软件使用和运放的仿真方法.

1、软件使用和运放主要拾标命祜真方法软件使用e金 Cade nee<eProduct(View Draw)<HspiceCadence绘制电路图常用快捷键：U:撤消操作E:进入Symbol部查看电路图Ctrl+E:退出 SymbolI:添加器件Q:属性W:连线P:加入PinL：添加线名X:Check&SaveG:查看Check&Save的结果（warningor error）F:全丿显示C:复制M:移动Shift+L:插入文木（注釋）N:插入图形（直线，弧线，圆，矩形等）9：点亮线:缩小显示:放大显示R：旋转R+F3:水、卜或垂直镜像翻转其它常用操作：W后按鼠标右键：改

2、变连线方式，折线一育线按住Ctrl左键拖动：不带连线关系拖动按住Shift选择：同时选择Cade nee 仿真两种仿真工具：<Spectre（所用模型后缀为.scs） <Hspice （所用模型后缀为ib）Cadence仿真流程添加激励I启动仿真环境I (Hspice)添加模型4变址賦值I选择分析类型I选择输出(电涼结点)信号I仿真并査看结果Cadence仿真工具怎样rh Spectre换成Hspice打开仿真环境.看到Analog Design Environment对话框 l.Setup-Simulator/Directory/Host一将simulator选项改为Hspice

3、2. Environment Options 将include/stimuly File Syntax选项改为Hspice3. setup simulation Files Edit include File（添加模型路径）注恿:进行典型模型下仿真时,为什么还要自己编写个库文件?Spectre模型文件的结构(.scs)卄说明"library tsmclibsection tt够数include “路尬/模 V .scsM section mosinclude *7% 补/ 棋 P " .scs ” section-bjtinclude “路汁/绞割 .scsn sectio

4、n-dK)deendsec bon tt(section s$. sectwnsf. section fs. section 仟等)section mos仃的也会定义为子电路的形式model nch nmos参数(Ill h: model pch pmos 宇)endsec bon mos(包扌section res. section bjt. section diode竽)endlibrary tsmclibJTISpectre仿真时典型模型库文件编写格式如果section tVll而只include section mos. j我们仿1X又耍用到模 型文件里面的bjt. diode等时，那

5、么为了方便理模型，自写 个 典电模型库文件是必要的.(否则添加模型时.不仅5?添加section tt, 还愛添加文件名：tsmc06bcdmodeLtt.scslibrary aaasection ttinclude 1 路径/模住名scs" section=ttinclude 显路衿/模申笛.scs" section=bjt include”路從/模巾名.scs” section«diodeendsection ttendlibrary aaa添加模卍讨.添加此用文件.sectionii项只墩匕tt就可以CHspice模型文件的结构(.lib)卄说明”Jbtt

6、參散J«b 路彳勺模丿卩名ibnx».hb 路径/權住名fibbjt.kb 路衿/棋型名ibdiodeendl tt冇的也会圧义为产电路的形式（tilW.libss, ibsf,ibfc,l ibfF 等）.lib mos model nch nmos参数（包恬.model pch pmos）.endl mos.（包恬Jibz .libbjt. .libdiode加用Cadence内I快的Hspice仿真时典型模型库文件编写格式同理,如果.lib tt里面只包含ib mos,而我们仿真又要用到模型文件里面的 bjt. diode等时，那么白l!编写 个典取模型艸文件足必要的

7、，将所需要的库 郁添加到里面。添加模型时选Edit include File选项。典型模型库文件编写格式：文(T : tsmcOCbcdmodeLtt.llblib “路径/模型名llb”tt.lib “路径/模型名lb”bjtlib 路径/模型名lb” diode添加模型时，只需要添加此W丈件的路径就町以了 !JTJWindows FHspice仿貞时典型模型库文件编写格式因为网A屮添加模型语句兄litr路径/模型名itrtt.因此用Window FHspice 仿真和用Cadence内嵌的Hspke仿真时典型模型库文件编目格式是不同的，需吹 雨新定义一个库。典型模型库文件编9格戌：丈件名：

8、tsmc06bcdmodeLtt.lib.libttlib “路径/模型名lb”ttlib “路径/模熨名.litT bjtlib齡径/模型名.litr diode.endl tt江：如果用Cadence内恨的Hspice仿真添加模型时选Edit model File选项, 那么典型模型库文件编写格式与上述格式相同.仿真注意事项1. 最好调用Symbol仿貞.在Symbol内改参数，库内所Symbol参数都会改变2. Hspice ）i温度特性Cadence内械的Hspice仿真器不能71接仿温度特件。需要上成网 表/网表屮加入沢JI,件仿箕分析商仙 QPTIONSLMJ后面再加入 "

9、;POST=2W （保存输出数据.使输出数据可以使用MetaWaves浏览.即将数 1R输Hl到post processor） aTeminaPI'ifi入cd+空格+网衣路径：输入HSPICE+冋车开始仿貞： 输AAWAVES+ |n|作查石波形。Hspice基木仿真流程用elVoduct的Vie Draw, 将要仿真的电路输入由View Draw生成对应电路的 网表，此文件反映了电路的连 接关系（cir文件）在Netlister基础上加入模型库语句，激励 语句，仿真分析语句，波形输出语句等， 得到Hspice可以仿真的网表文件。（.sp 文件）仿真网表实例例(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基木语法1不区分大小写(caseinsensitive)2注释：*or$3 数量级表示符号：TE12IGE9MEGE6KM1UE-6NE-9PE-12FE-15关键不要搞错M和MEG )4 赋值单位可以省略仿真网表的五个主要组成

11、部分 1 电路网表2 激励3 仿貞分析语句4 输出命令5 模型库文件电路网表包含的内容有器件连接关系、模型名、参 数值、（赋值）、并联个数、（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电路网表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子电路使用举例下面足由前面举例的CMOS反相器组成的三

12、级反相器链网表：.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激励常用信号源：1 直（交）流信号源VI N1 N2 5V2N1N21.25 AC=1IIN1N2lu2 分段线性倍号源VIN1N2PWL(tl vl t2v2:t3 v3.)VIN1

13、N2PWL(10u 0 30u5)斜坡上升V2N1N2PWL(0 1 lOu110.01U 3)阶跃信号激励3 脉冲信号源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:延迟时间tr:上升时间tf:下降时间pw:脉冲宽度per:周期激励4 正弦信号源单位止弦VI N1 N2 SIN(vO va freq td 9C>)VI N1 N2 SIN(O 11)注:vO:偏置值va:幅度 freq濒率 td:延迟时间6:阻尼因子e：相位仿真分析语句OP直流

14、工作点分析会在输出文件（.lis文件）中列出些直流参数和 结点的I作点电压T支路电流，若执行瞬态分析及交流 分析，则在分析前将门动进行立流分析，此语何可省略。 DC直流扫描（参数变化）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仿真分析语句.AC交流分析(频率特性)（卜倍频程内打描10个点

15、（八倍频程内拐描10个点（线性扫描10个点）（列表法扫描5个点）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仿真分析语句.TRAN瞬态分析（时间）格式：.TRAN In 100n <UIC>（UIC便IC命令冇效）TRAN In lOOn 50n.

16、IC憐态分析初始化语句格式:.IC V(l)=l V(2)=2Cl N1 N2 lp IC=1.25it：仿MOS电容的容值时，要么加入.IC谄句，耍么电流源冇一个变 化，否则仿真结采错i吴！其他常用语句.PARAM变星定义格式：.PARAM A=1 B=2 +H 为 J Cadence車Mi的variable.ALTER丄咚用來进t/corner仍罠，需姿加入类似下面的语仏J：ALTERUb 4LIB_PATHcsinc lib* ff.ALTERlib TIB PATHZic lib' sFALTERhb LIB_PATUc5inc.lib, fs.ALTERlib I1B_PAT

17、IIzhc lib'瀬.TEMP输出命令?.PRINT:在输出的list文件中打卬数字的分析结來,如果 .OPTIONS 屮有 POST 则同时输出到 post-processor1 卩。.PLOT:在输出的list文件中打卬低分辨率的曲线(由ASCII字 符组成)，如果.OPTIONS中右POST则同时输出到post- processor中).GRAPH:朮成川丁打卬机或PostScript格式的高分辨率曲线。.PROBE:把数据输出到post-processor,而不输出到list文件。注：*结点电压波形会门动输出，电流波形盂耍加入该类诰 句.常用.PRINT、.PLOT语句和.P

18、ROBE语句格式：.PRINT DC V(3,5) I1(R1).PLOT DC V(3,5) I1(M1)添加模型库文件例:.lib E:modeltsmc06bcdmodel-libtt路径中不能含有中文，否则出错。1JpDidSH宙同8!dsHHspice使用£例子：简单跨导放大器分析HSPICE分析举例偏置电流与功耗、开环增益、GBW与相位裕度、压摆率、Swing Range、失调、噪声、 工艺corner分析、温度特性分析等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执行网表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工作点分析工作点分析浏览异分析is文件的内容prot与.unprot使用将使得其中的内容不在lis中出现 JlJoper查找，即可找到operating point information这 一段，可看到电路各节点的电压、各元件的工作状态注意此时vo=48916、对尸提供电源的电Jki®V2vp,注意其功耗就是电路功 耗，因此可查得电路功耗为±4ZmW金对于MOS管，注意齐参量的含义region, id、vgs、 vds、vth、vdsat gm、gmb、gds二、可查得流过 M

23、_U3的偏克电流为149.8UA,并注意到M»3的egion 为 Lin ear粗扫直流扫描直流扫描直流扫描对VO求导小信号增益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)确定精扫打描范围直流扫描|COyta c<i»»b«K»*6ns 3 va*)ve txcdt Ch).ClearR»tnl qOpu

24、讥g ZxxpWq<n (in r »«j. .* i.nsntfujrM.>C “ “他鍵拖动EL ee«( l / ee»M( f鬲席L .HaEws 3 2003. 03(20030100>4»f« *>“On*CXa>l . -ZJderivative誌义结宋t/u砂邑a函唆罰节绍H W划 to tsriftlttti tngS0对VO求导的操作步骤直流扫描Ota simulation pro t lib ,LIB_PATHcsmc. lib* tt unprot option post prob

25、e精扫.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直流扫描对丁弾益耍求GO,存在对应的输出swing range,若用小信 号增益gainAGO作为swing range,则一定满足增益要求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,则根据下图其swing range s (0.485, 4.29)若取输出中心电 压为vdd/2,而令 vo=vdd/2时，口J 测得此时 v_dc=2.4876V故ota的系统失调:Vos=12.4mV交流扫描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 厂zv(； 2k(). 2 para(rzv=Jk-ccv«?p- eLw=4p - 表示没有补偿电阻Rz inc 'NETLIST_PATHota net，-end | 将中的v_vdc值设为：V_Vdc vip 0 2.4779V交流扫描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弓盍交流扫描gmi为输入管M_Ui的跨导gm3为笫二级输入管M M3的跨导单位增益带宽GBW三gml/(Cc+CGD3) 主极点 Opl =第二极点 cdp2 = gm3/(CL+Co)参冬点 coz= l/(Cc+CGD3)(gm31-Rz)查看lis文件 可知gm3三2m gml= 0.83mQmib = ° 13m由于零点的作用，相位裕度 从60多度减小至39度！交流扫描交流扫描增加CC到5p时,相 位裕度增加到约59 度,而GBWlA经减 小到 24.8MHz! r TTTmff増加Cc, (Dpi向卜移动, GBW减小相位裕度增加 I-A10k look 1>10x1001P