Hspice的使用知識講座

Hspice的使用——《集成電路課程設(shè)計》李翔宇2001年10月1Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice是什么？——從設(shè)計流程說起簡單電路正向設(shè)計的典型流程功能定義行為設(shè)計邏輯級電路設(shè)計——得到由基本邏輯單元組成的電路（數(shù)字電路）邏輯級仿真（迭代）選擇合適的工藝庫。把各基本功能單元映射至其上；或設(shè)計各單元晶體管級電路——得到電路級網(wǎng)表2Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice是什么？——從設(shè)計流程說起電路級仿真：驗(yàn)證各單元電路是否具有期望的功能，性能估計。（迭代）版圖設(shè)計、DRC,LVS提取版圖網(wǎng)表，進(jìn)行后仿真：驗(yàn)證功能，估計性能。（迭代）Hspice主要應(yīng)用于電路級仿真、分析。可以輔助調(diào)整電路參數(shù)。得到功耗、延時等性能估計。3Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的流程后處理SchematicNetlisterHSPICENetlistHSPICESimulationAnalysisWaveDataParameterChangesMetaLibCDFSymbolLibrary前端功能反標(biāo)注4Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice有哪些功能？電路級和行為級仿真直流特性分析、靈敏度分析交流特性分析瞬態(tài)分析電路優(yōu)化（優(yōu)化元件參數(shù)）溫度特性分析噪聲分析傅立葉分析MonteCarlo,最壞情況，參數(shù)掃描，數(shù)據(jù)表掃描功耗、各種電路參數(shù)（如H參數(shù)、T參數(shù)、s參數(shù)）等可擴(kuò)展的性能分析5Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的樣子Hspice是一個在cmdshell窗口中運(yùn)行的程序，無圖形化界面；Hspice的輸入網(wǎng)單文件是一個有特定格式的純文本文件——可在任意的文本編輯工具中編輯；Hspice的輸出也是一系列純文本文件，根據(jù)不同分析要求，輸出不同擴(kuò)展名的文件。如：.lis.mea.dat.smt等。6Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的樣子HSPICE的運(yùn)行：在運(yùn)行HSPICE之前，應(yīng)該首先登錄到SUN工作站上，并確保你的使用HSPICE的權(quán)限和環(huán)境變量已設(shè)好。打開一個“終端”窗口，然后進(jìn)入到你的工作目錄下。輸入行命令運(yùn)行。hspice有兩種工作模式：提示行模式和非提示行模式7Hspice的使用知識講座5/9/2024兩種工作模式——提示行模式

鍵入hspice,然后回車；系統(tǒng)會提示你輸入一些參數(shù)，比如

Enterinputfilename:

此時輸入你的HSPICE網(wǎng)表文件，缺省的擴(kuò)展名為.sp

Enteroutputfilenameordirectory:[<filename.lis>]

缺省值為輸入HSPICE網(wǎng)表文件名加上.lis擴(kuò)展名。但.sp和.lis并不是必須。除此之外，還有一些參數(shù)（這些參數(shù)的隱含值一般不需要更改），直接回車即可。等你按照系統(tǒng)的提示確定所有的參數(shù)后，HSPICE就開始運(yùn)行。8Hspice的使用知識講座5/9/2024一般情況下的輸入舉例如下：hspicedemo.sp或者h(yuǎn)spicedemo.sp>demo.lis兩種工作模式——非提示行模式9Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的輸入——網(wǎng)單文件文件結(jié)構(gòu)：.titleoptionsAnalysisstatement

.print/.plot/.graph/.probeSources(IorV)netlist.lib.modellibraries.end輸入文件的標(biāo)題設(shè)置模擬的條件設(shè)置掃描變量、設(shè)置分析模式

設(shè)置輸出結(jié)果的顯示方式設(shè)置輸入激勵電路網(wǎng)表元件庫元件模型描述結(jié)束語句10Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的輸入——網(wǎng)單文件例（TheStar-HspicenetlistfortheRCnetworkcircuit）：.titleASIMPLEACRUN.OPTIONSLISTNODEPOST.OP.ACDEC101K1MEG.PRINTACV(1)V(2)I(R2)I(C1)V11010AC1R1121KR2201KC120.001U.END11Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的輸出輸出文件：一系列文本文件*.ic：initialconditionsforthecircuit*.lis：textsimulationoutputlisting*.mt0：post-processoroutputforMEASUREstatements*.pa0：subcircuitpathtable*.st0：run-timestatistics*.tr0,*.tr1…：post-processoroutputfortransientanalysis*.ac0,*.ac1…:post-processoroutputforACanalysisMetaWave：觀察波形(post-processor),人機(jī)交互界面12Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的輸入——網(wǎng)單文件.TITLE語句

.TITLE<stringofupto72characters>

或者：<stringofupto72characters>

如果是第二種形式，字符串應(yīng)該是輸入文件的首行；如果一個HSPICE語句出現(xiàn)在文件的首行，則它將被認(rèn)為是標(biāo)題而不被執(zhí)行。.END語句形式：.END<comment>

在.END語句之后的文本將被當(dāng)作注釋而對模擬沒有影響。13Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的輸入——網(wǎng)單文件網(wǎng)表：網(wǎng)表是描述電路元件和連接關(guān)系的部分，首先對電路的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，不同結(jié)點(diǎn)起不同的名字。再說明各個元件的引腳連接到哪個結(jié)點(diǎn)及元件的類型和模型。一般格式為：名稱器件的類型器件所連接的節(jié)點(diǎn)參數(shù)值例：……V11010AC1R1121KR2201KC120.001U……14Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的輸入——網(wǎng)單文件輸入行格式

?輸入網(wǎng)表文件不能是壓縮格式；

?文件名、語句、等式的長度不能超過256字符；

?上標(biāo)和下標(biāo)將被忽略；

?用加號（+）表示續(xù)行，此時加號應(yīng)該是新續(xù)之行的第一個非數(shù)字、非空格字符；

?星號（*）和美圓符號（$）可以引出注釋行，但*必須是每行第一個字母，而$一般跟在一個語句后，并與語句有至少一個空格。15Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的輸入——網(wǎng)單文件分隔符

?包括：tab鍵，空格，逗號，等號，括號

?元件的屬性由冒號分隔，例如M1:beta

?級別由句號指示，例如X1.A1.V表示電路X1的子電路A1的節(jié)點(diǎn)V

常量：M－毫，p－皮，n－納，u－微，MEG－兆,例如c11210pF；單位可以省略，例如c11210p16Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表元件名:

?元件名以元件的關(guān)鍵字母開頭:電阻－R，電容－C……

?子電路的名字以“X”開頭

?元件名不超過16個字符節(jié)點(diǎn):

?節(jié)點(diǎn)名長度不超過16個字符，可以包括句號和擴(kuò)展名

?開始的零將被忽略：

?節(jié)點(diǎn)名可以用下列符號開始：#_!%

?節(jié)點(diǎn)可以通過.GLOBAL語句定義成跨越所有子電路的全局節(jié)點(diǎn)：.GLOBALnode1node2node3…node1node2node3都是全局節(jié)點(diǎn)，例如電源和時鐘名

?節(jié)點(diǎn)0，GND,GND!,GROUND都指全局的地電位節(jié)點(diǎn)元件語句：名稱器件的類型器件所連接的節(jié)點(diǎn)參數(shù)值17Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表無源器件：電阻：Rxxxn1n2<mname><R=>resistance<AC=val>電阻值可以是表達(dá)式。例：RterminputgndR=’sqrt(HERTZ)’Rxxx981AC=1e10直流電阻1歐姆，交流電阻為1e＋10歐姆18Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表無源器件：電容：一般形式：Cxxxn1n2<mname><C=>capacitance例，Cloaddriveroutput1.0e-6。19Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表無源器件：電感：一般形式：Lxxxn1n2<L=>inductance20Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表有源器件：二極管：Dxxxnplusnminusmname/params模型中的寄生電阻串聯(lián)在正極端。雙極型晶體管：Qxxxncnbne<ns>mnameJFET：Jxxxndngns<nb>mname21Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表有源器件：MOSFET:Mxxxndngns<nb>mname<params>Or Mxxxndngns<nb>mname<width><length><otheroptions...>下面是一個CMOS反相器網(wǎng)表：……Mnoutin00NMOSW=1.2uL=1.2uMpoutinvddvddPMOSW=3uL=1.2u……22Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表子電路語句

子電路定義開始語句

.SUBCKTSUBNAM<node1node2…>

其中，SUBNAM為子電路名，node1…為子電路外部節(jié)點(diǎn)號，不能為零。子電路中的節(jié)點(diǎn)號（除接地點(diǎn)），器件名，模型的說明均是局部量，可以和外部的相同。例.SUBCKTOPAMP1234

23Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表子電路語句

子電路終止語句

.ENDS<SUBNAM>

若后有子電路名，表示該子電路定義結(jié)束；若沒有，表示所有子電路定義結(jié)束。 例.ENDSOPAMP

子電路調(diào)用語句

X*****<node1node2…>SUBNAM

例.X1241731MULT124Hspice的使用知識講座5/9/2024子電路使用舉例下面是由前面舉例的CMOS反相器組成的三級反相器鏈網(wǎng)表：…….globalvdd.SUBCKTINVINOUTwn=1.2uwp=1.2uMnoutin00NMOSW=wnL=1.2uMpoutinvddvddPMOSW=wpL=1.2u .ENDSX1IN1 INVWN=1.2UWP=3UX212 INVWN=1.2UWP=3U X32OUTINVWN=1.2UWP=3UCLOUT 0 1PF VCC VDD05V……25Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表激勵源：獨(dú)力源：電壓源－V，電流源－IVxxx/Ixxxn+n-<<DC=>dcval><AC=acmag,<acphase>>+<M=val>例，V110DC=5V 或 V1105V I110DC=5mA 或 I1105mA交流模式：V110AC=10V,90幅度為10v，相位為90度交直流模式：V1100.5vAC=10V,90直流分量是0.5vorVxxx/Iyyyn+n-<tranfun>+<M=val>tranfun：EXP,PULSE,PWL…。<M=val>表示并聯(lián)的電流源個數(shù)。26Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表激勵源：獨(dú)力源：脈沖形式：Vxxxn+n-PU<LSE><(>v1v2<td<tr<tf<pw<per>>>>><)>V1值1V2值2td上升延遲時間tr上升時間tf下降時間pw脈沖寬度per周期27Hspice的使用知識講座5/9/2024脈沖形式舉例例：VPU30PULSE(125N5N5N20N50N)28Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表激勵源：獨(dú)力源：正弦形式：Vxxxn+n-SIN<(>vova<freq<td<q＋<φ>>>><)>v0失調(diào)值va幅度freq頻率td延遲時間q阻尼因子φ相位29Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表Time=0~tdv0+va·sin(2πφ/360+Time）Time=td~瞬態(tài)分析的結(jié)束時間vo＋vaExp[-(Time-td)×θ]·Sin{2π·[freq(Time-td)+φ/360]}得到的波形：30Hspice的使用知識講座5/9/2024正弦形式舉例例：VIN30SIN(01100MEG1NS1e10)31Hspice的使用知識講座5/9/2024電路網(wǎng)表激勵源：獨(dú)力源：逐段線性形式：pwl<(>t1v1<t2v2t3v3…><R<=repeat>>+<TD=delay><)>

vi是ti時刻的值，repeat是開始重復(fù)的起始點(diǎn)；delay是延遲時間。指數(shù)形式：EXP<(>v1v2<td1<t1<td2<t2>>>><)>V1是初始值，v2是峰值，td1是上升延遲時間，t1是上升時間常數(shù)，t2是下降時間常數(shù)。32Hspice的使用知識講座5/9/202433Hspice的使用知識講座5/9/2024完整的網(wǎng)表部分舉例前面反相器鏈的網(wǎng)表：…….SUBCKTINVINOUTwn=1.2uwp=1.2uMnoutin00NMOSW=wnL=1.2uMpoutinvddvddPMOSW=wpL=1.2u .ENDSX1IN1 INVWN=1.2UWP=3UX21 2 INVWN=1.2UWP=3U X32 OUT INVWN=1.2UWP=3UCLOUT 0 1PF VCC VDD05VVIN IN0PULSE(05V10NS1N1N50N100N)……34Hspice的使用知識講座5/9/2024模型卡

模型卡中列出了一系列元件的類型，并給出了各類型元器件的有關(guān)參數(shù)，對于不同類型的元件，參數(shù)的集合有不同的內(nèi)容。一個模型對應(yīng)于一類元件，不同的元件可以對應(yīng)同一模型，其中各元件間的參數(shù)值可能不同，但參數(shù)集是一樣的，一般值相同的參數(shù)的值在模型說明中給出。模型卡的語句是一條條.MODEL引導(dǎo)的模型說明語句。每個模型有一個名字。35Hspice的使用知識講座5/9/2024模型卡電阻模型（wireRC）：.MODEL模型名Rkeyword=valueNOISE，RX:熱噪聲參數(shù)，inr＝SQRT(NOISE·4KT/R),噪聲＝電容模型：.MODEL模型名Cparameter=value36Hspice的使用知識講座5/9/202437Hspice的使用知識講座5/9/2024模型卡

有源器件的模型說明都有一個LEVEL參數(shù)，不同的LEVEL對應(yīng)不同的模型參數(shù)集。二極管模型：包括齊納二極管、Schottky、擴(kuò)散結(jié).MODEL模型名D<LEVEL=val><keyword=val>...nongeometricjunctiondiode：孤立元件（LEVEL＝1）電阻、電容、電流參數(shù)例：.MODELDD(CO=2PF,RS=1,IS=1P) .MODELDFOWLERD(LEVEL=2,TOX=100,JF=1E-10,EF=1E8) .MODELDGEOD(LEVEL=3,JS=1E-4,JSW=1E-8)geometricjunctiondiode：芯片中的二極管（LEVEL＝3）金屬、多晶層的幾何參數(shù)模型說明中涉及的參數(shù)需與.OPTIONS的設(shè)置相配合：38Hspice的使用知識講座5/9/2024模型卡MOS模型：.MODEL模型名PMOS<LEVEL=val><parameters>.MODEL模型名NMOS<LEVEL=val><parameters>LEVEL=1常用于數(shù)字電路，精度低、速度快LEVEL=2耗盡型MOSFETLEVEL=13,39,49模擬電路，精度高、速度慢39Hspice的使用知識講座5/9/2024MOSFET模型說明舉例例：1.2umCMOS工藝MOS管SPICE模型：.MODELNMOSNMOSLEVEL=2LD=0.15UTOX=200.0E-10VTO=0.74KP=8.0E-05+NSUB=5.37E+15GAMMA=0.54PHI=0.6U0=656UEXP=0.157UCRIT=31444+DELTA=2.34VMAX=55261XJ=0.25ULAMBDA=0.037NFS=1E+12NEFF=1.001+NSS=1E+11TPG=1.0RSH=70.00PB=0.58+CGDO=4.3E-10CGSO=4.3E-10CJ=0.0003MJ=0.66CJSW=8.0E-10MJSW=0.24.MODELPMOSPMOSLEVEL=2LD=0.15UTOX=200.0E-10VTO=-0.74KP=2.7E-05+NSUB=4.33E+15GAMMA=0.58PHI=0.6U0=262UEXP=0.324UCRIT=65720+DELTA=1.79VMAX=25694XJ=0.25ULAMBDA=0.061NFS=1E+12NEFF=1.001+NSS=1E+11TPG=-1.0RSH=121.00PB=0.64+CGDO=4.3E-10CGSO=4.3E-10CJ=0.0005MJ=0.51CJSW=1.35E-10MJSW=0.2440Hspice的使用知識講座5/9/2024模型卡BJT模型：.MODELmnameNPN<(><pname1=val1>...<)>or.MODELmnamePNP<pname1=val1>...模型參數(shù)中一般包括LEVEL，說明哪種模型，不同級的模型有不同的模型參數(shù)集。41Hspice的使用知識講座5/9/2024BJT模型說明舉例：.MODELNPNNPNBF=100BR=1IS=1.E-17VAF=50+TF=10E-12TR=5E-9IKF=2E-2IKR=0.5+RE=0RC=75RB=120+CJE=20E-15VJE=0.8MJE=0.5CJC=22E-15VJC=0.7+MJC=0.33CJS=47E-15VJS=0.7MJS=0.3342Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡

控制卡是hspice輸入文件的命令部分，告訴hspice要進(jìn)行哪些操作和運(yùn)算，并給出相關(guān)的參數(shù)——如分析方式、輸出的變量等。其內(nèi)容主要包括選項(xiàng)語句（.OPTIONS)、分析命令語句、輸出控制語句幾類。這些語句格式的共同特點(diǎn)是都由保留字引導(dǎo)，后面更隨相應(yīng)的參數(shù)，在保留字前要加“.”43Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡LIB語句：.lib‘<filepath>filename’entryname

該語句根據(jù)文件路徑和文件名來調(diào)用一個庫文件，一般該文件包含器件模型。例.lib‘MODELS’cmos1MODELS文件：

··· .MODELCMOS1nmos···.INCUDE語句：引用一個文件，被引用的文件置于引用文件前。例：LNA.include“me98xxxx/model.sp“···44Hspice的使用知識講座5/9/2024直流分析仿真流程45Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡——直流分析.OP：直流工作點(diǎn)分析會在輸出文件中列出一些直流參數(shù)和各結(jié)點(diǎn)的工作點(diǎn)電壓與支路電流、靜態(tài)功耗。例:對前面反相器鏈電路的直流工作點(diǎn)分析。46Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡——直流分析.dc:掃描：.DC變量1掃描<變量2掃描>···掃描：var1STARTSTOPSTEP/<SWEEPvar2typenpstart2stop2>,type-DEC(十進(jìn)位）/OCT（倍頻）/LIN（線性）/DATA＝datanm/POI(列表）Np－單位范圍內(nèi)的點(diǎn)數(shù)（依type而定）。SWEEP后的變量可是電壓、電流或溫度等變量。例：.DCxval1k10k.5kSWEEPTEMPLIN525125

.DCTEMPPOI503050100125對前面反相器鏈的直流特性掃描：...VIN IN0.DCVIN05V0.1V（從0v到5v，步長0.1v）…47Hspice的使用知識講座5/9/2024直流分析舉例例：分析反相器鏈的直流傳輸特性和工作點(diǎn)…….globalvdd.SUBCKTINVINOUTwn=1.2uwp=1.2u…….ENDSX1 IN 1 INV WN=1.2UWP=3UX2 1 2 INV WN=1.2UWP=3U X3 2 OUT INV WN=1.2UWP=3UCL OUT 0 1PF VCC VDD05VVIN IN 0.DCVIN 05V0.1V.OP…….END48Hspice的使用知識講座5/9/2024在Metawave中輸出的直流傳輸特性曲線49Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡——直流分析小信號靈敏度分析：.SENSov1<ov2...>Ov1,ov2是做靈敏度分析的支路電流或節(jié)點(diǎn)電壓。計算給出輸出變量對于每個電路參數(shù)的偏導(dǎo)，并做歸一化。同一輸出變量對所有電路參數(shù)的靈敏度和為100％小信號轉(zhuǎn)移函數(shù)：.TFovsrcnamov是輸出變量，srcnam是輸入源。*.TFV(5,3)VIN計算V(5,3)/VIN50Hspice的使用知識講座5/9/2024瞬態(tài)分析仿真流程51Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡——瞬態(tài)分析一般分析:.TRANvar1START=start1STOP=stop1STEP=incr1or.TRANtincr1tstop1<tincr2tstop2...tincrNtstopN>+<START=val><UIC>起始時刻和步長都指的是輸出打印的時刻點(diǎn)，計算的時間步長由hspice自己決定。UIC參數(shù)表示使用.IC語句指定的節(jié)點(diǎn)初始值。例：.TRAN.1NS25NS1NS40NSSTART=10NS0－25ns，步長0.1ns,25ns-40ns,步長1ns;從10ns開始輸出結(jié)果。

.TRAN1NS100NS$以0.1ns的步長輸出到100ns52Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡——瞬態(tài)分析Fourier分析：.FOURfreqov1<ov2ov3...>Freq－基頻，ov1、ov2···－輸出變量CMOSINVERTERM12100NMOSW=20UL=5UM22133PMOSW=40UL=5UVDD305VIN10SIN2.52.520MEG.MODELNMOSNMOSLEVEL=3CGDO=.2NCGSO=.2NCGBO=2N.MODELPMOSPMOSLEVEL=3CGDO=.2NCGSO=.2NCGBO=2N.OP.TRAN1N100N.FOUR20MEGV(2).PRINTTRANV(2)V(1).END53Hspice的使用知識講座5/9/2024輸出文件傅立葉分析結(jié)果部分：fouriercomponentsoftransientresponsev(2)dccomponent=2.430D+00harmonicfrequencyfourier normalized phase normalizedno (hz) componentcomponent (deg) phase(deg)1 20.0000x 3.0462 1.0000 176.5386 0.2 40.0000x 115.7006m37.9817m -106.2672 -282.80573 60.0000x 753.0446m247.2061m 170.7288 -5.80984 80.0000x 77.8910m25.5697m -125.9511 -302.48975 100.0000x 296.5549m97.3517m 164.5430 -11.99566 120.0000x 50.0994m16.4464m -148.1115 324.65017 140.0000x 125.2127m41.1043m 157.7399 -18.79878 160.0000x 25.6916m8.4339m 172.9579 -3.58079 180.0000x 47.7347m15.6701m 154.1858 -22.3528totalharmonicdistortion=27.3791percent54Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡——交流分析.AC:一般頻域掃描：.ACtypenpfstartfstop<SWEEPvarstartstopincr>or.ACtypenpfstartfstop<SWEEPvartypenpstartstop>or.ACvar1START=start1STOP=stop1STEP=incr1例：.ACDEC101K100MEG1kHz-100MHz,每10倍頻10個采樣點(diǎn)。55Hspice的使用知識講座5/9/2024低通濾波器頻率響應(yīng)舉例.titleacsweepexample.OPTIONSPOSTR1in15C110500pFV1IN00AC=10V,37.ACOCT101100MEG.PRINTacV(1).END56Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡——交流分析噪聲分析：用來計算各個器件的噪聲對輸出節(jié)點(diǎn)的影響并給出其均方根并輸出，可完成.AC語句規(guī)定的各頻率的計算，應(yīng)在.AC分析之后。.NOISEovvsrcnaminterOvv－輸出變量，srcnam－輸入源，inter－頻率間隔例：.titleacsweepexample.OPTIONSPOSTR1in15C110500pfV1IN00AC=10V,37.ACOCT101100MEG.noisev(1)v120－－分析1點(diǎn)電壓的噪聲情況，噪聲源為V1端口.END57Hspice的使用知識講座5/9/2024Lis文件中輸出的噪聲分析結(jié)果1******Star-HSPICE--1999.4(19991220)22:12:1204/16/2002pcnt******.titleacsweepexample******noiseanalysistnom=25.000temp=25.000******frequency=1.0000hz****resistorsquarednoisevoltages(sqv/hz)element0:r1total8.233e-20rx5.0000****totaloutputnoisevoltage=8.233e-20sqv/hz=286.9260pv/rthztransferfunctionvalue:v(1)/v1=1.0000equivalentinputnoiseatv1=286.9260p/rthz****theresultsofthesqrtofintegral(v**2/freq)fromfstartupto1.0000hz.usingmorefreqpointsresultsinmoreaccuratetotalnoisevalues.****totaloutputnoisevoltage=0.volts****totalequivalentinputnoise=0.…….58Hspice的使用知識講座5/9/2024參數(shù)掃描要定義掃描的參數(shù)；在電路中引用參數(shù)；給出參數(shù)取值列表（DATA)；在分析語句中加入DATA=datanam，指定參數(shù)對應(yīng)的數(shù)值表。59Hspice的使用知識講座5/9/2024參數(shù)掃描舉例.titleacsweepexample.OPTIONSPOST.paramcv=500pfR1in15C110cvV1IN00AC=10V,37.datacv_tablecv300p500p1n.enddata.ACOCT101100MEGsweepdata=cv_table*.PRINTacV(1).END60Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡溫度分析：與直流或瞬態(tài)分析等命令結(jié)合使用：例如對反相器鏈瞬態(tài)特性的溫度掃描：……VIN IN0PULSE(05V10NS1N1N50N100N).TRAN1N200Nsweeptemp012520.PRINTV(OUT).END曲線如右：.TEMPt1<t2<t3...>>：會產(chǎn)生一系列的瞬態(tài)分析文件：tr0,tr1...,在metawave中對應(yīng)不同的分析。61Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡初始化：.ICvar1=val1<var2=VAL2>···進(jìn)行含有雙穩(wěn)態(tài)電路的模擬時往往要用.IC語句。62Hspice的使用知識講座5/9/2024控制卡.OPTIONS:該語句允許用戶重新設(shè)置程序的參數(shù)或控制程序的功能。常用的一些如下：

node:列出個節(jié)點(diǎn)的元件端點(diǎn)，便于查錯；

post:使輸出數(shù)據(jù)可以使用MetaWaves瀏覽(即將數(shù)據(jù)輸出到postprocessor；

list:列出元件列表；

MEASDGT：.MEASURE語句輸出的有效數(shù)字位數(shù)例：.optionpostprobe$MetaWaves只觀察.probe語句輸出的變量。63Hspice的使用知識講座5/9/2024輸出控制輸出語句：.PRINT:在輸出的list文件中打印數(shù)字的分析結(jié)果，如果.OPTIONS中有POST則同時輸出到post-processor中。.PLOT:在輸出的list文件中打印低分辨率的曲線（由ASCII字符組成）,如果.OPTIONS中有POST則同時輸出到post-processor中。.GRAPH：生成用于打印機(jī)或PostScript格式的高分辨率曲線。.PROBE:把數(shù)據(jù)輸出到post-processor，而不輸出到list文件。.MEASURE:輸出用戶定義的分析結(jié)果到mt0文件，如果.OPTIONS中有POST則同時輸出到post-processor中。.OP,.TF,.NOISE,.SENS和.FOUR都提供直接輸出功能。64Hspice的使用知識講座5/9/2024輸出控制.PRINT：.PRINTantypeov1<ov2…ov32>Antype－AC/DC/TRAN；Ovi：輸出變量，可以有以下形式：V（1）節(jié)點(diǎn)1的電平，v（1，2）1、2間的電壓，V（R1）電阻R1的電壓；VM（1）v1的幅值，VR（1）v1的實(shí)部，VI（1）v1的虛部，VP（1）v1的相位，VDB（1）v1的分貝值；（電流與以上類似）；INOISE,ONOISE;65Hspice的使用知識講座5/9/2024輸出控制.PLOT:.PLOTantypeov1<(plo1,phi1)>…<ov32>+<(plo32,phi32)>(plo1,phi1)－ov1繪圖的上下限。.PROBE:.PROBEantypeov1…<ov32>

*元件電流引用：BJT:I1(Qx)-Ic，I2（Qx)-Ib,I3(Qx)-Ie,I4(Qx)-襯底電流；

MOS:I1(Mx)-Id,I2(Mx)-Ig,I3(Mx)-Is,I4(Mx)-襯底電流。66Hspice的使用知識講座5/9/2024幾個輸出語句例子.PRINTacV(1).TRAN1N200N.PROBEV(OUT).NOISEv(out)vin10.printnoiseonoiseinoise.NETV(8)VINRIN=50ROUT=50（二端口網(wǎng)絡(luò)定義）.PLOTACZIN(R)ZIN(P)zout(r)zout(i).printim(rd).PRINTACS11(DB)S21(m)S22(DB)67Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的輸出.MEASURE:包括以下測量模式：Rise,fall,anddelayFind-whenEquationevaluationAverage,RMS,min,max,andpeak-to-peakIntegralevaluationDerivativeevaluationRelativeerror.MEASURE<DC|AC|TRAN>resultTRIG…TARG…68Hspice的使用知識講座5/9/2024輸出控制.MEASURE:Rise，F(xiàn)all，Delay模式：.MEASURE<DC|AC|TRAN>resultTRIG…TARG…Result－測量結(jié)果的名字，TRIG…TARG－起始···中止（依分析內(nèi)容不同可是時刻、頻率···）69Hspice的使用知識講座5/9/2024輸出控制.MEASURE:TRIG和TARG的格式

TRIGtrig_varVAL=trig_val<TD=time_delay><CROSS=c>+<RISE=r><FALL=f>或TRIGAT=valTARGtarg_varVAL=targ_val<TD=time_delay>+<CROSS=c|LAST><RISE=r|LAST><FALL=f|LAST>

trig_var和targ_var指定引發(fā)變量；val指出上升、下降、或反轉(zhuǎn)的臨界點(diǎn)；time_delay指出開始測量時跳過的時間量；CROSS,RISE,FALL分別指出開始觸發(fā)的次數(shù)；LAST說明到最后一次；例.meastrantdlaytrigv(1)val=2.5td=10nrise=2+targv(2)val=2.5fall=270Hspice的使用知識講座5/9/2024計算反相器鏈電路的延遲時間.TITLE1.2UMCMOSINVERTERCHAIN.INCLUDE"models.sp"……X1IN1 INVWN=1.2UWP=3UX21 2 INVWN=1.2UWP=3U X32 OUT INVWN=1.2UWP=3UCLOUT 0 1PF VCC VDD05VVIN IN0PULSE(05V10NS1N1N50N100N).TRAN1N200N.measuretrantdelaytrigv(in)val=2.5td=8nsrise=1+ targv(out)val=2.5td=9nfall=1.END71Hspice的使用知識講座5/9/2024測量結(jié)果輸出的Chain.mt0文件：$DATA1SOURCE='HSPICE'VERSION='1999.4'.TITLE'.title1.2umcmosinverterchain'tdelaytemperalter#9.121e-0925.00001.0000延遲9.121ns72Hspice的使用知識講座5/9/2024Hspice的輸出.MEASURE:Find－When模式：.MEASURE<DC|TRAN|AC>result條件<RISE=r|LAST>+<FALL=f|LAST><CROSS=c|LAST>條件：WHENout_var=val或WHENout_var1=out_var2或FINDout_var1WHENout_var2=val或FINDout_var1WHENout_var2=out_var373Hspice的使用知識講座5/9/2024.measure語句例二若在控制卡中加如下一句：.measuretranttranswhenv(out)=4.5v求輸出電壓降到4.5v的時刻，則輸出文件chain.mt0如下：$DATA1SOURCE='HSPICE'VERSION='1999.4'.TITLE'.title1.2umcmosinverterchain'tdelayttranstemperalter#9.121e-091.262e-0825.00001.000074Hspice的使用知識講座5/9/2024求元件功耗：一般形式.print/plot<dc或tran>P(element)power

其中，power關(guān)鍵詞用來計算整個電路的功率。例.printtranP(M1)P(Vin)P(Cload)Power*這里只計算瞬態(tài)分析或直流分析中的瞬時功耗或靜態(tài)功耗。使用measure語句：.measuretranp_AVGPOWERfrom=0nto=100ns……tdelayp_temperalter#9.121e-092.653e-0425.00001.0000

75Hspice的使用知識講座5/9/2024使用MetaWaves瀏覽波形——HSPICE分析結(jié)果的瀏覽76Hspice的使用知識講座5/9/2024使用MetaWaves瀏覽波形

啟動MetaWaves:在UNIX的cmdshell的提示符下，鍵入awaves&,

回車即進(jìn)入MetaWaves的工作環(huán)境。

77Hspice的使用知識講座5/9/2024使用MetaWaves瀏覽波形

模擬文件的打開與關(guān)閉:點(diǎn)開Design菜單，其中的Open…和Close…命令分別用來打開和關(guān)閉待顯示波形的模擬文件。

78Hspice的使用知識講座5/9/2024使用MetaWaves瀏覽波形

Tools窗口:提供了一些常用的工具，如下圖所示：

79Hspice的使用知識講座5/9/2024使用MetaWaves瀏覽波形

結(jié)果編輯窗口:打開一個模擬文件后，就彈出ResultBrowser窗口用來編輯待顯示的結(jié)果。可以直接顯示的輸出列在

curves子窗口中。選定一個變量后，直接用鼠標(biāo)中鍵拖進(jìn)主菜單中的波形顯示區(qū)，即panel中即可。

80Hspice的使用知識講座5/9/2024使用MetaWaves瀏覽波形

表達(dá)式編輯窗口:點(diǎn)開Tools中的ExpressionBuilder,出現(xiàn)該窗口。該窗口提供了常用的函數(shù)和運(yùn)算符，能實(shí)現(xiàn)對已有輸出波形的函數(shù)運(yùn)算。它的結(jié)果也能被顯示出來。81Hspice的使用知識講座5/9/2024使用MetaWaves瀏覽波形

波形瀏覽區(qū)編輯菜單Panels:有時要顯示的波形很多，在一個窗口中放不下，就需要開多個窗口。該菜提供了窗口的Add,Hide,Delete,AddLabel,DeleteLabel等操作；以及單個窗口中DeleteCurves

的操作。

82Hspice的使用知識講座5/9/2024使用MetaWaves瀏覽波形

波形顯示編輯菜單Windows:對一個Panel中的波形的顯示模式進(jìn)行編輯，包括X軸，Y軸，X軸/Y軸的放大(ZoomIn)、縮小(ZoomOut)，移動(Pan)，以及全圖顯示(Full)，恢復(fù)上一視圖

(LastZoom),以及視圖設(shè)置

(SetZoom)。

83Hspice的使用知識講座5/9/2024使用MetaWaves瀏覽波形

測量菜單Measure:它提供了對波形進(jìn)行測量的一些基本工具，用戶可以選擇點(diǎn)測量(Point)或點(diǎn)對點(diǎn)的測量(PointToPoint)，測量完之后可以清除測量標(biāo)記(DeleteMeasure或DeleteAllMeasure)。在MeasureLabel Options

或MeasurePreference項(xiàng)中調(diào)整一些測量的參數(shù)，比如精度等。84Hspice的使用知識講座5/9/2024使用MetaWaves瀏覽波形

例子：

85Hspice的使用知識講座5/9/2024一個完整例子：緩沖驅(qū)動器分析——HSPICE分析舉例86Hspice的使用知識講座5/9/2024準(zhǔn)備模型文件選用1.2umCMOS工藝levelII模型(Models.sp).MODELNMOSNMOSLEVEL=2LD=0.15UTOX=200.0E-10VTO=0.74KP=8.0E-05+NSUB=5.37E+15GAMMA=0.54PHI=0.6U0=656UEXP=0.157UCRIT=31444+DELTA=2.34VMAX=55261XJ=0.25ULAMBDA=0.037NFS=1E+12NEFF=1.001+NSS=1E+11TPG=1.0RSH=70.00PB=0.58+CGDO=4.3E-10CGSO=4.3E-10CJ=0.0003MJ=0.66CJSW=8.0E-10MJSW=0.24.MODELPMOSPMOSLEVEL=2LD=0.15UTOX=200.0E-10VTO=-0.74KP=2.70E-05+NSUB=4.33E+15GAMMA=0.58PHI=0.6U0=262UEXP=0.324UCRIT=65720+DELTA=1.79VMAX=25694XJ=0.25ULAMBDA=0.061NFS=1E+12NEFF=1.001+NSS=1E+11TPG=-1.0RSH=121.00PB=0.64+CGDO=4.3E-10CGSO=4.3E-10CJ=0.0005MJ=0.51CJSW=1.35E-10MJSW=0.2487Hspice的使用知識講座5/9/2024設(shè)計基本反相器單元根據(jù)模型參數(shù)、設(shè)計要求設(shè)定管子尺寸寫出反相器網(wǎng)單：.TITLE1.2UMCMOSINVERTERCHAIN.INCLUDE"models.sp".globalvddMnoutin00NMOSW=1.2uL=1.2uMpoutinvddvddPMOSW=3uL=1.2u CLOUT 0 0.5PF VCC VDD05VVIN IN0PULSE(05V10NS1N1N50N100N)……88Hspice的使用知識講座5/9/2024直流傳輸特性分析.TITLE1.2UMCMOSINVERTERCHAIN.INCLUDE"models.sp".globalvdd.optionprobeMnoutin00NMOSW=1.2uL=1.2uMpoutinvddvddPMOSW=1.2uL=1.2u CLOUT 0 0.5PF VCC VDD05VVIN IN0PULSE(05V10NS1N1N50N100N).DCVIN 05V0.1V.op.probev(out).end89Hspice的使用知識講座5/9/2024在Cmdshell中輸入“>hspicechain.sp&”，回車，窗口中顯示工作信息：lis文件內(nèi)容，當(dāng)顯示：“

*****jobconcluded1******Star-HSPICE--1999.4(19991220)21:16:5404/21/2002pcnt******.title1.2umcmosinverterchain******jobstatisticssummary……”時工作結(jié)束且無錯誤（若是”…jobaborted…”則發(fā)生錯誤，可檢查上面信息，會給出錯誤提示。）再輸入”>awaves&”起動metaw