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一、
HSPICE
基础知识
Avant! Start-Hspice
（现在属于<
/p>
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
Le
vel 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
Mode
l
进行电路的估算以外，
还一定要使用电路仿真软件
Hspice
、
Spectre
< br>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<
/p>
设计的基本概念。
在文章的最后还将对
H
spice
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<
/p>
.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
< br>.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
< br>）
：
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：
输入网表（
pwl t1 v1
v3…>
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
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<
/p>
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（
< br>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。
.DC var1
start1 stop1 inc1 sweep var2 type np start2 stop2
直流分析包含以下五种语句：
.DC
：直流扫描分析；
.OP
：直流操作点分析；
.PZ
：
Pole/Zero
< br>分析；
.SENS
：直流小信号敏感度分析；
.TF
：直流小信号传输函数分析。
2.
交流分析：
交流分析是指输出变量作为频率的函数。
.AC var1 start1 stop1 inc1 sweep var2
type np start2 stop2
交流分析包括以下四种语句：
.NOISE
：噪声分析；
.DISTO
：失真分析；
.NET
：网络分析；
.SAMPLE
：采样噪声分析。
3.
瞬态分析：
瞬态分析是指计算的电路结果作为时间的函数。
.TRAN tinc1 tstop1 tinc2
tstop2…
START=.. UIC SWEEP..
三、输出格式和子电路
（
1
）
输出命令包括：
.PRINT
、
.PLOT
、
GRAPH
、
.PROBE
和
.MEASURE<
/p>
。
.PLOT antype ov1
ov2…
plo1,phhi1…plo32,phi32
.PROBE ov1
ov2…
ov32
.PRINT antype ov1
ov2…
ov32
有五种输出变量形式：
1.
直流和瞬态分析：
用于显示单个节点电压，支路电流和器件功耗。
.print V(node)
或
.plot I(node)
，也可用
.graph
、
.probe
。
V(node)
表示节点电压，
I(nod
e)
表示节点电流，
p(rload)
表示在负载
rload
上的
分析点的功
耗。
2.
交流分析：
用于显示节点电压和支路电流的实部、虚部和相位。
vi(node)
表示节点电压的虚部，
ip(
node)
表示节点电流的相位，
vp(4,6)
表示节
点
4
，
6
间的相位角。
3.
器件模版：
用于显示制定的器件节点的电压、支路电流和器件参数。
lv16(m3)
表示
MOS
管
m3
的漏电流，其他表示方式见手册。
4.
MEASURE
语句：
用于显示用户自定义的变量。
可以采
用的句法包括：
raise,fall,delay,average,RMS,min
,max,p-p
等。
5.
参数语句：
用于显示用户自定义的节点电压等表达式。
语法格式：
.print tran
out_var_name=PAR(?expression?)
< br>（
2
）还可以采用
AvanWa
ve
进行波形输出，启动
AvanWave
的命令为：
awaves
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