微电子集成电路设计仿真软件使用介绍

集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统o Orcad Capture o Hspiceo Cosmos Scope 主要内容 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 哈工大MEMS中心电路的设计流程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 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 *.opj项目管理文件 *.dsn电路图文件 *.olb图形符号库文件 *.lib仿真模型描述库文件 *.mnl网络表文件 *.max电路板文件 *.tch技术档文件 *.gbt光绘文件 *.llbPCB封装库文件 *.log *.lis记录说明文件 *.tpl板框文件 *.sf策略档文件 capture基本文档类型 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 capture新建项目 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 capture工具栏说明 Place part Place wire Place net name Place Bus Place junction Place power 放置阶层 放置端口 放置分页符 Place gnd 放置阶层引脚 绘制无电气性质符号 添加文字 指示管脚不连接 放置总线引出管脚 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 capture快捷键 Place Bus Entry E Place Power F Place Gnd G Zoom In I Zoom Out OPlace Part PPlace Wire WPlace Net Name NPlace Bus BPlace Junction J 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Capture 打开项目 .DSN 具体的电路设计文件 .opj 工程文件 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Capture 添加库文件 Hspice.olb Source.olb Csmc.olb All.olb Place Part快捷键 pHspice库中常用元件Comparewithgnd比较器E_opampwithgnd理想运放Gswithwgnd理想开关 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Capture 设置模板设置仿真库路径设置 .OPTION设置分析方式模板所在的库模板 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Capture 添加源输入源或者器件名称，回车直接在库里面选择 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统点击project manager按钮，出现下图 Capture生成网表使所设计的处于选中状态 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Capture生成网表点击create netlist按钮，弹出对话框，选择pspice选项卡 将原来的扩展名改为.sp 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Capture 标注点击Annotate按钮，弹出annotate对话框选择第二项unconditinal reference update如果生成网表不成功，一般表示有重复定义的器件 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Hspice配置hspice.ini修改option修改电源 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Hspice 使用 open 调入网表文件（.sp） Edit nl 编辑网表文件 Edit ll 察看仿真结果 Simulate 察看仿真状态 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Hspice 使用网表文件的第一行 .lib 语句的修改（路径中的斜杠） .option 语句的设定仿真语句的设定 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Hspice使用仿真完毕，点击edit ll 查找err 有Errchk即为成功，否则按照error提示，修改电路图重来。 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Hspice使用直流分析.DC var1 start1 stop1 inc1 静态工作点分析.op极零点分析.pz直流小信号传输点分析.tf交流分析.AC var1 start1 stop1 inc1 噪声分析.Noise瞬态分析.TRAN tinc1 tstop1 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Hspice输出格式输出格式 lx8(q3)表示输出q3管的源漏跨导具体表格在hspice.pdf 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Hspice不收敛原因（可能） Hspice仿真过程采用Newton-Raphson算法通过迭代解矩阵方程，使节点电压和支路电流满足Kirchoff定律。迭代算法计算不成功的节点，主要是因为计算时超过了Hspice限制的每种仿真迭代的总次数从而超过了迭代的限制，或是时间步长值小于Hspice允许的最小值。 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 可能的原因解决方法电路的拓扑结构 电路连线错误，语句错误，其他错误可以通过查找列表文件中的warning和errors发现 分块仿真；简化输入源；调整二极管的寄生电阻；仿真模型 由于所有的半导体器件模型都可能包含电感为零的区域，因此可能引起迭代的不收敛。在PN结或MOS的漏与源之间跨接一个小电阻；将.option中默认的GMINDC、GMIN增大。 options设置 重新设置RELV，ABSV，RELI，ABSI，RELMOS，ABSMOS等 Hspice不收敛原因（可能） 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Hspice不收敛解决办法检查电路连线,如N管衬底没有接地等连线错误。删除.option语句中除acct，list，node，post之外的所有设置，采用默认设置，查 找.lis文件中关于不收敛的原因 使用.nodeset和.ic语句自行设置部分工作点的偏置 。直流扫描中电压或电流变化太快，通过增加ITL2来保证收敛，.option ITL2是在直 流扫描分析中在每一步允许迭代的次数，通过增加迭代次数，可以在电压或电流变 化很快的点收敛 。由于MOS管线性区和饱和区之间的不连续，Newton-Raphson算法在不连续点处进 行迭点计算产生震荡，可以通过增减仿真步长值或改变仿真初始值(范围)来保证收 敛 。瞬态分析不收敛主要是由于快速的电压变化和模型的不连续，对于快速的电压变化 可以通过改变分析的步长值来保证收敛。瞬态分析，默认采用Trapezoidal算法，精度比较高，但容易产生寄生振荡，采用 GEAR算法作为滤波器可以滤去由于算法产生的振荡，具有更高的稳定性。瞬态分析先进行直流工作点的计算，将计算结果作为瞬态分析在T0时刻的初始值， 再通过Newton-Raphson算法进行迭代计算，在迭代计算过程中时间步长值是动态变 化的，.tran tstep中的步长值并不是仿真的步长值，只是打印输出仿真结果的时间间 隔的值，可以通过调整.options lvltim imax imin来调整步长值 。 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Cosmos Scope输入文件.ac0 交流分析输出.tr0 瞬态分析输出.sw0 直流扫描输出 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Cosmos Scope察看波形选择要查看的信号波形 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Cosmos Scope测量参数点击 measurement tool 按钮，弹出measurement 对话框 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Cosmos Scope测量 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Cosmos Scope计算器使用1、鼠标左键点击待计算信号，使其选中2、在输入栏内点击鼠标右键，输入选中信号3、如此反复，将待运算信号输入，然后点击运算符号 4、点击按钮输出计算后波形计算器启动按钮 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Cosmos Scope多曲线显示当对单个变量进行sweep仿真时，输出多条曲线，在信号单击右键，选择弹出对话框中的Member Attrebutes 集 成 电 路 CAD设 计 黑 龙 江 大 学 集 成 电 路 与 集 成 系 统 Cosmos Scope多曲线使用在弹出对话框中点击Rainbow Colored,结果如下图所示