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HSPICE教程.pdf

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.00M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    函数
    HSPICE  简明教程      udan 专用集成电路与系统国家重点实验室 RFIC 整理者 版本号 宫志超 1.0 日期 说明 2007.4.7 本文档内容以常用 HSPICE 指令为主，主要 目的为便于学习与查询，详细了解请参阅参 考文献 版权所有，不得侵犯！传播与修改请保留版权信息。
    Hspice 简明教程 目录 目录 第一章 概述 .............................................................................................................. 5 §1.1 HSPICE 简介 ................................................................................................ 5 §1.2 常数 .............................................................................................................. 5 §1.3 输入输出文件及后缀 ..................................................................................... 5 §1.4 一个简单例子 ................................................................................................ 6 §1.5 符号说明 ....................................................................................................... 7 第二章 仿真输入及控制的设置 ................................................................................. 8 §2.1 输入网表概要 ................................................................................................ 8 §2.2 网表文件中的元素 ......................................................................................... 8 第三章 器件及电源 ................................................................................................. 15 §3.1 器件 ............................................................................................................ 15 §3.2 独立源 ......................................................................................................... 16 3.2.1 直流源 .................................................................................................... 16 3.2.2 交流源 .................................................................................................... 16 3.2.3 瞬态源 .................................................................................................... 16 3.2.4 混合源 .................................................................................................... 21 §3.3 受控源 ......................................................................................................... 22 3.3.1 压控电压源 E ELEMENTS .................................................................... 22 3.3.2 压控电流源 G ELEMENTS .................................................................... 23 第四章 参数、函数及仿真设置 ............................................................................... 25 §4.1 参数 ............................................................................................................ 25 4.1.1 参数定义 ................................................................................................ 25 4.1.2 .PARAM 声明 ........................................................................................ 25 4.1.3 指令行内定义 ......................................................................................... 25 4.1.4 代数表达式定义输出参数 ....................................................................... 25 4.1.5 倍乘参数 M (THE MULTIPLY PARAMETER) ........................................ 25 4.1.6 参数作用范围 ......................................................................................... 26 §4.2 函数 ............................................................................................................ 27 4.2.1 用户定义函数 ......................................................................................... 27 4.2.2 内置函数 ................................................................................................ 27 4.2.3 保留变量 ................................................................................................ 29 §4.3 仿真设置 ..................................................................................................... 29 4.3.1 设置控制选项（CONTROL OPTIONS） ................................................ 29 4.3.2 基本控制选项 ......................................................................................... 29 第五章 输出设置 ..................................................................................................... 31 §5.1 输出指令 ..................................................................................................... 31 §5.2 输出参数 ..................................................................................................... 31 5.2.1 直流和瞬态分析输出参数 ....................................................................... 31 E RFIC 2 / 63
    Hspice 简明教程 目录 5.2.2 功率 ........................................................................................................ 32 5.2.3 交流分析输出参数 .................................................................................. 32 5.2.4 网路相关参数 ......................................................................................... 33 5.2.5 噪声和谐波分析输出参数 ....................................................................... 33 5.2.6 器件参数输出 ......................................................................................... 34 第六章 常用分析 ..................................................................................................... 35 §6.1 直流初始化及工作点分析 ............................................................................ 35 6.1.1 电路初始化 ............................................................................................. 35 6.1.2 工作点分析（OPERATING POINT） .OP 声明 ..................................... 35 §6.2 直流扫描分析 .............................................................................................. 36 6.2.1 .DC 声明 ................................................................................................ 36 6.2.2 例子 ........................................................................................................ 36 6.2.3 其他直流分析声明 .................................................................................. 37 §6.3 瞬态分析 ..................................................................................................... 38 6.3.1 瞬态分析的初始化 .................................................................................. 38 6.3.2 瞬态分析 .TRAN 声明 ......................................................................... 38 6.3.3 例子 ........................................................................................................ 38 6.3.4 傅立叶分析 ............................................................................................. 38 §6.4 交流分析 ..................................................................................................... 40 6.4.1 交流分析 .AC 声明 .............................................................................. 40 6.4.2 例子 ........................................................................................................ 40 6.4.3 其他交流分析 ......................................................................................... 41 第七章 统计分析及优化 .......................................................................................... 43 §7.1 用户定义的分析 .......................................................................................... 43 7.1.1 .MEASURE 声明 ................................................................................. 43 7.1.2 上升、下降和延迟(RISE FALL AND DELAY) ......................................... 43 7.1.3 FIND 和 WHEN 函数 ............................................................................ 44 7.1.4 方程计算 ................................................................................................ 45 7.1.5 平均值、均方根值、最大最小值和峰峰值测量 ....................................... 45 7.1.6 积分函数 ................................................................................................ 46 7.1.7 微分函数 ................................................................................................ 46 7.1.8 误差函数 ................................................................................................ 47 §7.2 温度分析 ..................................................................................................... 48 §7.3 最坏情况分析 .............................................................................................. 48 7.3.1 标准统计名词定义 .................................................................................. 48 7.3.2 最坏情况分析介绍 .................................................................................. 49 7.3.3 模型歪斜参数及工艺角文件 .................................................................... 49 §7.4 蒙特卡罗分析 .............................................................................................. 50 7.4.1 蒙特卡罗分析概要 .................................................................................. 50 7.4.2 定义分布函数 .PARAM 声明 ............................................................... 51 7.4.3 蒙特卡罗分析的例子 ............................................................................... 52 E RFIC 3 / 63
    Hspice 简明教程 目录 7.4.4 最差情况和蒙特卡罗分析的例子 ............................................................. 53 §7.5 优化 ............................................................................................................ 58 7.5.1 优化概要 ................................................................................................ 58 7.5.2 优化相关声明 ......................................................................................... 59 7.5.3 优化的例子 ............................................................................................. 60 备注： ....................................................................................................................... 63 参考文献： ................................................................................................................ 63 E RFIC 4 / 63
    Hspice 简明教程 第一章 第一章 概述 §1.1 Hspice 简介 Hspice是电路模拟仿真的工具。其前身可追溯到1972年诞生于美国加利福尼亚大学 柏克莱分校的SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）。Hspice 可在直流到100GHz的频率范围内对电路进行准确的仿真、分析及优化。其主要特征如 下： 极佳的收敛性。 精确的模型。 对模型及单元的电路优化，可同步优化多种参数。 支持蒙特卡罗和最差情况分析。 参数化单元的输入、输出及行为级代数描述。 等等。 F=1e-15 P=1e-12 T=1e12 G=1e9 §1.2 常数 MEG=X=1e6 N=1e-9 U=1e-6 M=1e-3 K=1e3 §1.3 输入输出文件及后缀 meta.cfg hspice.ini .ic .sp .d2a 1） Hspice 输入文件： 输出配置文件 初始化文件 直流工作点初始化文件 输入网表文件 库输入文件 模拟转移数据文件 2） Hspice 输出文件： 输出列表 瞬态分析结果 瞬态分析测量结果 直流分析结果 直流分析测量结果 交流分析结果 交流分析测量结果 硬拷贝图形数据 数字输出 FFT 分析图形数据 子电路交叉列表 输出状态 工作点节点电压（初始条件） # ：代表扫描分析序号或者硬拷贝文件序号，一般从 0 开始。 .lis 或由用户自己定义 .tr#+ .mt# .sw#+ .ms# .ac#+ .ma# .gr#++ .a2d .ft#+++ .pa# .st# .ic E RFIC 5 / 63
    Hspice 简明教程 第一章 +：表示在用.POST 语句产生图形数据后该文件才被确立。 ++：表示该文件需要一个.GRAPH 语句或有一个针对 meta.cfg 文件中存在的文件 的地址计数器。该文件在 HSPICE 的 PC 版中不产生。 +++：表示只有当应用了.FFT 语句后该文件才被确立。 测量结果都是.measure 产生的文件。 §1.4 一个简单例子 图 1.1 是一个有直流交流电压源的简单电阻电容网络，电路由电阻 R1 和 R2，电容 C1，电源 V1 构成。节点 1 连接电源正极和电阻 R1，节点 2 连接电阻 R1 和 R2，电容 C1，节点 0 在 Hspice 中默认为接地节点。 图 1.1 RC 网络电路 下面是Hspice的输入网表: 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 对这个电路进行交流分析： 1. 将上面的网表输入到文件quickAC.sp中。 2. 输入下面的命令启动Hspice： hspice quickAC.sp > quickAC.lis 执行完成后出现如下提示： >info: ***** hspice job concluded 以及运行时间等信息。 在运行目录中出现如下新文件： quickAC.ac0 E RFIC 6 / 63
    Hspice 简明教程 quickAC.ic quickAC.lis quickAC.st0 第一章 3． 用编辑器查看.lis和.st0文件来检查仿真结果及状态。 4． 启动 cscope 打开文件 quickAC.ac0 查看波形。查看图形输出启动命令为 cscope 或 Cscope。 §1.5 符号说明 语法中的“< >”表示可有可无的内容。 E RFIC 7 / 63
    Hspice 简明教程 第二章 第二章 仿真输入及控制的设置 §2.1 输入网表概要 1） 输入网表内容 输入网表名格式.sp，输入网表内容包括： 电路网表 声明要用到的库(可选) 说明使用何种分析(可选) 说明期望的输出(可选) 输入网表中的指令顺序可随意，最后以.end 结尾，若不以.end 结尾，会报错。 2） 行指令格式 不区分大小写，一行写不开可以“＋”开始另起一行。 3） 名称 名称必须以字母开始。 4） 节点 节点名称可以是数字，也可以是字母，或其组合。 0， GND,GND!,GROUND 都指全局地。 5） 器件名 必须以器件关键字开始，如电容必须以 C 开始，电阻用 R，MOS 管用 M，二极管用 D， 等等。 6） 数字 可以使用科学计数如 1e-12，或 p，但不能两者共用。 §2.2 网表文件中的元素 2.2.1 .title 声明网表名称，并非必要，默认情况下 Hspice 不会执行网表的第一行，而是将其 解释为网表名称。 2.2.2 注释 以星号“*”开始一行，或在句中以美元符号“$”开始。 例子： $ 10v 50ns $ FEED BACK *RF=1K GAIN SHOULD BE 100 $ MAY THE FORCE BE WITH MY CIRCUIT VIN 1 0 PL 0 0 5V 5NS R12 1 0 1MEG 2.2.3 器件声明 主要描述三点： 器件类型及名称。 连接到哪些节点。 器件的电学参数。 常用的器件类型有： E RFIC 8 / 63
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