HSPICE软件的应用及常见问题解决

HSPICE常用分析类型

直流分析（DC Analysis）( 参见HSPICE User’s Manual （1）3-4 )

常用命令：

.OP 直流工作点分析

.NODESET 节点设置

.SENS 小信号灵敏度分析

.TF 小信号转移函数分析

.DC 直流扫描

       .OP

       计算直流工作点，但其不控制偏置点分析的方法和偏置计算的结果。

.NODESET

在计算直流偏置点时，为使直流分析收敛，电路的某些节点或所有节点可以用.NODESET命令设置初始估计值。一旦建立了工作点，.NODESET语句在直流扫描分析和瞬态分析中将不再其任何作用。注意.NODESET和.IC命令不同。.IC命令在电路进行瞬态分析作工作点计算时为电路设置初始状态。

Example：

.NODESET V(4)=1.5V  V(6) = 0

.DC

格式：

.DC  var1  start1  stop1  incr1  <var2  start2  stop2  inc2>

.DC  var1  start1  stop1  incr1  <SWEEP  var2  type  np  start2  stop2  >

.DC  var1  start1  stop1  incr1  <SWEEP  DATA＝datanm  >

.DC  DATA＝datanm  <SWEEP  var2  start2  stop2  incr2>

其中type可以为DEC、OCT、LIN或POI（List of Points）。

注意start的值可以比stop的值大，即扫描可以在两个方向上进行，但inc只能为正值。

Examples：

.DC  VIN  0  10  1

.DC  VIN  0  10  1  VGS  0  5  1

.DC  XVAL  1K  10K  0.5K  SWEEP  TEMP  LIN  5  25  125

.DC  TEMP  POI  5  0  30  50  100  125

该语句将在五个温度点进行直流扫描：0、30、50、100、150（单位：摄氏度）。

例1：直流参数扫描

电路图：

**** t6.cir

****直流参数扫描

M1       1   2   0   0    NSS

VGS      2   0    DC 0V

VDD      1   0    DC 12V

.MODEL NSS NMOS LEVEL=3 RSH=0 TOX=275E-10 LD=.1E-6 XJ=.14E-6

+ CJ=1.6E-4 CJSW=1.8E-10 UO=550 VTO=1.022 CGSO=1.3E-10

+ CGDO=1.3E-10 NSUB=4E15 NFS=1E10

+ VMAX=12E4 PB=.7 MJ=.5 MJSW=.3 THETA=.06 KAPPA=.4 ETA=.14

.DC  VDD  0  5  0.1  VGS  0  2  0.5

.PLOT  DC  I1(M1)

.END

波形：

1、 交流分析（AC Analysis）

常用命令：

.AC 交流分析

.NOISE 噪声分析

.NET 网络特性分析

格式：

.AC 交流分析

.AC type np fstart fstop

.AC type np fstart fstop <SWEEP  var type np fstart fstop >

.AC type np fstart fstop <SWEEP  var fstart fstop incr>

.AC type np fstart fstop <SWEEP  DATA=datanm >

其中，np是交流扫描的点数；fstart是起始频率；fstop是终止频率。type可以为DEC、LIN、OCT、POI。

LIN为线性扫描，是从起始频率到终止频率的线性扫描，np是扫描中的总点数。下一个频率值由当前一个频率值加上一个常量得到。LIN在带宽较窄时使用。

OCT为倍频扫描，频率以倍频程进行对数扫描。np是倍频程内的扫描点数。下一个频率值由当前值乘以一个大于一的常数产生。OCT用于带宽教窄的情形。

DEC为十倍频扫描，它进行对数扫描。np是十倍频程内的扫描点数。DEC用于带宽特别宽的情况。

Examples：

.AC  DEC  10  1K  100MEG

.AC  DEC  10  1  10K  SWEEP cload LIN 20 1pf  10pf

.NOISE 噪声分析

.NOISE  ovv  srcnam  inter

其中，ovv为节点电压输出变量，srcnam是产生等价输入噪声的独立电压源或电流源，inter是打印间隔。

.NET 网络特性分析

单端口网络：

.NET  input <RIN = val>

.NET  input <val>

双端口网络：

.NET  Output  Input < ROUT = val > < RIN = val >

Input 为输入交流电压源或电流源

Output 为输出端，可以是电压或电流

RIN 输入电阻或电源内阻，用于计算输出电阻

ROUT输出电阻或负载电阻，用来计算收入阻抗

（详细用法请参阅HSPICE User’s manual 3-14）

例：低通滤波器

***** t11.cir

.AC  DEC  10  10  100MEG

vin 1 0 ac 1

r1 1 2 100

c1 2 0 30p

.end

 波形如下：

2、 瞬态分析（Transient Analysis）

常用命令：

.IC 瞬态初始状态

其一般格式为：

.IC V(1)=V1 V(2)=V2 ……

这些偏置点不影响直流分析和直流扫描中固定偏置点的计算。为了使IC命令有效，应在.TRAN语句中指定UIC。IC语句也可写在元件后面，如C1  2  0  IC＝3。

.TRAN 瞬态分析

格式：

.TRAN tincr1 tstop1 <tincr2 tstop2 …><UIC>

.TRAN tincr1 tstop1 <tincr2 tstop2 …><SWEEP  var  pstart  pstop pincr >

.TRAN tincr1 tstop1 <tincr2 tstop2 …><SWEEP  var  type  np  pstart  pstop >

Examples:

.TRAN 1ns 100ns

.TRAN

例2：

****   t2.cir

****温度扫描*****

R1       1   2    100

R2       0   1    100  TC1=0.05

V1I3     2   0    dc 5v

.tran 1ms 10ms sweep temp  20  60  20

.plot v(1)

.END

波形：

例3：

**** t3.cir

******电阻参数扫描

R1       1   2    rload

R2       0   1    100

V1I3     2   0    dc 5v

.tran 1ms 10ms sweep rload poi 3 100 200 300

.END

波形：

例4：

**** t5.cir

****IC命令

R2       1   2   20

C1       2   0   2.5U

VIN      1   0   dc 5v

.IC V(2)=4V

.TRAN 5US 1MS

.END

使用.IC命令仿真波形：

不使用.IC命令仿真波形：

由此可见，对于含有记忆性元件的电路，为正确反映电路特性，可采取以下措施：

（1）       采用.IC语句

（2）       电源采用分段线性源

3、 其他常用语句

.DATA

格式：

.DATA datanm pnam1 < pnam2  pnam3 ……>

+            pval1 < pval2   pval3……>

+            pval1’ <pval2’  pval3’……>

.ENDDATA

Examples:

.TRAN     1n  100n        SWEEP DATA=devinf

         .AC DEC   10  1hz  10khz  SWEEP DATA=devinf

         .DC TEMP  -55  125  10     SWEEP DATA=devinf

         .DATA devinf    width  length  thresh  cap

          +             50u    30u    1.2v   1.2pf

          +             25u    15u    1.0v   0.8pf

          +              5u     2u    0.7v   0.6pf

         .ENDDATA

 再上例中，将分别利用给出的三组参数对电路进行瞬态、交流、直流扫描。

.ALTER

该语句用来对电路进行不同参数下的模拟，这些参数包括：电路拓扑结构、模型、库元件、参数值、选项、源激励、变量等。

Examples:

.PARAM  A=4ns  B=5ns

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