cadence仿真解讀課件

spice/Spectre介紹翟江輝2022/12/301共88頁(yè)spice/Spectre介紹2022/12/261共88模擬集成電路的設(shè)計(jì)流程1.交互式電路圖輸入2.電路仿真3.版圖設(shè)計(jì)4.版圖的驗(yàn)證（DRCLVS）5.寄生參數(shù)提取6.后仿真7.流片全定制2022/12/30模擬集成電路的設(shè)計(jì)流程1.交互式電路圖輸入全定制2022/1各種仿真器簡(jiǎn)介SPICE:由UCBerkeley開發(fā)。用于非線性DC分析，非線性瞬態(tài)分析和線性的AC分析。Hspice:作為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的電路仿真工具，它自帶了許多器件模型，包括小尺寸的MOSFET和MESFET。Cadence提供了hspice的基本元件庫(kù)并提供了與Hspice的全面的接口。Spectre:由Cadence開發(fā)的電路仿真器，在SPICE的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，使得計(jì)算的速度更快，收斂性能更好。2022/12/30各種仿真器簡(jiǎn)介2022/12/26常用analoglib庫(kù)的元器件器件Cell名稱pnp管pnp電阻res地gnd電容cap直流電壓源vdc電感ind直流電流源idcNMOSnmos4方波發(fā)生源vpulsePMOSpmos4可編程方波發(fā)生源vpwlnpn管npn正弦波發(fā)生源vsin2022/12/30常用analoglib庫(kù)的元器件器件Cell名稱pnp管p元器件symbol視圖2022/12/30元器件symbol視圖2022/12/262022/12/302022/12/26ModelsAnalysesVariablesOutputsReturn電路仿真2022/12/30ModelsAnalysesVariablesOutputs分析類型介紹Tran分析：時(shí)間與電路參數(shù)的關(guān)系

(瞬時(shí)分析)DC分析：電壓與電路參數(shù)的關(guān)系(直流分析)AC分析：頻率與電路參數(shù)的關(guān)系(交流分析)2022/12/30分析類型介紹2022/12/26三、模擬仿真的設(shè)置(重點(diǎn))Composer-schamatic界面中的Tools→AnalogEnvironment項(xiàng)可以打開AnalogDesignEnvironment窗口，如右圖所示。2022/12/30三、模擬仿真的設(shè)置(重點(diǎn))Composer-schamatiAnalogDesignSimulation菜單介紹Session菜單SchematicWindow

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Options

Reset

Quit回到電路圖保存當(dāng)前所設(shè)定的模擬所用到的各種參數(shù)加載已經(jīng)保存的狀態(tài)一些顯示選項(xiàng)的設(shè)置重置analogartist。相當(dāng)于重新打開一個(gè)模擬窗口退出2022/12/30AnalogDesignSimulation菜單介紹SeSetup菜單Setup菜單Design

Simulator/directory/host

Temperature

ModelLibraryEnvironment選擇所要模擬的線路圖選擇模擬使用的模型一般有cdsSpicehspiceS

spectre等設(shè)置模擬時(shí)的溫度設(shè)置庫(kù)文件的路徑和仿真方式設(shè)置仿真的環(huán)境（后仿真時(shí)需設(shè)置）2022/12/30Setup菜單Setup菜單DesignSimulatAnalyses菜單選擇模擬類型。Spectre的分析有很多種，如右圖，最基本的有tran（瞬態(tài)分析）dc（直流分析）ac（交流分析）。2022/12/30Analyses菜單選擇模擬類型。Spectre的分tran（瞬態(tài)分析）2022/12/30tran（瞬態(tài)分析）2022/12/26dc（直流分析）dc（直流分析）可以在直流條件下對(duì)temperature，DesignVariable，Component

Parameter，ModelParameter進(jìn)行掃描仿真舉例:對(duì)溫度的掃描（測(cè)量溫度系數(shù)）電路隨電源電壓變化的變化曲線等2022/12/30dc（直流分析）dc（直流分析）可以在直流條件下對(duì)tempeac（交流分析）ac（交流分析）是分析電路性能隨著運(yùn)行頻率變化而變化的仿真。既可以對(duì)頻率進(jìn)行掃描也可以在某個(gè)頻率下進(jìn)行對(duì)其它變量的掃描。2022/12/30ac（交流分析）ac（交流分析）是分析電路性能隨Variables菜單包括Edit等子菜單項(xiàng)。可以對(duì)變量進(jìn)行添加、刪除、查找、復(fù)制等操作。變量variables既可以是電路中元器件的某一個(gè)參量，也可以是一個(gè)表達(dá)式。變量將在參量掃描parametricanalysis時(shí)用到。2022/12/30Variables菜單包括Edit等子菜單項(xiàng)。其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（1）Tools/ParametricAnalysis它提供了一種很重要的分析方法——參量分析的方法，也即參量掃描。可以對(duì)溫度，用戶自定義的變量variables進(jìn)行掃描，從而找出最合適的值。2022/12/30其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（1）Tools/ParametricAn其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（2）Outputs/Tobeplotted/selectedonschematicschematic子菜單用來(lái)在電路原理圖上選取要顯示的波形（點(diǎn)擊連線選取節(jié)點(diǎn)電壓，點(diǎn)擊元件端點(diǎn)選取節(jié)點(diǎn)電流），這個(gè)菜單比較常用。2022/12/30其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（2）Outputs/Tobeplott其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（3）

Outputs/Setup當(dāng)然我們需要輸出的有時(shí)不僅僅是電流、電壓，還有一些更高級(jí)的。比如說(shuō)：帶寬、增益等需要計(jì)算的值，這時(shí)我們可以在Outputs/setup中設(shè)定其名稱和表達(dá)式。在運(yùn)行模擬之后，這些輸出將會(huì)很直觀的顯示出來(lái)。舉個(gè)例子：標(biāo)識(shí)3db的點(diǎn)，我們用到的表達(dá)式如下：bandwidth（VF(“/Out)，3，“l(fā)ow”）。

需要注意的是：表達(dá)式一般都是通過(guò)計(jì)算器（caculator）輸入的。Cadance自帶的計(jì)算器功能強(qiáng)大，除了輸入一些普通表達(dá)式以外，還自帶有一些特殊表達(dá)式，如bandwidth、average等等。

2022/12/30其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（3）Outputs/Setup202Calculator的使用Calculator是一個(gè)重要的數(shù)據(jù)處理工具，可以用來(lái)仿真電源抑制比，相位裕度，共模抑制比2022/12/30Calculator的使用Calculator是一個(gè)重要的數(shù)其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（3）Results菜單2022/12/30其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（3）Results菜單2022/12/26模擬結(jié)果的顯示以及處理在模擬有了結(jié)果之后，如果設(shè)定的output有plot屬性的話，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)出waveform窗口，并顯示outputs的波形，如左圖2022/12/30模擬結(jié)果的顯示以及處理在模擬有了結(jié)果之后，如果設(shè)定的outp五、運(yùn)算放大器仿真實(shí)例1、電路圖的輸入（共模反饋型運(yùn)放），如下圖所示：2022/12/30五、運(yùn)算放大器仿真實(shí)例1、電路圖的輸入（共模反饋型運(yùn)放），如2、建立Symbol圖2022/12/302、建立Symbol圖2022/12/263、仿真電路圖示意2022/12/303、仿真電路圖示意2022/12/264、運(yùn)放小信號(hào)仿真示例電源電壓Vdc=3.3V；交流信號(hào)源acm=1V；負(fù)載電容Cload=5pF；采用Spectre分析方式，選擇交流分析（ac），設(shè)置如下：SweepVariable：FrequencySweepRange：1Hz~100MHz仿真完成后，點(diǎn)擊Result->DirectPlot->ACGain&Phase

查看運(yùn)放的幅頻特性和相頻特性

2022/12/304、運(yùn)放小信號(hào)仿真示例電源電壓Vdc=3.3V；2022/仿真結(jié)果該運(yùn)放直流增益為80.9dB，單位增益帶寬為82MHz，相位裕度為67.32deg。2022/12/30仿真結(jié)果該運(yùn)放直流增益為80.9dB，單位增益帶寬為82M相位裕度與負(fù)載電容的關(guān)系曲線仿真

1、設(shè)置相位裕度輸出，點(diǎn)擊Outputs->Setup其中運(yùn)用了Candence函數(shù)PhaseMargin2022/12/30相位裕度與負(fù)載電容的關(guān)系曲線仿真

1、設(shè)置相位裕度輸出，點(diǎn)擊相位裕度與負(fù)載電容的關(guān)系曲線仿真2、點(diǎn)擊Tools->ParametricAnalysis設(shè)置負(fù)載電容的掃描范圍和掃描步長(zhǎng)，其中RangeType選擇From/To，StepControl選擇LinearSteps2022/12/30相位裕度與負(fù)載電容的關(guān)系曲線仿真2、點(diǎn)擊Tools->Pa相位裕度與負(fù)載電容的關(guān)系曲線仿真3、點(diǎn)擊ParametricAnalysis中的Analysis->Start得到相位裕度與負(fù)載電容的關(guān)系曲線如圖：2022/12/30相位裕度與負(fù)載電容的關(guān)系曲線仿真3、點(diǎn)擊Parametric5運(yùn)放直流仿真示例目標(biāo)：仿真輸出電壓與輸入電壓的變化曲線方法：采用直流仿真（dc）仿真參數(shù)設(shè)置

1、在仿真電路圖中將信號(hào)源的輸入電壓定義為變量Vin2、在仿真環(huán)境界面中選擇Variables->CopyFromCellview,將電路中設(shè)置的變量集中在DesignVariables欄中，初始化Vin和Cload變量，其中Vin=0V，Cload=5pF

2022/12/305運(yùn)放直流仿真示例目標(biāo)：仿真輸出電壓與輸入電壓的變化曲線23、設(shè)置dc仿真，其中SweepVariable選擇DesignVariable，在VariableName中填寫Vin，SweepRange選擇Start-Stop，Vin的掃描范圍為-1mV~1mV2022/12/303、設(shè)置dc仿真，其中SweepVariable選擇Des4、仿真結(jié)果（橫坐標(biāo)為輸入電壓，縱坐標(biāo)為輸出電壓）如圖我們可以看出：運(yùn)放的輸出擺幅大約為-2.55V~2.55V2022/12/304、仿真結(jié)果（橫坐標(biāo)為輸入電壓，縱坐標(biāo)為輸出電壓）2022/6、瞬態(tài)仿真示例目標(biāo)：通過(guò)仿真得到運(yùn)放的擺率方法：運(yùn)用瞬態(tài)仿真，輸入信號(hào)設(shè)置為電壓脈沖，觀察輸出電壓的變化情況參數(shù)設(shè)置：輸入信號(hào)源采用analoglib中的脈沖發(fā)生器vpwl，輸入電壓初始值為0V，在10ns~10.1ns跳變到4VTran仿真時(shí)間為100ns

在電路圖中選擇輸出變量，Outputs->ToBePlotted->SelectOnSchematic，在這里我們選擇輸入脈沖以及輸出電壓2022/12/306、瞬態(tài)仿真示例目標(biāo)：通過(guò)仿真得到運(yùn)放的擺率2022/12/仿真結(jié)果如圖我們可以計(jì)算得到：運(yùn)放擺率SR=117V/us2022/12/30仿真結(jié)果2022/12/26spice/Spectre介紹翟江輝2022/12/3036共88頁(yè)spice/Spectre介紹2022/12/261共88模擬集成電路的設(shè)計(jì)流程1.交互式電路圖輸入2.電路仿真3.版圖設(shè)計(jì)4.版圖的驗(yàn)證（DRCLVS）5.寄生參數(shù)提取6.后仿真7.流片全定制2022/12/30模擬集成電路的設(shè)計(jì)流程1.交互式電路圖輸入全定制2022/1各種仿真器簡(jiǎn)介SPICE:由UCBerkeley開發(fā)。用于非線性DC分析，非線性瞬態(tài)分析和線性的AC分析。Hspice:作為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的電路仿真工具，它自帶了許多器件模型，包括小尺寸的MOSFET和MESFET。Cadence提供了hspice的基本元件庫(kù)并提供了與Hspice的全面的接口。Spectre:由Cadence開發(fā)的電路仿真器，在SPICE的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，使得計(jì)算的速度更快，收斂性能更好。2022/12/30各種仿真器簡(jiǎn)介2022/12/26常用analoglib庫(kù)的元器件器件Cell名稱pnp管pnp電阻res地gnd電容cap直流電壓源vdc電感ind直流電流源idcNMOSnmos4方波發(fā)生源vpulsePMOSpmos4可編程方波發(fā)生源vpwlnpn管npn正弦波發(fā)生源vsin2022/12/30常用analoglib庫(kù)的元器件器件Cell名稱pnp管p元器件symbol視圖2022/12/30元器件symbol視圖2022/12/262022/12/302022/12/26ModelsAnalysesVariablesOutputsReturn電路仿真2022/12/30ModelsAnalysesVariablesOutputs分析類型介紹Tran分析：時(shí)間與電路參數(shù)的關(guān)系

(瞬時(shí)分析)DC分析：電壓與電路參數(shù)的關(guān)系(直流分析)AC分析：頻率與電路參數(shù)的關(guān)系(交流分析)2022/12/30分析類型介紹2022/12/26三、模擬仿真的設(shè)置(重點(diǎn))Composer-schamatic界面中的Tools→AnalogEnvironment項(xiàng)可以打開AnalogDesignEnvironment窗口，如右圖所示。2022/12/30三、模擬仿真的設(shè)置(重點(diǎn))Composer-schamatiAnalogDesignSimulation菜單介紹Session菜單SchematicWindow

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ModelLibraryEnvironment選擇所要模擬的線路圖選擇模擬使用的模型一般有cdsSpicehspiceS

spectre等設(shè)置模擬時(shí)的溫度設(shè)置庫(kù)文件的路徑和仿真方式設(shè)置仿真的環(huán)境（后仿真時(shí)需設(shè)置）2022/12/30Setup菜單Setup菜單DesignSimulatAnalyses菜單選擇模擬類型。Spectre的分析有很多種，如右圖，最基本的有tran（瞬態(tài)分析）dc（直流分析）ac（交流分析）。2022/12/30Analyses菜單選擇模擬類型。Spectre的分tran（瞬態(tài)分析）2022/12/30tran（瞬態(tài)分析）2022/12/26dc（直流分析）dc（直流分析）可以在直流條件下對(duì)temperature，DesignVariable，Component

Parameter，ModelParameter進(jìn)行掃描仿真舉例:對(duì)溫度的掃描（測(cè)量溫度系數(shù)）電路隨電源電壓變化的變化曲線等2022/12/30dc（直流分析）dc（直流分析）可以在直流條件下對(duì)tempeac（交流分析）ac（交流分析）是分析電路性能隨著運(yùn)行頻率變化而變化的仿真。既可以對(duì)頻率進(jìn)行掃描也可以在某個(gè)頻率下進(jìn)行對(duì)其它變量的掃描。2022/12/30ac（交流分析）ac（交流分析）是分析電路性能隨Variables菜單包括Edit等子菜單項(xiàng)?？梢詫?duì)變量進(jìn)行添加、刪除、查找、復(fù)制等操作。變量variables既可以是電路中元器件的某一個(gè)參量，也可以是一個(gè)表達(dá)式。變量將在參量掃描parametricanalysis時(shí)用到。2022/12/30Variables菜單包括Edit等子菜單項(xiàng)。其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（1）Tools/ParametricAnalysis它提供了一種很重要的分析方法——參量分析的方法，也即參量掃描?？梢詫?duì)溫度，用戶自定義的變量variables進(jìn)行掃描，從而找出最合適的值。2022/12/30其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（1）Tools/ParametricAn其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（2）Outputs/Tobeplotted/selectedonschematicschematic子菜單用來(lái)在電路原理圖上選取要顯示的波形（點(diǎn)擊連線選取節(jié)點(diǎn)電壓，點(diǎn)擊元件端點(diǎn)選取節(jié)點(diǎn)電流），這個(gè)菜單比較常用。2022/12/30其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（2）Outputs/Tobeplott其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（3）

Outputs/Setup當(dāng)然我們需要輸出的有時(shí)不僅僅是電流、電壓，還有一些更高級(jí)的。比如說(shuō)：帶寬、增益等需要計(jì)算的值，這時(shí)我們可以在Outputs/setup中設(shè)定其名稱和表達(dá)式。在運(yùn)行模擬之后，這些輸出將會(huì)很直觀的顯示出來(lái)。舉個(gè)例子：標(biāo)識(shí)3db的點(diǎn)，我們用到的表達(dá)式如下：bandwidth（VF(“/Out)，3，“l(fā)ow”）。

需要注意的是：表達(dá)式一般都是通過(guò)計(jì)算器（caculator）輸入的。Cadance自帶的計(jì)算器功能強(qiáng)大，除了輸入一些普通表達(dá)式以外，還自帶有一些特殊表達(dá)式，如bandwidth、average等等。

2022/12/30其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（3）Outputs/Setup202Calculator的使用Calculator是一個(gè)重要的數(shù)據(jù)處理工具，可以用來(lái)仿真電源抑制比，相位裕度，共模抑制比2022/12/30Calculator的使用Calculator是一個(gè)重要的數(shù)其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（3）Results菜單2022/12/30其它有關(guān)的菜單項(xiàng)（3）Results菜單2022/12/26模擬結(jié)果的顯示以及處理在模擬有了結(jié)果之后，如果設(shè)定的output有plot屬性的話，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)出waveform窗口，并顯示outputs的波形，如左圖2022/12/30模擬結(jié)果的顯示以及處理在模擬有了結(jié)果之后，如果設(shè)定的outp五、運(yùn)算放大器仿真實(shí)例1、電路圖的輸入（共模反饋型運(yùn)放），如下圖所示：2022/12/30五、運(yùn)算放大器仿真實(shí)例1、電路圖的輸入（共模反饋型運(yùn)放），如2、建立Symbol圖2022/12/302、建立Symbol圖2022/12/263、仿真電路圖示意2022/12/303、仿真電路圖示意2022/12/264、運(yùn)放小信號(hào)仿真示例電源電壓Vdc=3.3V；交流信號(hào)源acm=1V；負(fù)載電容Cload=5pF；采用Spectre分析方式，選擇交流分析（ac），設(shè)置如下：SweepVariable：FrequencySweepRange：1Hz~100MHz仿真完成后，點(diǎn)擊Result->DirectPlot->ACGain&Phase

查看運(yùn)放的幅頻特性和相頻特性

2022/12/304、運(yùn)放小信號(hào)仿真示例電源電壓Vdc=3.3V；2022/仿真結(jié)果該運(yùn)放直流增益為80.9dB，單位增益帶寬為82MHz，相位裕度為67.32deg。2022/12/30仿真結(jié)果該運(yùn)放直流增益為80.9dB，單位增益帶寬為82M相位裕度與負(fù)載電容的關(guān)系曲線仿真

1、設(shè)置相位裕度輸出，點(diǎn)擊Outputs->Setup其中運(yùn)用了Candence函數(shù)PhaseMargin2022/12/30相位裕度與負(fù)載電容的關(guān)系曲線仿真

1、設(shè)置相位裕度輸出，點(diǎn)擊相位裕度與負(fù)載電容的關(guān)系曲線仿真2、點(diǎn)擊Tools->ParametricAnalysis設(shè)置負(fù)載電容的掃描范圍和掃描步長(zhǎng)，其中RangeType選擇From/To，StepControl選擇LinearSteps2022/12/30相位裕度與負(fù)載電容的關(guān)系曲線仿