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Hspice仿真不收敛问题

五、控制语句和option语句

1.OPTION语句：

.options语句格式：.options opt1 opt2 opt3… opt=x 一般在每个仿真文件中设置options为.options acct list post，也可以设置为.options node opts，其中.option list表示将器件网表、节点连接方式等输入到列表文件，用于debug与电路拓扑结构有关的问题，.option node表示将输出节点连接表到列表文件，用于debug与由于电路拓扑结构引起的不收敛问题，.option acct表示在列表文件中输出运行时间统计和仿真效率，.option opts在列表文件中报告所有的.option设置，.option nomod表示不输出MODEL参数，以便减小列表文件的大小，.option brief=1表示不输出网表信息，直到设置.option brief=0，.protect/.unprotect用于屏蔽网表文件中要保护的信息，.option bypass=1不计算latent器件，.option autostop表示当所有.measure语句完成时，终止仿真，.option accurate=1表示设置为最精确的仿真算法和容差，tstep表示仿真步长值，delmax表示最大允许时间步长，其中delmax=tstep*max，.option dvdt=4用于数字CMOS 电路仿真（默认设置），.option dcca=1在直流扫描时强行计算随电压变化的电容，.option captab对二极管、BJT管、MOS、JFET、无源电容器，打印出信号的节点电容值，.option dcstep=val将直流模型

和器件转换为电导，主要应用于“No DC Path to Ground”或有直流通

路，但不符合Hspice定义的情况。

2.MODEL OPTION语句：

六、仿真控制和收敛

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。

(1) 造成Hspice仿真不收敛主要有“No Convergence in DC Solution”和

“Timestep too Small”，其可能的原因是：

1.电路的拓扑结构：

电路拓扑结构造成仿真不收敛主要有：电路连线错误，scale、scalm和param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。

解决的方法是：将电路分成不同的小模块，分别进行仿真；简化输入源；调整二极管的寄生电阻；调整错误容差，重新设置RELV，ABSV，RELI，ABSI，RELMOS，ABSMOS等。

2.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。

解决的方法是：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。

3.仿真器的options设置：

仿真错误容差决定了仿真的精度和速度，要了解你所能接受的容

差是多少。

解决的方法是：调整错误容差，重新设置RELV，ABSV，RELI，

ABSI，RELMOS，ABSMOS等。

(2) 针对仿真分析中可能出现的不收敛情况进行分析：

1.直流工作点分析：

每种分析方式都以直流操作点分析开始，由于Hspice有很少的关于偏置点的信息，所以进行DC OP分析是很困难的，分析结果将

输出到.ic文件中。

对DC OP分析不收敛的情况，解决方法是：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；DC OP不收敛还有可能是由于model引起的，如在亚阈

值区模型出现电导为负的情况。

2.直流扫描分析：

在开始直流扫描分析之前，Hspice先做DC OP计算，引起直流扫描分析不收敛的原因可能是快速的电压或电流变化，模型的不连

续。

解决的方法是：对于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。对于模型的不收敛，主要是由于MOS管线性区和饱和区之间的不连续，Newton-Raphson算法再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来保证收敛，如：.dc vin 0v 5v 0.1v的直流分析不收敛，可以改为.dc vin 0v 5v 0.2v增大步长值，.dc

vin 0.01v 5.01v 0.1v改变仿真的范围。

3.AC频率分析：

由于AC扫描是进行频率分析，一旦有了DC OP，AC分析一般都会收敛，造成不收敛的原因主要是DC OP分析不收敛，解决的方法可以参看前面关于DC OP的分析。

4.瞬态分析：

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。

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。对模型的不连续，可以通过设置CAPOP和ACM电容，对于给定的直流模型一般选择CAPOP=4，ACM=3，对于level 49，ACM=0。

对瞬态分析，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

七、输入语句

对于.param语句，.param PARHIER=GLOBAL是默认的，使得参数可以按照Top-Down变化，.param

PARHIER=LOCAL，可以是参数只在局部有效。

对于.measure语句，可以采用的模式有rise，fall，delay，average，rms，min，peak-to-peak，Find-When，

微分和积分等。

对Find-When语句，.measure result find val when out_val=val ，对微分和积分语句，.measure result val 。

对于.ALTER语句，可以通过改变.ALTER来改变使用不同的库，其中.ALTER语句可以包含element 语句、.data、.lib、.del lib、.include、.model、.nodeset、.ic、.op、.options、.param、.temp、.tf、.dc、.ac语句，不能包含.print、.plot、.graph或其他I/O语句，同时应该避免在.ALTER中增加分析语句

八、统计分析仿真

主要是对器件和模型进行Monte Carlo分析，随机数的产生主要依赖Gaussian、Uniform、Limit分析，通过.param设置分布类型，将dc、ac、tran设置为Monte Carlo分析，用.measure输出分析结果，如：

.param tox=agauss(200,10,1)

.tran 20p 1n sweep MONTE=20

.model … tox=tox …

其中，对Gaussian分析.param ver=gauss(nom_val,rel_variation,sigma,mult)，

.param ver=agauss(nom_val,abs_variation,sigma,mult)，

对Uniform分析，.param ver=unif(nom_val,rel_variation,mult)，

.param ver=aunif(nom_val,abs_variation,mult)，

对Limit分析，.param ver=limit(nom_val,abs_variation)，如果你拼错Gauss或Uniform、Limit，不会产生警

告，但不将产生分布。

参考文献

1. K. S. Ku ndert, The Designer’s Guide to Spice & Spectre;

2. Synopsys, HSPICETM Simulation and Analysis User Guide;

hspice仿真整理

§电路级和行为级仿真 §直流特性分析、灵敏度分析 §交流特性分析 §瞬态分析 §电路优化（优化元件参数） §温度特性分析 §噪声分析例(Hspicenetlist for the RC network circuit)： .title A SIMPLE AC RUN .OPTIONS LIST NODE POST .OP .AC DEC 10 1K 1MEG .PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1) V1 1 0 10 AC 1 R1 1 2 1K R2 2 0 1K C1 2 0 .001U .END 输出文件：一系列文本文件 ?*.ic：initial conditions for the circuit ?*.lis：text simulation output listing ?*.mt0,*.mt1…：post-processor output for MEASURE statements ?*.pa0 ：subcircuit path table ?*.st0 ：run-time statistics ?*.tr0 ,*.tr1…：post-processor output for transient analysis ?*.ac0,*.ac1…: post-processor output for AC analysis .TITLE 语句 .TITLE 或者：如果是第二种形式，字符串应该是输入文件的首行；如果一个HSPICE语句出现在文件的首行，则它将被认为是标题而不被执行。 .END 语句形式：.END 在.END语句之后的文本将被当作注释而对模拟没有影响。分隔符 ?包括：tab键，空格，逗号，等号，括号 ?元件的属性由冒号分隔，例如M1:beta ?级别由句号指示，例如X1.A1.B 表示电路X1的子电路A1的节点B 常量 ?M－毫，p－皮，n－纳，u－微，MEG－兆,

TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真

IC课程设计报告题目TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真学院专业班级学生姓名日期

指导教师（签字） HSPICE简介 SPICE（Simulator Program with Integrated Circuit Emphasis，以集成电路为重点的模拟程序）模拟器最初于20世纪70年代在berkeley开发完成，能够求解描述晶体管、电阻、电容以及电压源等分量的非线性微分方程。SPICE 模拟器提供了许多对电路进行分析的方法，但是数字VLSI电路设计者的主要兴趣却只集中在直流分析（DC analysis）和瞬态分析（transient analysis）两种方法上，这两种分析方法能够在输入固定或实时变化的情况下对节点的电压进行预测。SPICE程序最初是使用FORTRAN语言编写的，所以SPICE就有其自身的一些相关特点，尤其是在文件格式方面与FORTRAN有很多相似之处。现在，大多数平台都可以得到免费的SPICE版本，但是，往往只有商业版本的SPICE 才就有更强的数值收敛性。尤其是HSPICE，其在工业领域的应用非常广泛，就是因为其具有很好的收敛性，能够支持最新的器件以及互连模型，同事还提供了大量的增强功能来评估和优化电路。PSPICE也是一个商业版本，但是其有面向学生的限制性免费版本。本章所有实例使用的都是HSPICE，这些实例在平台版本的SPICE中可能不能正常运行。虽然各种SPICE模拟器的细节随着版本和操作平台的不同而各不相同，但是所有版本的SPICE都是这样工作的：读入一个输入文件，生产一个包括模拟结果、警告信息和错误信息的列表文件。因为以前输入文件经常是以打孔卡片盒的方式提供给主机的，所以人们常常称输入文件为SPICE“卡片盒（deck）”，输入文件中的每一行都是一张“卡片”。输入文件包含一个由各种组件和节点组成的网表。当然输入文件也包含了一些模拟选项、分析指令以及器件模型。网吧可以通过手工的方式输入，也可以从电路图或者CAD工具的版图(layout)中提取。一个好的SPICE“卡片盒”就好像是一段好的软件代码，必须具有良好的可读性、可维护性以及可重用性。适当地插入一些注释和空白间隔有助于提高“卡片盒”的可读性。一般情况下，书写SPICE“卡片盒”的最好方法就是：先找一个功能完备、正确的“卡片盒”范例，然后在此基础上对其进行修改。

Hspice 简明手册

Hspice简明手册 Hspice简明手册 Hspice是一个模拟电路仿真软件，在给定电路结构和元器件参数的条件下，它可以模拟和计算电路的各种性能。用Hspice分析一个电路，首先要做到以下三点：（1）给定电路的结构（也就是电路连接关系）和元器件参数（指定元器件的参数库）；（2）确定分析电路特性所需的分析内容和分析类型（也就是加入激励源和设置分析类型）；（3）定义电路的输出信息和变量。 Hspice规定了一系列输入，输出语句，用这些语句对电路仿真的标题，电路连接方式，组成电路元器件的名称，参数，模型，以及分析类型，以及输出变量等进行描述。一Hspice输入文件的语句和格式 Hspice输入文件包括电路标题语句，电路描述语句，分析类型描述语句，输出描述语句，注释语句，结束语句等六部分构成，以下逐一介绍：

1 电路的标题语句电路的标题语句是输入文件的第一行，也成为标题行，必须设置。它是由任意字母和字符串组成的说明语句，它在Hspice的title框中显示。 2 电路描述语句电路描述语句由定义电路拓扑结构和元器件参数的元器件描述语句，模型描述语句和电源语句等组成，其位置可以在标题语句和结束语句之间的任何地方。（1）电路元器件 Hspice要求电路元器件名称必须以规定的字母开头，其后可以是任意数字或字母。除了名称之外，还应指定该元器件所接节点编号和元件值。电阻，电容，电感等无源元件描述方式如下： R1 1 2 10k (表示节点1 与2 间有电阻R1,阻值为10k 欧) C1 1 2 1pf (表示节点1 与2 间有电容C1,电容值为1pf) L1 1 2 1mh (表示节点1 与2 间有电感L1,电感值为1mh) 半导体器件包括二极管，双极性晶体管，结形场效应晶体管，MOS 场效应晶体管等，这些半导体器件的特性方程通常是非线性的，故也成为非线性有源元件。在电路CAD工具进行电路仿真时，需要用等效的数学模型来描述这些器件。（a）二极管描述语句如下：

(完整版)HSPICE与CADENCE仿真规范与实例..

电路模拟实验专题实验文档

一、简介本实验专题基于SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模拟，讲授电路模拟的方法和spice仿真工具的使用。 SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免费版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更为强大，在集成电路设计中使用得更为广泛。因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE作为主要的仿真工具，进行电路模拟方法和技巧的训练。参加本实验专题的人员应具备集成电路设计基础、器件模型等相关知识。二、Spice基本知识(2) 无论哪种spice仿真器，使用的spice语法或语句是一致的或相似的，差别只是在于形式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。因此这里简单介绍一下spice的基本框架，详细的spice语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明文档。首先看一个简单的例子，采用spice模拟MOS管的输出特性，对一个NMOS管进行输入输出特性直流扫描。V GS从1V变化到3V，步长为0.5V；V DS从0V变化到5V，步长为0.2V；输出以V GS为参量、I D与V DS之间关系波形图。 *Output Characteristics for NMOS M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5 .op .dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5 .plot dc -I(vds) .probe *model .MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U +LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7 .end 描述的仿真电路如下图，

Hspice(中文实用版)

第一章概论 §1.1 HSPICE简介随着微电子技术的迅速发展以及集成电路规模不断提高，对电路性能的设计要求越来越严格，这势必对用于大规模集成电路设计的EDA工具提出越来越高的要求。自1972年美国加利福尼亚大学柏克莱分校电机工程和计算机科学系开发的用于集成电路性能分析的电路模拟程序SPICE （Simulation Program with ICEmphasis）诞生以来，为适应现代微电子工业的发展，各种用于集成电路设计的电路模拟分析工具不断涌现。HSPICE是MetaSoftware公司为集成电路设计中的稳态分析，瞬态分析和频域分析等电路性能的模拟分析而开发的一个商业化通用电路模拟程序，它在柏克莱的SPICE（1972年推出），MicroSim公司的PSPICE（1984年推出）以及其它电路分析软件的基础上，又加入了一些新的功能，经过不断的改进，目前已被许多公司、大学和研究开发机构广泛应用。HSPICE可与许多主要的EDA设计工具，诸如Candence,Workview等兼容，能提供许多重要的针对集成电路性能的电路仿真和设计结果。采用HSPICE软件可以在直流到高于100MHz的微波频率范围内对电路作精确的仿真、分析和优化。在实际应用中，HSPICE能提供关键性的电路模拟和设计方案，并且应用HSPICE进行电路模拟时，其电路规模仅取决于用户计算机的实际存储器容量。 §1.2 HSPICE的特点与结构 HSPICE除了具备绝大多数SPICE特性外，还具有许多新的特点，主要有：优越的收敛性精确的模型参数，包括许多Foundry模型参数层次式节点命名和参考基于模型和库单元的电路优化，逐项或同时进行AC，DC和瞬态分析中的优化具备蒙特卡罗（Monte Carlo）和最坏情况（worst-case）分析对于参数化单元的输入、出和行为代数化具备较高级逻辑模拟标准库的单元特性描述工具对于PCB、多芯片系统、封装以及IC技术中连线间的几何损耗加以模拟在HSPICE中电路的分析类型及其内部建模情况如图1.2.1和图1.2.2所示：

TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真设计

IC课程设计报告题目 TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真学院专业班级学生姓名日期指导教师（签字）

HSPICE简介 SPICE（Simulator Program with Integrated Circuit Emphasis，以集成电路为重点的模拟程序）模拟器最初于20世纪70年代在berkeley开发完成，能够求解描述晶体管、电阻、电容以及电压源等分量的非线性微分方程。SPICE 模拟器提供了许多对电路进行分析的方法，但是数字VLSI电路设计者的主要兴趣却只集中在直流分析（DC analysis）和瞬态分析（transient analysis）两种方法上，这两种分析方法能够在输入固定或实时变化的情况下对节点的电压进行预测。SPICE程序最初是使用FORTRAN语言编写的，所以SPICE就有其自身的一些相关特点，尤其是在文件格式方面与FORTRAN有很多相似之处。现在，大多数平台都可以得到免费的SPICE版本，但是，往往只有商业版本的SPICE 才就有更强的数值收敛性。尤其是HSPICE，其在工业领域的应用非常广泛，就是因为其具有很好的收敛性，能够支持最新的器件以及互连模型，同事还提供了大量的增强功能来评估和优化电路。PSPICE也是一个商业版本，但是其有面向学生的限制性免费版本。本章所有实例使用的都是HSPICE，这些实例在平台版本的SPICE中可能不能正常运行。虽然各种SPICE模拟器的细节随着版本和操作平台的不同而各不相同，但是所有版本的SPICE都是这样工作的：读入一个输入文件，生产一个包括模拟结果、警告信息和错误信息的列表文件。因为以前输入文件经常是以打孔卡片盒的方式提供给主机的，所以人们常常称输入文件为SPICE“卡片盒（deck）”，输入文件中的每一行都是一张“卡片”。输入文件包含一个由各种组件和节点组成的网表。当然输入文件也包含了一些模拟选项、分析指令以及器件模型。网吧可以通过手工的方式输入，也可以从电路图或者CAD工具的版图(layout)中提取。一个好的SPICE“卡片盒”就好像是一段好的软件代码，必须具有良好的可读性、可维护性以及可重用性。适当地插入一些注释和空白间隔有助于提高“卡片盒”的可读性。一般情况下，书写SPICE“卡片盒”的最好方法就是：先找一个功能完备、正确的“卡片盒”范例，然后在此基础上对其进行修改。二、要与要求在两相时钟技术中，必须十分小心的对两个时钟信号进行布线以保证它们的

hspice语法手册

Hspice语法手册天津大学电信学院陈力颖

Preface 最初写作本文的目的是希望提供一份中文版的Hspice手册从而方便初学者的使用，本文的缘起是几位曾经一起工作过的同事分别进入不同的新公司，而公司主要是使用Hspice，对于已经熟悉了Cadence的GUI界面的使用者转而面对Hspice的文本格式，其难度是不言而喻的，而Hspice冗长的manual（长达2000页以上）更让人在短时间内理不出头绪。鉴于我曾经使用过相当一段时间的Hspice，于是我向他们提供了一份简单而明了的handbook来帮助他们学习，本来是准备借助一个具体运放的设计例子，逐步完善成为一份case by case的教程，但由于工作比较浩大，加之时间的关系，一直难以完成，愈拖愈久，在几个朋友的劝说下，与其等其日臻完善后再发布，不如先行发布在逐步完善，以便可以让更多的朋友及早使用收益。本文虽通过网络发表，但作者保留全部的著作权，转载时务请通知本人。由于水平的有限，讨论范围的局限及错误不可避免，恳请读者指正。联系方式为e-mail: nkchenliy@https://www.wendangku.net/doc/9818817194.html,。

目录一、HSPICE基础知识 (2) 二、有源器件和分析类型 (3) 三、输出格式和子电路 (4) 四、控制语句和OPTION语句 (6) 五、仿真控制和收敛 (7) 六、输入语句 (8) 七、统计分析仿真 (9) 天津大学电信学院陈力颖 2006年２月

电路原理图设计及Hspice仿真

电路原理图设计及Hspice仿真实验报告学生姓名：学号：指导老师：实验内容：用EDP原理图设计软件设计出两级运算放大器的电路图用Hspice软件完成此两级运算放大器的仿真实验地点：***实验室实验时间：2009年9月——2009年12月

实验任务：根据运算放大器的设计要求(单位增益带宽、相位裕量、输入等效噪声、功耗等)，选择电路结构，详细分析了CMOS 运算放大器的所有性能参数，使用Level one 模型进行手工计算，设计出器件的几何尺寸，最后通过Hspice 仿真软件给出了性能指标的仿真结果。实验思路：两级运放可以同时实现较高增益和较大输出摆幅，其设计思路是将增益和摆幅要求分别处理，而不是在同一级中兼顾增益与摆幅。即运用第一级放大器得到高增益，可以牺牲摆幅，第二级放大器主要实现大输出摆幅，以补偿第一级牺牲的摆幅，并进一步提升增益，从而克服了单级运放增益与摆幅之间的矛盾，同时实现高增益和大摆幅。实验指标：开环增益≥80DB；共模抑制比≥60DB；相位裕度≥60°；实验步骤：一、用EDP原理图设计软件设计两级运算放大器的电路图，电路图如图一所示：图一：CMOS两级运算放大器电路图 1、电路工作原理：信号由差分对管两端输入，差模电压被转化为差模电流，差模电流作用在电流镜负载上又转化成差模电压，信号电压被第一次放大后被转化为单端输出，随即进入共源级再一次被放大后从漏端输出。电路特点是通过两级结构可以同时满足增益和输出摆幅的要求，即第一级提供高增益，可以牺牲摆幅，第二级弥补摆幅，同时进一步增大增益。 2、电路主体结构由两个两个单级放大器构成，分别是：差分输入级和共源增益级。辅助电路为偏置电路和频率补偿电路。差分输入级采用PMOS 输入对管，NMOS 电流镜负载；共源级采用NMOS 放大管，PMOS 负载管；由六个MOS 管和一个电阻构成的电流源为两级放大电路提供偏置，另外还为频率补偿MOS 管提供偏压；一个NMOS 管和一个电容构成频率补偿电路，连接在共源级的输入输出之间作为密勒补偿。图一中分别命名为M1到M13。

CMOS实验课1HSPICE介绍

HSPICE介绍 1、为什么要使用Hspice进行电路仿真 Avant! Star_Hspice（Synopsys公司）是IC设计中最长用的仿真工具，是目前业界使用最为广泛的IC设计工具，甚至可以说是事实上的标准。目前，一般的书籍中都采用比较简单的MODEL对MOS 电路进行计算和估算。而工艺厂商提供的MODEL往往要高级的多、复杂的多。因此设计者除了利用书本上的公式对电路进行估算外，还需要使用更高级的MODEL对电路进行精确的仿真，这就有赖于仿真工具的使用，如Hspice，Spectre。 2、Hspice仿真的流程

3、Hspice所使用的单位（不区分大小写） 4、输入文件格式（.net /.sp）

5、电路元器件在Hspice文件中的表示方法在器件名字前面加上前缀字符，即可被Hspice程序识别，如：MOS器件前缀为：M BJT器件前缀为：Q Diode器件前缀为：D 子电路的前缀为：X 电阻、电容、电感的前缀分别为R、C、L 下面表示一个器件名为M1的MOS管 MM1 ND NG NS NB MNAME L=VAL W=VAL M=VAL 下面表示一个器件名为C1的电容 CC1 net1 net2 1pf 定义子电路的语句如下： .SUBCKT SUBNAM（子电路的名字） 1 2 3 4（子电路外部节点）例子： .SUBCKT 2NAND 1 2 3 (描述电路结构) .ENDS 2NAND 调用子电路时，使用X前缀加实例名，将SUBCKT实例化，如： .XOPAMP1 4 5 6 OPAMP 6、信号源描述（激励描述）：电压源－V，电流源－I Vxxx/Ixxx n+ n- < dcval> > +

完整版HSPICE与CADENCE仿真规范与实例

电路模拟实验专题实验文档一、简介 Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模拟，SPICE（本实验专题基于讲授电路模拟的方法和spice仿真工具的使用。 SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免费版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更为强大，在集成电路设计中使用得更为广泛。因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE作为主要的仿真工具，进行电路模拟方法和技巧的训练。参加本实验专题的人员应具备集成电路设计基础、器件模型等相关知识。二、Spice基本知识(2) 无论哪种spice仿真器，使用的spice语法或语句是一致的或相似的，差别只是在于形式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。因此这里简单介绍一下spice的基本框架，详细的spice 语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明文档。

首先看一个简单的例子，采用spice模拟MOS管的输出特性，对一个NMOS管进行输入输出特性直流扫描。V从1V变化到3V，步长为0.5V；V从0V变化到5V，步长为DSGS0.2V；输出以V为参量、I与V之间关系波形图。DSGSD *Output Characteristics for NMOS M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5 .op .dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5 .plot dc -I(vds) .probe *model .MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U +LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7 .end 描述的仿真电路如下图，图2-1 MOS管输入输入特性仿真电路图得到的仿真波形图如下图。程序中可以知道spice电路描述的主要组成部分。从这个简单的spice 标题和电路结束语句（1）在输入的电路描述语句中输入的第一条语句必须是标题语句，最后一条必须是结束语句。在本例中， ←标题*Output Characteristics for NMOS ……. ……结束语句←.end 2电路描述语句）（器件模型等描述，另激励源、电路描述语句描述电路的组成和连接关系，包括元器件、外，如果电路是层次化的，即包含子电路，电路描述部分还包括子电路描述（。）.subckt元器采用不同的关键字作为元件名的第一个字母，要根据类型，在描述元器件时，NMOS件关键字见下表。如本例中，管的描述为：M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u 表示的意思为：元器件关键字x D G S B 模型名宽=xx 长=xx 其中D：漏结点；G：栅结点；S：源结点；B：衬底结点。

ASIC课程设计MOS输出级电路设计与Hspice仿真

ASIC课程设计MOS 输出级电路设计与Hspice仿真

目录一．背景介绍................................... 错误!未定义书签。二．设计要求与任务................................ 错误!未定义书签。三．电路原理及设计方法............................ 错误!未定义书签。1．电阻负载共源级放大器电路原理分析..............错误!未定义书签。2．有源负载共源放大器设计方法....................错误!未定义书签。四．HSpice软件环境概述............................ 错误!未定义书签。1．简介 .........................................错误!未定义书签。2．特点 .........................................错误!未定义书签。3．界面预览 .....................................错误!未定义书签。五．设计过程...................................... 错误!未定义书签。六．结果和讨论.................................... 错误!未定义书签。七．设计心得...................................... 错误!未定义书签。八．库文件程序附录................................ 错误!未定义书签。

Hspice 常见si仿真子电路集锦

Hspice常见子电路集锦 TDR_differential source： .subcktTDR_SOURCE+Ro+Cable D+_SOURCE D-_SOURCE Vin1 1 0 pulse(0 1 0 100e-12) *positive source voltage Rin1 1 2 50 * positive source voltage internal resistance T1 2 0 D+_SOURCE 0 Zo=50 Td=200e-12 *TDR positive port 50ohm cable Vin2 4 0 pulse(0 -1 0 100e-12) *negative source voltage Rin2 4 5 50 * negative source voltage internal resistance T2 5 0 D-_SOURCE 0 Zo=50 Td=200e-12 *TDR negative port 50ohm cable .ends * TDR_differential termination .subcktTDR_Termination_R D+_T_R D-_T_R RD+ D+_T_R 0 50 RD- D-_T_R 0 50 .ends 统计眼图分析步骤： *Incident port definitions p1tx_in+ tx_in- 0 port=1 p2 in 0 port=2 Probe port definitions p3rxout+ rxout- 0 port=3 p4 out 0 port=4 Analysis statement .stateye T = 400p trf=20p + incident_Port= 1, 2 + probe_port = 3, 4 + Rj = 5p, 5p, 2p, 2p tran_init = 50 + T_resolution = 300 V_resolution = 300 Print, probe, and measure statements .print stateyeeye(4) .print stateyeber(3) .print stateyebathtubV(3, 0.9) .print stateyebathtubT(4, 1n) .probe stateyeeye(4) .probe stateyeber(3) .probe stateyebathtubV(3, 0.9)

一位全加器HSPICE设计分解

设计一·四路与非电路的Hspice设计。设计二·一位全加器电路的Hspice设计。专业电子科学与技术学号学生姓名指导老师汪再兴

设计一·四路与非门的设计一·设计目的： 1、学习使用电路设计与仿真软件HSPICE ，练习用网表文件来描述模拟电路，并熟悉应用HSPICE 内部元件库； 2、熟悉用MOS 器件来设计四位逻辑输入与非门电路。二·原理（说明） 1．与非门与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。与运算输入要求有两个，如果输入都用0和1表示的话，那么与运算的结果就是这两个数的乘积。如1和1（两端都有信号），则输出为1；1和0，则输出为0；0和0，则输出为0 2．4路与非门结构及原理： A D C B 当输入端A 、B 、C 、D 中只要有一个为低电平时，就会使与它相连的NMOS 管截止，与它相连的PMOS 管导通，输出为高电平；仅当A 、B 、C 、D 全为高电平时，才会使四个串联的NMOS 管都导通，使四个并联的PMOS 管都截止，输出为低电平。

4路与非门mos管的电路图：三·设计过程： Hspice要进行仿真的时候，应事先编写好网表文件，再通过导入网表文件进行仿真。输入的网表文件（.sp）包含以下内容： (1)电路网表（子电路和宏，电源等）（2）声明所要使用的库（3）说明要进行的分析（4）说明所要求的输出输入的网表文件和库文件可以由原理图的网表生成器或者文本编写产生。输入的网表文件中的第一行必须是标题行，并且.ALTER辅助模型只能出现在文件最后的.end语句之前，除此之外，其他语句可任意排列。通过文本编写好的网表文件如下 4NAND CMOS .OPTIONS LIST NODE POST .OP .TRAN 200P 60N M1 OUT 4 VCC VCC PCH L=1U W=20U

hspice si仿真：package model的那些事儿

package model的那些事儿（全文完）来源：https://www.wendangku.net/doc/9818817194.html,/bbs/thread-3185-1-1.html 写在前面的废话：最近一直在捣鼓着IBIS5.0的spec，希望能在里面挖点金子出来，这不，一下子瞅见了眼生的[package model]，于是乎，对它产生了很大的兴趣。以前在仿真中关于package一般只调用模型的[package]参数，或者[PIN]里面的参数，但是从来没用过[package model]这个东东，更何况在大多数IBIS模型里难觅它的踪影。为了一睹它的芳容，我们就来讲述下它的故事。首先感谢下Triton版主的大力帮忙，Triton版主是个新好男人，耐心细致，哈哈。另外本文仅仅为个人学习总结，水平有限，文中难免会有错误之处，还请各位童鞋们和大侠们不吝赐教，多谢关注。最后声明本文由作者亲作，如有雷同，实属荣幸，请需要转的童鞋务必注明来自https://www.wendangku.net/doc/9818817194.html,论坛。好了，废话结束，也不知道大家对这个话题有没有热情，要是大家都感兴趣的话就准备开掰。 ——阿笨2012.1.6 先给个概要： 1. [package] [pin] [package model]的“爱恨情仇” 2. [package model]的自述 3. 用hspice调用package参数的区别 1. [package] [pin] [package model]的“爱恨情仇” 那我们就从[package]说起吧，首先来一段[package]的示例，图1 再来看一张[package]的介绍，图2

从图片中我们可以看出关于[package]的作用，它是定义关于R_pkg，L_pkg, C_pkg参数的一个字段，这里定义的参数是一个笼统的数，为什么说它是笼统的呢，是因为它只有一组数就把器件所有的PIN脚都包括了，这显然是为了图省事嘛，人家双胞胎生出来还有差异呢，凭啥你说这么多PIN脚的寄生参数都一样呢，这种参数模型仿出来的结果肯定和实际情况差的有点远。一般大的IC厂家都不会只弄这么一组数来忽悠客户的，这样也太砸自己的招牌了。于是乎，[pin]字段闪亮登场了。按照惯例，先来看一张[pin]字段的例子，图3 接着看一下[pin]字段的introduction，图4 上图的描述里我们可以看出[pin]字段不仅仅描述了每个PIN脚的package参数，同时也描述了管脚的编号，管脚的信号名称，管脚的模型名称，包含的内容还是蛮多的。由于[PIN]字段里的package信号具体到了每个管脚，不像[package]一组数据打天下，所以用它仿真出来的结果还算勉勉强强接近实际，所以大家看到的ibis模型里既有[package]字段数据，又有[pin]字段数据的比较多。刚才说到为什么[pin]字段仿真出来的结果是勉勉强强接近实际呢，这是因为[pin]字段和[package]字段一样，仅仅用一阶的RLC电路来描述整个package的特性，可能在频率不太高的情况下可以做个参考，但是到了高频后这显然是不够的，PIN与PIN之间的耦合信息，IC内部的bondwire信息等等全部没有。有人会说用3D全波电磁场建模可以解决问题，当然能这么做是最好了，可惜往往事与愿违，package的3D模型不是每个厂家都能提供的。而让手头仅有的资源发挥出最大的作用是我们可以做的事情，同时ibis模型也祭出了绝招，那就是[package model]!!! 这次我们不给示例，先看下[package model]在IBIS5.0的spec里的说明，图5 大家看到这个说明几句话就结束了，都没看明白写的啥意思是吧，咱们暂时先不急，关于[package model]的内容我们第2章在来详细说明，接下来我们该说说[package] [pin] [package model]的“爱恨情仇”了。

Hspice简明手册

Hspice 简明手册 Hspice是一个模拟电路仿真软件，在给定电路结构和元器件参数的条件下，它可以模拟和计算电路的各种性能。用Hspice分析一个电路，首先要做到以下三点：（1）给定电路的结构（也就是电路连接关系）和元器件参数（指定元器件的参数库）；（2）确定分析电路特性所需的分析内容和分析类型（也就是加入激励源和设置分析类型）；（3）定义电路的输出信息和变量。 Hspice规定了一系列输入，输出语句，用这些语句对电路仿真的标题，电路连接方式，组成电路元器件的名称，参数，模型，以及分析类型，以及输出变量等进行描述。一Hspice输入文件的语句和格式 Hspice输入文件包括电路标题语句，电路描述语句，分析类型描述语句，输出描述语句，注释语句，结束语句等六部分构成，以下逐一介绍： 1 电路的标题语句电路的标题语句是输入文件的第一行，也成为标题行，必须设置。它是由任意字母和字符串组成的说明语句，它在Hspice的title框中显示。 2 电路描述语句电路描述语句由定义电路拓扑结构和元器件参数的元器件描述语句，模型描述语句和电源语句等组成，其位置可以在标题语句和结束语句之间的任何地方。（1）电路元器件 Hspice要求电路元器件名称必须以规定的字母开头，其后可以是任意数字或字母。除了名称之外，还应指定该元器件所接节点编号和元件值。电阻，电容，电感等无源元件描述方式如下： R1 1 2 10k (表示节点1与2间有电阻R1,阻值为10k欧) C1 1 2 1pf (表示节点1与2间有电容C1,电容值为1pf) L1 1 2 1mh (表示节点1与2间有电感L1,电感值为1mh) 半导体器件包括二极管，双极性晶体管，结形场效应晶体管，MOS场效应晶体管等，这些半导体器件的特性方程通常是非线性的，故也成为非线性有源元件。在电路CAD工具进行电路仿真时，需要用等效的数学模型来描述这些器件。（a）二极管描述语句如下： DXXXX N+ N- MNAME D为元件名称，N+和N-分别为二极管的正负节点，MNAME是模型名，后面为可选项：AREA是面积因子，OFF时直流分析所加的初始条件，IC=VD时瞬态分析的初始条件。（b）双极型晶体管 QXXXX NC NB NE MNAME Q为元件名称，NC NB NE 分别是集电极，基极，发射极和衬底的节点。缺省时，NS结地。后面可选项与二极管的意义相同。（c）结型场效应晶体管 JXXXX ND NG NS MNAME J为元件名称，ND NG NS为漏，栅，源的节点，MNAME是模型名，后面为可选项与二极管的意义相同。（d）MOS场效应晶体管 MXXXX ND NG NS NB MNAME M为元件名称，ND,NG,NS,NB分别是漏，栅，源和衬底节点。MNAME 是模型名，L沟道

HSPICE基础知识

一、HSPICE基础知识 Avant! Start-Hspice（现在属于Synopsys公司）是IC设计中最常使用的电路仿真工具，是目前业界使用最为广泛的IC设计工具，甚至可以说是事实上的标准。目前，一般书籍都采用Level 2的MOS Model进行计算和估算，与Foundry 经常提供的Level 49和Mos 9、EKV等Library不同，而以上Model要比Level 2的Model复杂的多，因此Designer除利用Level 2的Model进行电路的估算以外，还一定要使用电路仿真软件Hspice、Spectre等进行仿真，以便得到精确的结果。本文将从最基本的设计和使用开始，逐步带领读者熟悉Hspice的使用，并对仿真结果加以讨论，并以一个运算放大器为例，以便建立IC设计的基本概念。在文章的最后还将对Hspice的收敛性做深入细致的讨论。 Hspice输入网表文件为.sp文件，模型和库文件为.inc和.lib，Hspice输出文件有运行状态文件.st0、输出列表文件.lis、瞬态分析文件.tr#、直流分析文件.sw#、交流分析文件.ac#、测量输出文件.m*#等。其中，所有的分析数据文件均可作为AvanWaves的输入文件用来显示波形。表1 Hspice所使用的单位独立电压和电流源包括： 1. 直流源（DC）：电压源Vxxx n+ n- dcval 电流源 Ixxx n+ n- dcval 2. 交流源（AC）：Vxxx n+ n- AC=acmag,acphase 3. 瞬态源（随时间变化）：脉冲源：pulse v1 v2 td tr tf pw per 线性源：pwl t1 v1 正弦源：sin vo va freq td damping phasedelay 4. 混合源：可以包括以上所有的形式，如：VIN 13 2 0.001 AC 1 SIN(0 1 1Meg) 二、输入网表文件 TITLE .INCLUDE .LIB MACRO 元件描述信号源描述分析命令测量命令 .ALTER .END 图1 输入网表（Netlist）文件标准格式二、有源器件和分析类型有源器件包括二极管（D）、MOS管（M）、BJT管（Q）、JFET和MESFET （J）、子电路(X)和宏、Behavioral器件（E,G）、传输线（T,U,W）等。这里值得注意的是MOS、JFET和MESFET的L和W的scale是m，而不是um。分析的类型包括：直流、交流和瞬态分析。 1.直流分析：对DC、AC和TRAN分析将自动进行直流操作点（DC OP）的计算，但.TRAN UIC将直接设置初始条件，不进行DC OP的计算。

HSPICE,仿真,tanner

VLSI电路可测性设计技术及其应用综述 1 引言数字电路是由超大规模集成电路（VLSI）构成的。VLSI芯片不但构造精细、集成度高（特别是CMOS/BiCMOS芯片），而且经过许多道工艺流程制作而成，因此难免存在着缺陷和/或故障，从而产生工作不正常的现象。所以检测VLSI芯片工作正常与否，对于生产厂商和用户都是极其重要的[1-3]。随着VLSI芯片向深亚微米、特大规模集成电路（ULSI）和高密度方向发展，进行测试所需费用也越来越昂贵，但如果不进行某种可测试性设计（DFT），那么测试并制作VLSI成品将是不可能的。解决这一问题的方案是如何以较低的测试成本换来VLSI的成功研制[4-7]，这正是本文所要讨论的主题。工程中表示测试方案是否易于实现的主要参数是可控制性和可观测性。所谓可控制性，指为能检测出目的故障或缺陷，可否方便和容易地施加测试向量输入。例如，在测试时序电路芯片的情况下，欲施加检测故障的输入信号不太容易，那么就说它的可控制性不佳。所谓可观测性，系指测试结果是否易于被观察。同样在测试时序电路的情况下，测试结果难以显示到输出屏幕上，因而说其可观测性不好。DFT方案可说是提高可控制性和可观测性的设计技术。该项技术有诸多种方案，以下仅介绍其中三种主要的方案。 2 三种主要的DFT方案 2.1扫描路径法 2.1.1 方法概述扫描路径法是一种时序电路芯片的DFT方案，它将多路扫描器插入到各个触发器（FF）的输入端，在测试模式下将各个FF构造成移位寄存器形式，以便进行测试输入的设定和测试结果的观测，而测试生成以组合电路为对象进行即可。 2.1.2 基本内容扫描设计是一种应用最为广泛的可测性设计技术，测试时能够获得很高的故障覆盖率。设计时将电路中的时序元件转化成为可控制和可观测的单元，这些时序元件连接成一个或多个移位寄存器(又称扫描链)。这些扫描链可以通过控制扫描输入来置成特定状态，并且扫描链的内容可以由输出端移出。假设电路中的时序元件是由图1 (a)所示的D触发器组成，寄存器变化法就是将此D触发器转化成图1(b)所示的具有扫描功能的触发器。从图中可以看出扫描触发器主要是在原触发器的D输入端增加了一个多路选择器，通过扫描控制

Hspice中文教程

第一章概论 §1.1 HSPICE简介随着微电子技术的迅速发展以及集成电路规模不断提高，对电路性能的设计要求越来越严格，这势必对用于大规模集成电路设计的EDA工具提出越来越高的要求。自1972年美国加利福尼亚大学柏克莱分校电机工程和计算机科学系开发的用于集成电路性能分析的电路模拟程序SPICE（Simulation Program with IC Emphasis）诞生以来，为适应现代微电子工业的发展，各种用于集成电路设计的电路模拟分析工具不断涌现。HSPICE是Meta-Software公司为集成电路设计中的稳态分析，瞬态分析和频域分析等电路性能的模拟分析而开发的一个商业化通用电路模拟程序，它在柏克莱的SPICE（1972年推出），MicroSim公司的PSPICE （1984年推出）以及其它电路分析软件的基础上，又加入了一些新的功能，经过不断的改进，目前已被许多公司、大学和研究开发机构广泛应用。HSPICE可与许多主要的EDA设计工具，诸如Candence,Workview等兼容，能提供许多重要的针对集成电路性能的电路仿真和设计结果。采用HSPICE软件可以在直流到高于100MHz的微波频率范围内对电路作精确的仿真、分析和优化。在实际应用中，HSPICE能提供关键性的电路模拟和设计方案，并且应用HSPICE进行电路模拟时，其电路规模仅取决于用户计算机的实际存储器容量。 §1.2 HSPICE的特点与结构 HSPICE除了具备绝大多数SPICE特性外，还具有许多新的特点，主要有：!优越的收敛性 !精确的模型参数，包括许多Foundry模型参数 !层次式节点命名和参考 !基于模型和库单元的电路优化，逐项或同时进行AC，DC和瞬态分析中的优化 !具备蒙特卡罗（Monte Carlo）和最坏情况（worst-case）分析 !对于参数化单元的输入、出和行为代数化 !具备较高级逻辑模拟标准库的单元特性描述工具 !对于PCB、多芯片系统、封装以及IC技术中连线间的几何损耗加以模拟在HSPICE中电路的分析类型及其内部建模情况如图1.2.1和图1.2.2所示：