 1 0 50K R3 4 5 48K R4 5 0 50K RD1 4 2 23k RS1 3 0 10K RS2 out 0 100k C1 in 1 10u C2 3 0 10u C3 2 5 10u .OP .TRAN .1MS 5MS .AC DEC

9、 30 100 5g .END,带宽,频率,V(2),频率,V(out),带宽约为：10MEGHz,MOS模型的应用 数字电路仿真示例 放大器仿真示例 基本放大器仿真 几种常用的放大器结构 总结,基于HSPICE的CMOS模拟电路设计,SPICE 网 表 小 结,HSPICE电路网表,Title *or$ + Sources Elements .subckt/.macro Sources and elements .ends .model .delete lib .lib Analysis .option .alter Sources Elements .param .data .print/

10、.plot/.graph/.probe .measure .end,$标题语句 $注释标识符 $续行标识符 $激励源描述 $电路元件描述 $子电路开始命令 $子电路电路描述 $子电路结束语句 $ 模型描述语句 $删除元件库调用 $调用库文件 $分析语句 $可选项语句 $变换状况分析命令 $变换的激励源 $变换的元件 $单个元件赋多个值命令 $多个元件赋值命令 $输出方式控制语句 $测量语句 $结束语句,电路描述语句,命令语句,17,元件与激励源,一般格式： 名称 节点 ,元件与关键字的对应关系,元件描述,R(C,L) n1 n2 value TC=TC1,TC2 IC=? D(Q,J,M):

11、元件名，节点名，模型名，几何参数，初始值设定，温度设定,激励源描述,独立源： VXXX N+ N- VAL AC VAL + PULSE (V0 Va td tr tf pw per) + SIN (V0 Va freq) + EXP (V0 Va td1 t1 td2 t2) + PWL (t1 V1 t2 V2R td),源控源： E(FGH)XXX N+ N- NC+ NC- GAIN_VALUE,20,子电路描述,子电路描述一般形式: .SUBCKT(.MACRO) SUBNAME N1 具体电路描述 .ENDS,子电路调用语句： Xnnn N1 SUBNAME,MOS模型语句,MOS

12、FET模型的描述方法： PMOS：.MODEL 模型名 PMOS NMOS：.MODEL 模型名 NMOS ,MOSFET描述方法： MXXX D G S B Model_name L=？ W=？,HSPICE电路网表,Title *or$ + Sources Elements .subckt/.macro Sources and elements .ends .model .delete lib .lib Analysis .option .alter Sources Elements .param .data .print/.plot/.graph/.probe .measure .end

13、,$标题语句 $注释标识符 $续行标识符 $激励源描述 $电路元件描述 $子电路开始命令 $子电路电路描述 $子电路结束语句 $ 模型描述语句 $删除元件库调用 $调用库文件 $分析语句 $可选项语句 $变换状况分析命令 $变换的激励源 $变换的元件 $单个元件赋多个值命令 $多个元件赋值命令 $输出方式控制语句 $测量语句 $结束语句,电路描述语句,命令语句,分析语句,三种基本的分析类型： 直流分析，交流分析以及瞬态分析。其他的所有分析都包含在这些基本分析之中的。 各种分析语句含义？ 如何进行分析？（一般形式） 可以获得哪些结果 直流分析：.OP, .DC, .TF, .SENS,分析语句,

14、交流分析：.AC, .PZ, .NOISE (频率响应) 瞬态分析：.TRAN, .FOUR (时间特性，时域响应) 三种设置初始值方法：IC=? .IC语句以及.NODESET语句，优先级？ 电路的温度设定方法？,分析语句,对第二参数进行扫描分析： .DC X STYPE .DC variable start stop step SWEEP X STYPE .AC type np fstart fstop SWEEP X STYPE .TRAN tstep tstart SWEEP X STYPE STYPE: 1: start stop step 2: POI n value1 value2.valuen 3: monte=n,参数赋值语句,.PARAM 1. 与monte连用 .PARAM X=UNIF(N, R) GUASS .PARAM X=AUNIF(N, A) AGUASS 2. 与.ALTER连用 .PARAM X=valuex Y=valuey .DATA .DATA DATANM PNAME1 PVALUE1 .ENDDATA,输