实验二VirtuosoADE仿真环境的基本使用修改

1、.实验二Virtuoso ADE仿真环境的基本使用目录1.实验目的2.瞬态仿真3.熟悉 Cadence模拟仿真环境下波形显示窗口界面4.学会使用波形计算器计算电路的各种参数5.直流仿真6.交流仿真1.实验目的本实验主要介绍使用模拟仿真器spectreS进行几种常用的仿真,包括瞬态仿真,直流仿真和交流仿真。本实验直接使用在实验一创建的反相器,所以要求完成实验一后才能开始本次实验。2.瞬态仿真从iclabs文件夹中启动Cadence,进入到Library Manager,在IClab1库中创建一个新的原理图Cell View,取名为invertersim如下图所示：瞬态仿真反映输出与时间的关系。使

2、用Virtuoso原理图编辑器创建如下图所示电路,其中的反相器符号是在实验一创建的,它位于IClab1库中,而直流源和脉冲信号源则位于AnalogLib库中的Voltage_Sources分类栏目中。名称分别为vdc和vpulse。其中直流源的直流电压设为5V,脉冲信号源的详细参数设置如下图：检查并保存刚创建的原理图,点击Launch-AD L打开仿真环境窗口。首先需要选择仿真器,点击Setup-Simulator/Directory/Host 选择spectre 仿真器,如下图：之所以选择spectre仿真器是因为我们关联的工艺库中器件模型是按照spectre 仿真器要求的格式建立的,选定它

3、后模拟设计环境界面将看上去如下图：现在即可开始瞬态仿真,点击Analyses-Choose 打开一对话窗,按下图完成。现在还需要点击Setup-Model Libraries 来确认模型所在的路径,如下图：设置完成后的模拟仿真环境界面如下：点击绿色交通灯图标开始仿真,若仿真有错则会在CIW窗口中显示,若仿真成功,则可点击菜单Results-Direct Plot-Transient Signal,然后会自动进入到仿真电路原理图编辑器,并在窗口底部提示要求你选择要观察电路中哪些节点的波形,本次实验只需选择反相器输入输出端两个节点。这些节点会被标示出来,按Esc键退出选择并自动打开波形显示窗口。上

4、面的图形是将输入输出波形重叠显示出来的,你若不习惯这种模式,可按图标菜单下顺数第5个图标即可得到以下显示模式。3.熟悉 Cadence模拟仿真环境下波形显示窗口界面首先要熟悉zoom功能。对于zoom来说,掌握zoom in和zoom fit就够用了。最方便的zoom in方法就是在需要放大的位置单击鼠标右键,拖动鼠标形成一个矩形窗口,位于窗口内的部分将被放大。可以用这种方法将放大的部分继续放大。若要回到原始大小,只需按f键即可。比如说要求出波形的上升和下降时间,我们需要将波形的上升沿和下降沿位置部分放大,下图即显示了这样一个部分。为了计算上升时间,需要定义上升沿的起始点位置,我们可以通过放置

5、两个marker来定义,点击菜单Marker-Place-Vert Marker,点击输出波形的合适位置放置起始终止marker。 4.学会使用波形计算器计算器工具的使用。计算器是基于堆栈操作的,也就是说先把要进行操作的数据放在堆栈上,然后选择要进行的操作。操作一般是指对数据进行某种函数运算,计算器提供了大量的函数,它们显示在函数的窗口中。我们可以使用特殊函数riseTime来计算上升下降时间,点击Calculator图标打开计算器,选中wave,然后在波形显示窗口选中输出曲线,此时计算器对话框应显示如下：在函数窗口中点击riseTime,在打开的窗口中Initial Value Type和F

6、inal Value Type 选y,初始值和最终值按marker位置显示的数值键入,在此即为初始值7.939n,最终值5。下降时间的计算也是使用riseTime函数,不同之处在于marker的起始位置应定义在输出曲线的下降沿部分,见下图。在调用riseTime 函数时此时键入的起始值会大于最终值。计算传输延迟：它定义为输出50%相对于输入50%的时间间隔。我们利用特殊函数delay对其进行计算。点击wave,先选输出曲线,再选输入曲线注意先后次序,这表示输出相对于输入的延迟,否则就反过来了,延迟会为负值。再点击delay函数,阈值键入2.5,它表示工作电压的50%,边沿数保留默认值1,见图。

7、点击OK,再点击Eval即可得到传输延迟的计算结果1.58208656288133E-10。请同学们求出你设计的反相器传输延时tpLH和tpHL分别为多少？在反相器输出端另接一反相器作为负载,再求出此时的tpLH和tpHL分别为多少？若在反相器的输出端接一负载为2p的电容,求出此时的tpLH和tpHL分别为多少？5.直流仿真直流仿真即求出电压传输特性VTC,它是输出电压对应于输入电压的变化规律。我们需要对反相器的输入端进行0到5v的直流扫描。在Analog Design Environment环境下点击 Analyses-Choose-dc,选择Component Parameter,再点击S

8、elect Component,在原理图编辑器中选中和反相器输入端连在一起的电压源,弹出一对话窗,选中dc,点击OK,如图：回到Analog Design Environment环境下再次点击 Analyses-Choose,在弹出的窗口中相关位置输入参数。Start处填0,Stop处填5。Sweep Type 选Automatic：点击OK,回到Analog Design Environment环境下,此时在Analyses栏目下dc分析可见。设置好dc扫描分析后,余下的操作和瞬态仿真一样。需要点击绿色交通灯图标开始仿真,结束后点击Results-Direct Plot-DC显示波形。你仍然

9、需要选择要观察波形的节点,在此需要选择输入和输出。最后的VTC波形应看上去如下图所示：利用计算器中的特殊函数cross函数计算反相器的阈值电压VM,操作步骤与求上升时间相似。点击wave,选择输入和输出曲线,点击cross函数,保留默认值,点击OK,再Eval将得到如下结果：利用所得到的VTC曲线计算反相器的直流增益,具体操作如下：点击wave,选择输出曲线,再在计算器中选择deriv函数,最后点击Eval得到如下结果：6.交流仿真在进行交流仿真前需要把反相器测试电路中的vpulse信号源换成vsin信号源,见下图：vsin信号源的设置为:在Analog Design Environment环境下点击 Analyses-Choose-ac,按下图选择扫描变量、扫描范围、