Hspice简单的实例

生产实习报告一目录1实习内容记述分析1) HSPICE的基本操作过程2) 网表文件结构的总结3) 简单的网表文件练习4) 总结书写网表文件练习过程中的注意事项5) 练习电路参数的调整2生产实习的收获与体会HSPICE学习总结操作的基本过程1. 打开HSPICE操作平台：开始程序SPICEHSPUI2. 打开EDITNL项，输入网表文件并保存或者可直接在记事本中输入网表文件并保存attention：般情况下从EDITNL项直接保存的文件后辍为.exe,应回到保存处强行把文件后辍改为.sp,否则无法运行仿真过程3. 通过OPEN项调出刚才保存的网表文件4. 通过SIMULATE项可对网表文件进行仿真5. 查看EDITLL项可知仿真过程中是否出现错误，还可查管子的工作状态attention：模拟过程中经常要查看管子的工作状态以便对电路参数进行调整6. 仿真所得波形可通过打开AVANWAVES项查看网表文件结构的总结1.网表文件的基本大体结构TITLEFirstlineisInputNetlistFileTitle*or$CommandstoDescribeCircuit0PTIONSSetConditionsforSimulationAnalysis(AC,DC,TRAN.)&.TEMPStatementstoSetSweepVariablesPRINnPLOTAPROBE/.GRAPHSetPrint,Plot,andGraphVariablesCo.NODESETSetsInitialState.VECdigital_vector_fileSetsInputStimuliFileSources(1orV)SetsInputStimuliSchematicNetlistCircuitDescription+InfirstColumn，+,isContinuationChar.SUBCKTAENDSSets/EndsSubcircuitDescriptionMEASURE(OptimizationOptional)ProvidesScopelikeMeasurementCapabilityLIBorNCLUDECallLibraryorGeneralIncludeFilesMODELLibraryElementModelDescriptions.DATAorPARAMSpecifyparametersorParametricVariationsexfi!干怖简单的网表文件SequeneeforIrvlineCaseAnalysisDELETELIBRemovePreviousLibrarySelectionENDRequiredStatementtoTerminateSimulation2HD3ASIMPLECSAMPLIFIER*第一行为标题*瞬态分析连接结构的描述.OPTIONPOSTNODE.TRAN200P20N.PRINTTRANV(l)V(2)Ml2100NL=1.6UW=50UR325KVDD303VVIN100PULSE0.24.82N1N1N5N20N*输入的描述.MODELNNMOSLEVEL=1*模型的定义.ENDexe2差分结构的网表文件#DIFFERENTIALTEST.OPTIONPOSTNODEA1hl*#.TRAN200P20N.PRINTTRANV(5,6)V(2)M12100NL=1.6UW=50UM25322NL=1.6UW=50UM36422NL=1.6UW=50UR1755KR2765KVDD703VVB100.9VIN130SIN(1.70.150000)VIN240SIN(1.70.15000180).MODELNNMOSLEVEL=1.END在练习过程中写网表文件应注意的问题：1网表文件第一行为标题。2说明部分可前用*或$在前标注3换行继续应用+号标注4. 对节点命名时应注意不要有相同的节同的节点名并且数字后的字母会被忽略，eg.la和lb被视为同一个节点。而0，GND!,GROUND一般被命为地的节点名。5. 注意电流源正负性与接连结点之间的方向关系电压源的定义：V1N1N2TYPEVALUE电流源的定义：IlNlN2TYPEVALUE6. 网表文件还可通过在VIEWLOGIC软件中画电路原理图生长，但生成后的还应对其进行必要的修改，例如加上信号源，输出控制语句等。以下为几种常用的信号源及输出控制语句的说明各种信号源：1) 正弦电压、电流源语法：VnameN+N-SIN(VOVAFREQTDTHETAPHASE)InameN+N-SIN(VOVAFREQTDTHETAPHASE)其意义为：Vname=VO+VAexp-THETA.(t-TD)sin2pi.f(t-TD)+(Phase/360)即VO为直流分量度，VA为正弦信号的振幅，FREQ为其频率，TD为其延迟时间，THETA为其衰减因子，PHASE为其相位说明：其中的TD、THEHA、PHASE项可省，若省则其值为默认值即0eg.在差分对结构中要在两输入端输入一对差分信号，可表示为Vin1in10sin(1.80.0550000)Vin2in20sin(1.80.055000180)此处规定了一对共模量为1.8v,振幅为0.05v，频率为50HZ,两输入信号间相位差为180度的正弦电压源2) AC源(交流小信号源)在模拟设计仿真中经常要用到AC源对电路进行频率扫描分析，即交流小信号分析，可得电路和幅频和相频响应，或频域传输函数。描述语句格式如下：VnameN+N-(DCDCMAG)ACACMAG(ACPHASE)其中：ACMAG和ACPHASE分别表示交流小信号源的幅度和相位。相位值可省，若省则为默认值ACPHASE=0,其中的DC部分表示直流分量eg.V1N+N-1.8AC=0.1,90V2N+N-1.8AC0.190以上两表达形式等价而HSPICE中交流小信号分析的描述语句格式如下:.ACLINNPFSTARTFSTOP.ACDECNPFSTARTFSTOP.ACOCTNPFSTARTFSTOP其中LIN,DEC,OCT表示扫描类型是线性，数量级或倍频程.FSTART是起始频率,FSTOP是终止频率.NP为扫描的点数exe3完整电路的仿真过程要求：对以上结构的差分运放的性能指标：VDD=3V,差动输出摆幅=3V,功耗=10Mw,增益Av=2000.具体的仿真过程：1根据各性能指标要求确定各器件的参数：1) 首先从功率预算开始，给M9分配3mA,剩余0.3Uaw分配给MB1和MB2,这样每个共源共栅支路有1.5mA的电流2) 接着考虑所需要的输出摆幅,VOUT的电压摆幅为3V,则每一支路必须能摆动1.5V而且又不使该支路的管子进入线性区，即M9和每个共源共栅支路可用的总电压为1.5V,据此我们分配给M9的过驱动电压为0.5V,剩下的1V分配给共源共栅的四个晶体管，由于PMOS管的迁移率较低,我们给每个PMOS管分配0.3V的过驱动电压，余下的分配给NMOS管，即其过驱动电压为0.2V3) 根据每个晶体管的偏置电流和过驱动电压的大小，由Id=(1/2)UCox(W/L)(Vgs-VthF2确定晶体管的宽长比.得(W/L)n=1070,(W/L)p=1111,(W/L)9=3404) 查看模型参数考虑W与L的具体实际值，此处我们选择MNMP模型,其各参数为：NMOS:Lmin=1.6umLmax=8umWmin=3.2unWmax=50umTox=3.4E-8mUn=290cmA2/v.sPMOSLmin=1.8umLmax=8umWmin=3.2unWmax=50umTox=3.4E-8mUn=290cm2/v.s说明：1.可用n个同样的器件并联而得到更长的宽长比.2.为使器件的电容尽可能小,我们尽可能对每个晶体管取最小的长度据此，我们先试取其值为(W/L)n=50um/1.6um并联40个.(W/L)p=50um/1.8um并联40个.5) .由前偏置电流和宽长比确定尾电流源M9,镜像电流部分MB1,MB2的宽长比，得(W/L)9=50um/1.6um并联13个,(W/L)b2=50um/1.8um并联4个,(W/L)b1=32um/1.6um且分配给Mb1,Mb2的偏置电流分别为I1=0.05Ma,I2=0.25mA6) .估算各直流偏置电压的大小,前提为使各管子工作在饱和区Vin,cm=Vgs1+Vod9=Vth1+Vod1+Vod9=1.5VVb1(min)=Vgs3+Vod1+Vod9=Vod3+Vod1+Vod9+Vth3=1.7VVb2(max)=VDD-(Vsg5+Vod7)=1.5V2.根据电路原理图和以上的估算值写网表文件,并进行微调以使各管子工作在饱和区经微调后得到的网表文件:differentialamplifier.op.libd：userbd22.model.txtmos_tt*根据电路原理图得到的连结关系mb11100mnl=1.6uw=10um92100mnl=1.6uw=48uM=12m15322mnl=1.6uw=50uM=40m26422mnl=1.6uw=50uM=40m38755mnl=1.6uw=50uM=40m49766mnl=1.6uw=50uM=40m58101111mpl=1.8uw=50uM=40m69101212mpl=1.8uw=50uM=40m711131414mpl=1.8uw=50uM=40m812131414mpl=1.8uw=50uM=40mb213131414mpl=1.8uw=48uM=5*说明各引脚：*VDD14*GND0*Iin11*Iin213*Vb17*Vb210*Vin13*Vin24*Vout89*输入各直流偏置源Iin1141dc0.049mIin2130dc0.24mVb170dc2.2Vb2100dc1.4VDD140DC3*各输入分量Vin1301.82ac0.010Vin2401.82ac0.01180.ACOCT10101G*输出传函,与相频关系(注意其表达式的写法要正确).probeACav=par(VDB(8)-VDB(3)PHASE=PAR(VP(8)-VP(3).end3仿真后查看其LIS文件可得各器件的参数分析，如下：1*HSPICE-U-2003.09(20030718)15:49:2407/20/2023pcntdifferentialamplifier*operatingpointinformationtnom=25.000temp=25.000*各节点电压*operatingpointstatusisallsimulationtimeis0.node=voltagenode=voltagenode=voltage+0:1=1.30780:2=837.2645m0:3=1.8200+0:4=1.82000:5=1.22770:6=1.2277+0:7=2.20000:8=2.12020:9=2.1202+0:10=1.40000:11=2.61660:12=2.6166+0:13=1.77350:14=3.0000*voltagesources电压源电流,电压,功率分析subcktelement0:vb10:vb20:vdd0:vin10:vin2volts2.20001.40003.00001.82001.8200current0.0.-3.4120m0.0.power0.0.10.2360m0.0totalvoltagesourcepowerdissipation=10.2360mwatts*currentsources电流源的电流,功率分析subcktelement0:iin10:iin2volts1.69221.7735current49.0000u240.0000upower-82.9201u-425.6437u*总功耗分析totalcurrentsourcepowerdissipation=-508.5638uwatts*mosfets管子工作状态及其各参数分析subcktelement0:mb10:m90:m10:m20:m30:m4model0:mn0:mn0:mn0:mn0:mn0:mnregionSaturatiSaturatiSaturatiSaturatiSaturatiSaturatiid49.0000u3.1230m1.5615m1.5615m1.5615m1.5615mibs0.0.0.0.0.0.ibd0.0.0.0.0.0.vgs1.30781.3078982.7355m982.7355m972.3427m972.3427mvds1.3078837.2645m390.3928m390.3928m892.5800m892.5800mvbs0.0.0.0.0.0.vth854.6322m831.8049m831.4829m831.4829m831.4816m831.4816mvdsat343.9637m359.9977m154.4790m154.4790m147.9277m147.9277mbeta569.4159u34.8844m123.0427m123.0427m123.0978m123.0978mgameff1.04301.04301.04301.04301.04301.0430gm180.1656u11.0149m14.7590m14.7590m15.2127m15.2127mgds4.6741u392.5498u437.6247u437.6247u264.3635u264.3635ugmb101.0394u6.1406m8.5021m8.5021m8.7760m8.7760mcdtot3.3194f192.0591f669.1750f669.1750f663.7173f663.7173fcgtot19.3890f1.1160p3.8578p3.8578p3.8438p3.8438pcstot13.6215f783.8216f2.6874p2.6874p2.6748p2.6748pcbtot8.0887f466.7755f1.6550p1.6550p1.6519p1.6519pcgs14.3239f821.8097f2.7836p2.7836p2.7647p2.7647pcgd3.3189f191.8880f668.2664f668.2664f663.6784f663.6784fsubcktelement0:m50:m60:m70:m80:mb2model0:mp0:mp0:mp0:mp0:mpregionSaturatiSaturatiSaturatiSaturatiSaturatiid-1.5615m-1.5615m-1.5615m-1.5615m-240.0000uibs0.0.0.0.0.ibd0.0.0.0.0.vgs-1.2166-1.2166-1.2265-1.2265-1.2265vds-496.3817m-496.3817m-383.3809m-383.3809m-1.2265vbs0.0.0.0.0.vth-894.6327m-894.6327m-898.6554m-898.6554m-869.0459mvdsat-318.9258m-318.9258m-323.8493m-323.8493m-348.6750mbeta30.6506m30.6506m30.6018m30.6018m3.6815mgameff742.5591m742.5591m742.5591m742.5591m742.5591mgm8.5556m8.5556m8.1461m8.1461m1.2057mgds581.2148u581.2148u972.4085u972.4085u57.3183ugmb2.1820m2.1820m2.0868m2.0868m304.7611ucdtot622.5468f622.5468f661.3878f661.3878f72.8811fcgtot4.0684p4.0684p4.1040p4.1040p486.1601fcstot2.5364pcbtot1.1938pcgs2.9518p2.5364p2.5389p1.1938p1.1965p2.9518p2.9597p2.5389p303.7903f1.1965p142.7828f2.9597p353.1231f10cgd558.9423f558.9423f596.2413f596.2413f65.3470f注意:写完初步的网表文件后一定要查.LIS文件看管子是否工作在饱和区,若不在应进行相应的微调.4.查看输出波形,如下20o10100differential：=JTiplifier3L4010k100klxFrequencyCog)(HERTZ)lOxlOOx#differential：=uTipliier5L1Xjo1X50TT10100lk10k100klxFrequency(log)(HERTZ)!lrrrrlOxlOOx11#生产实习收获与体会在半个月的实习过程中，本人主要学习了模拟仿真软件HSPICE的操作与电路中有关参数的确定与调整。而体会最深的主要是电路中有关参数的确定与调整，在这过程中首先应该根据电路的性能指标确定电路中器件的参数，然后是各有关直流偏置参数的确定#