Hspice仿真不收斂問題

1、五、控制語句和option語句1.OPTION語句：.options語句格式：.optionsoptlopt2opt3.opt=x一般在每個仿真文件中設(shè)置options為.optionsacctlistpost,也可以設(shè)置為.optionsnodeopts,其中.optionlist表示將器件網(wǎng)表、節(jié)點連接方式等輸入到列表文件，用于debug與電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)的問題,.optionnode表示將輸出節(jié)點連接表到列表文件,用于debug與由于電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)引起的不收斂問題,.optionacct表示在列表文件中輸出運(yùn)行時間統(tǒng)計和仿真效率,.optionopts在列表文件中報告所有的.option設(shè)

2、置，.optionnomod表示不輸出MODEL參數(shù)，以便減小列表文件的大小,.optionbrief=1表示不輸出網(wǎng)表信息,直到設(shè)置.optionbrief=0，.protect/.unprotect用于屏蔽網(wǎng)表文件中要保護(hù)的信息,.optionbypass=1不計算latent器件,.optionautostop表示當(dāng)所有.measure語句完成時，終止仿真，.optionaccurate=1表示設(shè)置為最精確的仿真算法和容差,tstep表示仿真步長值,delmax表示最大允許時間步長,其中delmax=tstep*max,.optiondvdt=4用于數(shù)字CMOS電路仿真（默認(rèn)設(shè)置）,.o

3、ptiondcca=1在直流掃描時強(qiáng)行計算隨電壓變化的電容，.optioncaptab對二極管、BJT管、MOS、JFET、無源電容器,打印出信號的節(jié)點電容值,.optiondcstep=val將直流模型和器件轉(zhuǎn)換為電導(dǎo)，主要應(yīng)用于“NoDCPathtoGround”或有直流通路，但不符合Hspice定義的情況。MODELOPTION語句：六、仿真控制和收斂Hspice仿真過程采用Newton-Raphson算法通過迭代解矩陣方程，使節(jié)點電壓和支路電流滿足Kirchoff定律。迭代算法計算不成功的節(jié)點，主要是因為計算時超過了Hspice限制的每種仿真迭代的總次數(shù)從而超過了迭代的限制，或是時間步

4、長值小于Hspice允許的最小值。造成Hspice仿真不收斂主要有“NoConvergenceinDCSolution”和“TimesteptooSmall”，其可能的原因是：1.電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)造成仿真不收斂主要有：電路連線錯誤，scale、scalm和param語句錯誤，其他錯誤可以通過查找列表文件中的warning和errors發(fā)現(xiàn)。解決的方法是：將電路分成不同的小模塊，分別進(jìn)行仿真；簡化輸入源；調(diào)整二極管的寄生電阻；調(diào)整錯誤容差，重新設(shè)置RELV，ABSV，RELI，ABSI，RELMOS，ABSMOS等。2.仿真模型：由于所有的半導(dǎo)體器件模型都可能包含電感為零的區(qū)域，因此

5、可能引起迭代的不收斂。解決的方法是在PN結(jié)或MOS的漏與源之間跨接一個小電阻將.option中默認(rèn)的GMINDC、GMIN增大。3.仿真器的options設(shè)置：仿真錯誤容差決定了仿真的精度和速度，要了解你所能接受的容差是多少。解決的方法是：調(diào)整錯誤容差，重新設(shè)置RELV，ABSV,RELI，ABSI，RELMOS，ABSMOS等。(2)針對仿真分析中可能出現(xiàn)的不收斂情況進(jìn)行分析：1.直流工作點分析：每種分析方式都以直流操作點分析開始，由于Hspice有很少的關(guān)于偏置點的信息，所以進(jìn)行DCOP分析是很困難的，分析結(jié)果將輸出到.ic文件中。對DCOP分析不收斂的情況，解決方法是：刪除.option

6、語句中除acct，list，node，post之外的所有設(shè)置，采用默認(rèn)設(shè)置，查找.lis文件中關(guān)于不收斂的原因；使用.nodeset和.ic語句自行設(shè)置部分工作點的偏置；DCOP不收斂還有可能是由于model引起的，如在亞閾值區(qū)模型出現(xiàn)電導(dǎo)為負(fù)的情況。2.直流掃描分析：在開始直流掃描分析之前，Hspice先做DCOP計算，引起直流掃描分析不收斂的原因可能是快速的電壓或電流變化，模型的不連續(xù)。解決的方法是：對于電壓或電流變化太快，通過增加ITL2來保證收斂，.optionITL2是在直流掃描分析中在每一步允許迭代的次數(shù)，通過增加迭代次數(shù)，可以在電壓或電流變化很快的點收斂。對于模型的不收斂，主要是

7、由于MOS管線性區(qū)和飽和區(qū)之間的不連續(xù)，Newton-Raphson算法再不連續(xù)點處進(jìn)行迭點計算產(chǎn)生震蕩，可以通過增減仿真步長值或改變仿真初始值來保證收斂，如：.dcvin0v5v0.1v的直流分析不收斂，可以改為.devin0v5v0.2v增大步長值，.devin0.01v5.01v0.1v改變仿真的范圍。AC頻率分析：由于AC掃描是進(jìn)行頻率分析，一旦有了DCOP,AC分析一般都會收斂，造成不收斂的原因主要是DCOP分析不收斂，解決的方法可以參看前面關(guān)于DCOP的分析。瞬態(tài)分析：瞬態(tài)分析先進(jìn)行直流工作點的計算,將計算結(jié)果作為瞬態(tài)分析在T0時刻的初始值，再通過Newton-Raphson算法進(jìn)

8、行迭代計算，在迭代計算過程中時間步長值是動態(tài)變化的，.trantstep中的步長值并不是仿真的步長值,只是打印輸出仿真結(jié)果的時間間隔的值,可以通過調(diào)整.optionslvltimimaximin來調(diào)整步長值。瞬態(tài)分析不收斂主要是由于快速的電壓變化和模型的不連續(xù)，對于快速的電壓變化可以通過改變分析的步長值來保證收斂。對模型的不連續(xù)，可以通過設(shè)置CAPOP和ACM電容，對于給定的直流模型一般選擇CAPOP=4,ACM=3,對于level49,ACM=0。對瞬態(tài)分析，默認(rèn)采用Trapezoidal算法，精度比較高，但容易產(chǎn)生寄生振蕩,采用GEAR算法作為濾波器可以濾去由于算法產(chǎn)生的振蕩,具有更高的穩(wěn)

9、定性七、輸入語句對于.param語句，.paramPARHIER=GLOBAL是默認(rèn)的，使得參數(shù)可以按照Top-Down變化，.paramPARHIER=LOCAL，可以是參數(shù)只在局部有效。對于.measure語句，可以采用的模式有rise，fall，delay，average，rms，min，peak-to-peak，F(xiàn)ind-When，微分和積分等。對Find-When語句，.measureresultfindvalwhenout_val=val(optimizationoptions，對微分和積分語句，.measureresultval。對于.ALTER語句，可以通過改變.ALTER來改

10、變使用不同的庫，其中.ALTER語句可以包含element語句、.data、.lib、.dellib、.include、.model、.nodeset、.ic、.op、.options、.param、.temp、.tf、.de、.ac語句，不能包含.print、.plot、.graph或其他I/O語句，同時應(yīng)該避免在.ALTER中增加分析語句八、統(tǒng)計分析仿真主要是對器件和模型進(jìn)行MonteCarlo分析，隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生主要依賴Gaussian、Uniform、Limit分析，通過.param設(shè)置分布類型，將de、ac、tran設(shè)置為MonteCarlo分析，用.measure輸出分析結(jié)果，女如.paramtox=agauss(200,10,1).tran20p1nsweepMONTE=20.modeltox=tox其中，對Gaussian分析.paramver=gauss(nom_val,rel_variation,sigma,mult)，.paramver=agauss(nom_val,abs_variation,sigma,mult)，對Uniform分析，.paramver=unif(nom_val,rel_variation,mult)，.paramver=aunif(nom_val,abs_variation,mult)，對Limit分析，.paramv