軟件使用和運放的仿真方法.

1、軟件使用和運放主要拾標命祜真方法軟件使用e金 Cade nee<eProduct(View Draw)<HspiceCadence繪制電路圖常用快捷鍵：U:撤消操作E:進入Symbol部查看電路圖Ctrl+E:退出 SymbolI:添加器件Q:屬性W:連線P:加入PinL：添加線名X:Check&SaveG:查看Check&Save的結(jié)果（warningor error）F:全丿顯示C:復(fù)制M:移動Shift+L:插入文木（注釋）N:插入圖形（直線，弧線，圓，矩形等）9：點亮線:縮小顯示:放大顯示R：旋轉(zhuǎn)R+F3:水、卜或垂直鏡像翻轉(zhuǎn)其它常用操作：W后按鼠標右鍵：改

2、變連線方式，折線一育線按住Ctrl左鍵拖動：不帶連線關(guān)系拖動按住Shift選擇：同時選擇Cade nee 仿真兩種仿真工具：<Spectre（所用模型后綴為.scs） <Hspice （所用模型后綴為ib）Cadence仿真流程添加激勵I(lǐng)啟動仿真環(huán)境I (Hspice)添加模型4變址賦值I選擇分析類型I選擇輸出(電涼結(jié)點)信號I仿真并査看結(jié)果Cadence仿真工具怎樣rh Spectre換成Hspice打開仿真環(huán)境.看到Analog Design Environment對話框 l.Setup-Simulator/Directory/Host一將simulator選項改為Hspice

3、2. Environment Options 將include/stimuly File Syntax選項改為Hspice3. setup simulation Files Edit include File（添加模型路徑）注恿:進行典型模型下仿真時,為什么還要自己編寫個庫文件?Spectre模型文件的結(jié)構(gòu)(.scs)卄說明"library tsmclibsection tt夠數(shù)include “路尬/模 V .scsM section mosinclude *7% 補/ 棋 P " .scs ” section-bjtinclude “路汁/絞割 .scsn sectio

4、n-dK)deendsec bon tt(section s$. sectwnsf. section fs. section 仟等)section mos仃的也會定義為子電路的形式model nch nmos參數(shù)(Ill h: model pch pmos 宇)endsec bon mos(包扌section res. section bjt. section diode竽)endlibrary tsmclibJTISpectre仿真時典型模型庫文件編寫格式如果section tVll而只include section mos. j我們仿1X又耍用到模 型文件里面的bjt. diode等時，那

5、么為了方便理模型，自寫 個 典電模型庫文件是必要的.(否則添加模型時.不僅5?添加section tt, 還愛添加文件名：tsmc06bcdmodeLtt.scslibrary aaasection ttinclude 1 路徑/模住名scs" section=ttinclude 顯路衿/模申笛.scs" section=bjt include”路從/模巾名.scs” section«diodeendsection ttendlibrary aaa添加模卍討.添加此用文件.sectionii項只墩匕tt就可以CHspice模型文件的結(jié)構(gòu)(.lib)卄說明”Jbtt

6、參散J«b 路彳勺模丿卩名ibnx».hb 路徑/權(quán)住名fibbjt.kb 路衿/棋型名ibdiodeendl tt冇的也會圧義為產(chǎn)電路的形式（tilW.libss, ibsf,ibfc,l ibfF 等）.lib mos model nch nmos參數(shù)（包恬.model pch pmos）.endl mos.（包恬Jibz .libbjt. .libdiode加用Cadence內(nèi)I快的Hspice仿真時典型模型庫文件編寫格式同理,如果.lib tt里面只包含ib mos,而我們仿真又要用到模型文件里面的 bjt. diode等時，那么白l!編寫 個典取模型艸文件足必要的

7、，將所需要的庫 郁添加到里面。添加模型時選Edit include File選項。典型模型庫文件編寫格式：文(T : tsmcOCbcdmodeLtt.llblib “路徑/模型名llb”tt.lib “路徑/模型名lb”bjtlib 路徑/模型名lb” diode添加模型時，只需要添加此W丈件的路徑就町以了 !JTJWindows FHspice仿貞時典型模型庫文件編寫格式因為網(wǎng)A屮添加模型語句兄litr路徑/模型名itrtt.因此用Window FHspice 仿真和用Cadence內(nèi)嵌的Hspke仿真時典型模型庫文件編目格式是不同的，需吹 雨新定義一個庫。典型模型庫文件編9格戌：丈件名：

8、tsmc06bcdmodeLtt.lib.libttlib “路徑/模型名lb”ttlib “路徑/模熨名.litT bjtlib齡徑/模型名.litr diode.endl tt江：如果用Cadence內(nèi)恨的Hspice仿真添加模型時選Edit model File選項, 那么典型模型庫文件編寫格式與上述格式相同.仿真注意事項1. 最好調(diào)用Symbol仿貞.在Symbol內(nèi)改參數(shù)，庫內(nèi)所Symbol參數(shù)都會改變2. Hspice ）i溫度特性Cadence內(nèi)械的Hspice仿真器不能71接仿溫度特件。需要上成網(wǎng) 表/網(wǎng)表屮加入沢JI,件仿箕分析商仙 QPTIONSLMJ后面再加入 "

9、;POST=2W （保存輸出數(shù)據(jù).使輸出數(shù)據(jù)可以使用MetaWaves瀏覽.即將數(shù) 1R輸Hl到post processor） aTeminaPI'ifi入cd+空格+網(wǎng)衣路徑：輸入HSPICE+冋車開始仿貞： 輸AAWAVES+ |n|作查石波形。Hspice基木仿真流程用elVoduct的Vie Draw, 將要仿真的電路輸入由View Draw生成對應(yīng)電路的 網(wǎng)表，此文件反映了電路的連 接關(guān)系（cir文件）在Netlister基礎(chǔ)上加入模型庫語句，激勵 語句，仿真分析語句，波形輸出語句等， 得到Hspice可以仿真的網(wǎng)表文件。（.sp 文件）仿真網(wǎng)表實例例(The Hspice

10、netlist for the RC network circuit)： *title A SIMPLE AC RUNR1 1 2 1KiR2 2 0 1KCl 2 0.001UVI 1 0 10 AC 1OP*.AC DEC 10 IK 1MEG PRINT AC V(l) V(2) 1(R2) I(C1).OPTIONS INGOLD = 2 CSDF=2 .END基木語法1不區(qū)分大小寫(caseinsensitive)2注釋：*or$3 數(shù)量級表示符號：TE12IGE9MEGE6KM1UE-6NE-9PE-12FE-15關(guān)鍵不要搞錯M和MEG )4 賦值單位可以省略仿真網(wǎng)表的五個主要組成

11、部分 1 電路網(wǎng)表2 激勵3 仿貞分析語句4 輸出命令5 模型庫文件電路網(wǎng)表包含的內(nèi)容有器件連接關(guān)系、模型名、參 數(shù)值、（賦值）、并聯(lián)個數(shù)、（初始值） 例：R1 N1 N2 R W=10u L=luR2 N1 N2 10KCl N1 N2 C W=10u L=luC2 N1 N2 lOpC3 N1 N2 lOp IC=1電路網(wǎng)表LI N1 N2 lmDI N1 N2 diodeQI NC NB NE bjt M=8Ml ND NG NS NB nch W=2u L=lu M=3M2 ND NG NS NB pch W=4u L=lu M=3子電路使用舉例下面足由前面舉例的CMOS反相器組成的三

12、級反相器鏈網(wǎng)表：.SUBCKTINV IN OUTwn=1.2u wp=1.2u Mn out in 0 0 NMOS W=wn L=1.2u»Mp out in vdd vdd PMOS W=wp L=1.2u .ENDSXIIN 1INVX21 2INVX32 OUTINVCLOUTO1PFVCC VDD 0 5VWN=1.2u WP=3u WN = 1.2u WP=3u WN=1.2u WP=3u激勵常用信號源：1 直（交）流信號源VI N1 N2 5V2N1N21.25 AC=1IIN1N2lu2 分段線性倍號源VIN1N2PWL(tl vl t2v2:t3 v3.)VIN1

13、N2PWL(10u 0 30u5)斜坡上升V2N1N2PWL(0 1 lOu110.01U 3)階躍信號激勵3 脈沖信號源VI N1 N2 PULSE(vl v2 td tr 廿 pw per)VI N1 N2 PULSE(O 5 lp lp lp 5u lOu) " 注：Vl：值1v2:值 2td:延遲時間tr:上升時間tf:下降時間pw:脈沖寬度per:周期激勵4 正弦信號源單位止弦VI N1 N2 SIN(vO va freq td 9C>)VI N1 N2 SIN(O 11)注:vO:偏置值va:幅度 freq瀕率 td:延遲時間6:阻尼因子e：相位仿真分析語句OP直流

14、工作點分析會在輸出文件（.lis文件）中列出些直流參數(shù)和 結(jié)點的I作點電壓T支路電流，若執(zhí)行瞬態(tài)分析及交流 分析，則在分析前將門動進行立流分析，此語何可省略。 DC直流掃描（參數(shù)變化）格式：DC VIN 0 10 I.DC VIN 0 10 1 VGS 0 5 1DC R1 lk 10k 0.5k SWEEP TEMP LIN 5 25 125 DC Rl lk 10k 0.5k SWEEP TEMP 25 125 1 DC TEMP POI 5 0 30 50 100 125DC TEMP -40 200 1 200 -40 -1仿真分析語句.AC交流分析(頻率特性)（卜倍頻程內(nèi)打描10個點

15、（八倍頻程內(nèi)拐描10個點（線性掃描10個點）（列表法掃描5個點）格式：.AC DEC 10 0.1 100MEG )AC OCT 10 ().1 100MEG)AC POI 5 0.1 10 100 lk I MEGAC LIN 1() 0.1 100MEGAC DEC 10 0.1 100MEG SWEEP cload LIN 20 lpf lOpfAC DEC 10 0.1 100MEG SWEEP cload lpf lOpf 0.5pf仿真分析語句.TRAN瞬態(tài)分析（時間）格式：.TRAN In 100n <UIC>（UIC便IC命令冇效）TRAN In lOOn 50n.

16、IC憐態(tài)分析初始化語句格式:.IC V(l)=l V(2)=2Cl N1 N2 lp IC=1.25it：仿MOS電容的容值時，要么加入.IC諂句，耍么電流源冇一個變 化，否則仿真結(jié)采錯i吳！其他常用語句.PARAM變星定義格式：.PARAM A=1 B=2 +H 為 J Cadence車Mi的variable.ALTER丄咚用來進t/corner仍罠，需姿加入類似下面的語仏J：ALTERUb 4LIB_PATHcsinc lib* ff.ALTERlib TIB PATHZic lib' sFALTERhb LIB_PATUc5inc.lib, fs.ALTERlib I1B_PAT

17、IIzhc lib'瀬.TEMP輸出命令?.PRINT:在輸出的list文件中打卬數(shù)字的分析結(jié)來,如果 .OPTIONS 屮有 POST 則同時輸出到 post-processor1 卩。.PLOT:在輸出的list文件中打卬低分辨率的曲線(由ASCII字 符組成)，如果.OPTIONS中右POST則同時輸出到post- processor中).GRAPH:朮成川丁打卬機或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。注：*結(jié)點電壓波形會門動輸出，電流波形盂耍加入該類誥 句.常用.PRINT、.PLOT語句和.P

18、ROBE語句格式：.PRINT DC V(3,5) I1(R1).PLOT DC V(3,5) I1(M1)添加模型庫文件例:.lib E:modeltsmc06bcdmodel-libtt路徑中不能含有中文，否則出錯。1JpDidSH宙同8!dsHHspice使用£例子：簡單跨導(dǎo)放大器分析HSPICE分析舉例偏置電流與功耗、開環(huán)增益、GBW與相位裕度、壓擺率、Swing Range、失調(diào)、噪聲、 工藝corner分析、溫度特性分析等V_VpV.VacV VdcRRzvol N0001 rzvCcN_0001vo ccvCL0 vocivCb0 vb10pRbvb vdd100kM

19、U2存在文件 中vol vip N_0002 0 nm L=0. 6u W=12u M=2vdd 0 5Vvin 0 DC 2. 5V AC IV 0vip 0 2. 5VM U5vb vb 0 0nm L=5u W=12u M=1N_0003 N_0003 vdd vdd pm L=2u W=12u M二2 vo vol vdd vdd pm L=0. 6u W=12u M=8N_0003 vin N_0002 0 nm L=0. 6u W=12u M=2 vo vb 0 0 nm L=5u W=12u M=8M_U3 N_0002 vb 0 0 nm L=5u W二 12u M=4M_M2

20、 vol N_0003 vdd vdd pm L=2u W=12u M=2Hspice執(zhí)行網(wǎng)表Ota simulation pro t lib ,LIB_PATHcsmc. libOta simulation pro t lib ,LIB_PATHcsmc. lib* tt unprot Ota simulation pro t lib ,LIB_PATHcsmc. lib1 tt unprot option post probe probe?dcv (vol) v (vo)F 一.op “.<dcfv_vdd 2?45 2. 55 0. 0017"trans 1Ons&quo

21、t; 0. Ins* ac dec 10 lk lOOmeg $ sweep rzv 0 2k 0. 2k para rzv=lk ccv=lp clv=lp inc 'NETLIST_PATHota net' end tt unprot option post be ac v (vol) v (vo) vp (vo) op. de v vdc 2. 48 2. 5 0. 0001* trans 10ns 200ns 20ns 0. Ins ac dec 10 lk lOOmeg $sweej)zv(； 2k ( 2y para rzv=lk ccv=lp c

22、lv=lp inc 'NETLIST一PATH'ota net' end工作點分析工作點分析瀏覽異分析is文件的內(nèi)容prot與.unprot使用將使得其中的內(nèi)容不在lis中出現(xiàn) JlJoper查找，即可找到operating point information這 一段，可看到電路各節(jié)點的電壓、各元件的工作狀態(tài)注意此時vo=48916、對尸提供電源的電Jki®V2vp,注意其功耗就是電路功 耗，因此可查得電路功耗為±4ZmW金對于MOS管，注意齊參量的含義region, id、vgs、 vds、vth、vdsat gm、gmb、gds二、可查得流過 M

23、_U3的偏克電流為149.8UA,并注意到M»3的egion 為 Lin ear粗掃直流掃描直流掃描直流掃描對VO求導(dǎo)小信號增益Gain = d(vo)/d(v vdc)simple ota ?irmlationI -II2.462.432.52.522.54Volte T Qin) CV9LTS) - -4f;1 11111 Idvo1111Ik o o1 o5炮2 OLin) (VOLTS)確定精掃打描范圍直流掃描|COyta c<i»»b«K»*6ns 3 va*)ve txcdt Ch).ClearR»tnl qOpu

24、譏g ZxxpWq<n (in r »«j. .* i.nsntfujrM.>C “ “他鍵拖動EL ee«( l / ee»M( f鬲席L .HaEws 3 2003. 03(20030100>4»f« *>“On*CXa>l . -ZJderivative誌義結(jié)宋t/u砂邑a函唆罰節(jié)紹H W劃 to tsriftlttti tngS0對VO求導(dǎo)的操作步驟直流掃描Ota simulation pro t lib ,LIB_PATHcsmc. lib* tt unprot option post prob

25、e精掃.probe<de(vol) v (vo) OD 夕_；：dc；v vdtfj. 48 2. 495 0. 0001；-"trans 10ns"2(TOTiS*2DYis 7)7 Ins* ac dec 10 lk lOOmeg $ sweep rzv 0 2k 0. 2k para rzv=lk ccv=lp clv=lp inc 'NETLIST一PATHota nef end直流掃描對丁弾益耍求GO,存在對應(yīng)的輸出swing range,若用小信 號增益gainAGO作為swing range,則一定滿足增益要求4 2 0 一 (UmI'1

26、'12.48S2.49畑2 X CLiid (VOLTS)A -0亠+Z.4U 2.4UZ 2. 4U4 Z.4U6 2.22 4Z Z 44VftlrX Qia) (WLTS)5Cal例如G0=500,則根據(jù)下圖其swing range s (0.485, 4.29)若取輸出中心電 壓為vdd/2,而令 vo=vdd/2時，口J 測得此時 v_dc=2.4876V故ota的系統(tǒng)失調(diào):Vos=12.4mV交流掃描Ota simulation pro t lib ,LIB_PATHcsmc. lib* tt unprot option post bedac )v (vo

27、l) v (vo) vp (vo) op ,*. de y vdc 2. 48 2. 495 0. 0001* tr&ns 10ns 200ns 20ns 0. Ins<*ac >dec JO lk 200meg $s veep 廠zv(； 2k(). 2 para(rzv=Jk-ccv«?p- eLw=4p - 表示沒有補償電阻Rz inc 'NETLIST_PATHota net，-end | 將中的v_vdc值設(shè)為：V_Vdc vip 0 2.4779V交流掃描GBW=99.8MHz相位裕度34.6度苴流small-signal gain10k100

28、klxlOxlOOxFrequency Qox) OlEF.TZ)LOk103klxlOx"qgnu* 3 ar) CMERTZ)100XD弓盍交流掃描gmi為輸入管M_Ui的跨導(dǎo)gm3為笫二級輸入管M M3的跨導(dǎo)單位增益帶寬GBW三gml/(Cc+CGD3) 主極點 Opl =第二極點 cdp2 = gm3/(CL+Co)參冬點 coz= l/(Cc+CGD3)(gm31-Rz)查看lis文件 可知gm3三2m gml= 0.83mQmib = ° 13m由于零點的作用，相位裕度 從60多度減小至39度！交流掃描交流掃描增加CC到5p時,相 位裕度增加到約59 度,而GBWlA經(jīng)減 小到 24.8MHz! r TTTmff増加Cc, (Dpi向卜移動, GBW減小相位裕度增加 I-A10k look 1>10x1001P