Cadence-hspice教程

2020/2/14共88页1Hspice/Spectre介绍罗豪2008.9.222020/2/14共88页2模拟集成电路的设计流程1.交互式电路图输入2.电路仿真3.版图设计4.版图的验证（DRCLVS）5.寄生参数提取6.后仿真7.流片全定制2020/2/14共88页3各种仿真器简介SPICE:由UCBerkeley开发。用于非线性DC分析，非线性瞬态分析和线性的AC分析。Hspice:作为业界标准的电路仿真工具，它自带了许多器件模型，包括小尺寸的MOSFET和MESFET。Cadence提供了hspice的基本元件库并提供了与Hspice的全面的接口。Spectre:由Cadence开发的电路仿真器，在SPICE的基础上进行了改进，使得计算的速度更快，收敛性能更好。2020/2/14共88页4高精度电路仿真器1、Spectre/SpectreRF(cadence)2、Hspice/HspiceRF(avanti)3、Ads(Agilent主要针对RF)4、eldo(MentorGraphics)5、saber(Synopsys)2020/2/14共88页5Cadenc软件简介Cadence提供了一个大型的EDA软件包，它包括：ASIC设计全定制IC设计工具VirtuosoSchematicComposer电路仿真工具AnalogDesignEnvironmentFPGA设计PCB设计2020/2/14共88页6Cadence中Spectre的模拟仿真1、进入Cadence软件包2、建立可进行SPECTRE模拟的单元文件3、编辑可进行SPECTRE模拟的单元文件4、模拟仿真的设置(重点)5、模拟仿真结果的显示以及处理6、分模块模拟(建立子模块)7、运算放大器仿真实例2020/2/14共88页7一、进入Cadence软件包方法一安装并运行exeed软件，使用putty软件（缘网下载），在Hostname处填工作站地址，端口默认，协议（protocol）选SSH，如图所示，然后点击Open。2020/2/14共88页81、键入用户名和密码，在提示符处键入:source/opt/demo/cds.env(回车)2、setenvDISPLAY本机ip:0.0(回车)，再键入icfb&，出现的主窗口如图所示:2020/2/14共88页9方法二1、安装winvnc软件2、运行putty软件键入用户名和密码，在提示符处键入vncserver命令申请vnc端口3、运行winvnc，填入主机名称：端口号码2020/2/14共88页10二、建立可进行SPECTRE模拟的单元文件主窗口分为信息窗口CIW、命令行以及主菜单。信息窗口会给出一些系统信息（如出错信息，程序运行情况等）。在命令行中可以输入某些命令。主菜单包括：1、File菜单2、Tools菜单3、Options菜单2020/2/14共88页11File菜单在File菜单下，主要的菜单项有New、Open、Exit等New菜单项的子菜单下有Library、Cellview两项。Library项打开NewLibrary窗口，Cellview项打开CreateNewFile窗口。Open菜单项打开相应的OpenFile窗口。Exit项退出Cadence软件包。LibraryCellSchematicSymbolLayoutVerilog（View）2020/2/14共88页12Library,Cell以及View1、library(库)的地位相当于文件夹，它用来存放一整个设计的所有数据，包括子单元（cell）以及子单元（cell）中的多种视图（view）。新建时注意选择是否链接techfile。2、Cell（单元）可以是一个简单的单元，像一个与非门，也可以是比较复杂的单元（由symbol搭建而成）。3、View则包含多种类型，常用的有schemetic，symbol，layout，extracted，ivpcell等等,新建Cellview要注意选择View的类型。2020/2/14共88页13Tools菜单在Tools菜单下，比较常用的菜单项有LibraryManagerLibraryPathEditorTechnologyFileManagerLibraryManager项打开的是库管理器。在窗口的各部分中，分别显示的是Library、Category、Cell、View相应的内容。2020/2/14共88页14LibraryPathEditor可以对本用户的文件路径进行修改TechnologyFileManager基本上都是和工艺相关的功能和设置。比较常用的是EditLayers可以使用在版图编辑中，用来修改原始图层的一些属性。LibraryPathEditor&TechnologyFileManager2020/2/14共88页15Options菜单Options菜单主要是对Cadence的一些参数进行调整和设置，如快捷键等。一般无需设置，直接使用默认值。2020/2/14共88页16三、编辑可进行SPECTRE模拟的单元文件选择主窗口File→Open→Openfile，打开相应的SchematicView，即进入了Composer-SchematicEditing窗口，如右图所示。2020/2/14共88页17工具栏介绍从上至下：1.CheckandSave2.Save3.Zoominby2]4.Zoomoutby2[5.Stretchs6.Copyc7.DeleteDel8.Undo9.Propertyq10.Instancei11.Wire（Narrow）w12.Wire（Wide）13.WireNamel14.Pinp15.CmdOptions16.Repeat2020/2/14共88页18添加元器件点击右边工具栏“Instance”或快捷键“I”基本的元器件，如NMOSPMOS电阻电容电压源电流源等等都在analoglib库里。注意！View要选择symbol2020/2/14共88页19常用analoglib库的元器件器件Cell名称pnp管pnp电阻res地gnd电容cap直流电压源vdc电感ind直流电流源idcNMOSnmos4方波发生源vpulsePMOSpmos4可编程方波发生源vpwlnpn管npn正弦波发生源vsin2020/2/14共88页20元器件symbol视图2020/2/14共88页21一些快捷键以下是一些常用的快捷键：i添加元件，即打开添加元件的窗口；[缩小两倍；]扩大两倍；w连线（细线）；f全图显示；p查看元件属性；m整体移动（带连接关系）；shift+m移动（不带连接关系）。2020/2/14共88页22四、模拟仿真的设置(重点)Composer-schamatic界面中的Tools→AnalogEnvironment项可以打开AnalogDesignEnvironment窗口，如右图所示。2020/2/14共88页23AnalogDesignSimulation菜单介绍Session菜单SchematicWindowSaveStateLoadStateOptionsResetQuit回到电路图保存当前所设定的模拟所用到的各种参数加载已经保存的状态一些显示选项的设置重置analogartist。相当于重新打开一个模拟窗口退出2020/2/14共88页24Setup菜单Setup菜单DesignSimulator/directory/hostTemperatureModelLibraryEnvironment选择所要模拟的线路图选择模拟使用的模型一般有cdsSpicehspiceSspectre等设置模拟时的温度设置库文件的路径和仿真方式设置仿真的环境（后仿真时需设置）2020/2/14共88页25Analyses菜单选择模拟类型。Spectre的分析有很多种，如右图，最基本的有tran（瞬态分析）dc（直流分析）ac（交流分析）。2020/2/14共88页26tran（瞬态分析）2020/2/14共88页27dc（直流分析）dc（直流分析）可以在直流条件下对temperature，DesignVariable，ComponentParameter，ModelParameter进行扫描仿真举例:对温度的扫描（测量温度系数）电路随电源电压变化的变化曲线等2020/2/14共88页28ac（交流分析）ac（交流分析）是分析电路性能随着运行频率变化而变化的仿真。既可以对频率进行扫描也可以在某个频率下进行对其它变量的扫描。2020/2/14共88页29Variables菜单包括Edit等子菜单项。可以对变量进行添加、删除、查找、复制等操作。变量（variables）既可以是电路中元器件的某一个参量，也可以是一个表达式。变量将在参量扫描（parametricanalysis）时用到。2020/2/14共88页30其它有关的菜单项（1）Tools/ParametricAnalysis它提供了一种很重要的分析方法——参量分析的方法，也即参量扫描。可以对温度，用户自定义的变量（variables）进行扫描，从而找出最合适的值。2020/2/14共88页31其它有关的菜单项（2）Outputs/Tobeplotted/selectedonschematicschematic子菜单用来在电路原理图上选取要显示的波形（点击连线选取节点电压，点击元件端点选取节点电流），这个菜单比较常用2020/2/14共88页32其它有关的菜单项（3）Outputs/Setup当然我们需要输出的有时不仅仅是电流、电压，还有一些更高级的。比如说：带宽、增益等需要计算的值，这时我们可以在Outputs/setup中设定其名称和表达式。在运行模拟之后，这些输出将会很直观的显示出来。举个例子：标识3db的点，我们用到的表达式如下：bandwidth（VF(“/Out)，3，“low”）。需要注意的是：表达式一般都是通过计算器（caculator）输入的。Cadance自带的计算器功能强大，除了输入一些普通表达式以外，还自带有一些特殊表达式，如bandwidth、average等等。2020/2/14共88页33Calculator的使用Calculator是一个重要的数据处理工具，可以用来仿真电源抑制比，相位裕度，共模抑制比2020/2/14共88页34其它有关的菜单项（3）Results菜单2020/2/14共88页35模拟结果的显示以及处理在模拟有了结果之后，如果设定的output有plot属性的话，系统会自动调出waveform窗口，并显示outputs的波形，如左图2020/2/14共88页36分模块模拟(建立子模块)存在问题在电路越来越复杂的情况下，存在许多重复单元，如果花时间分别去建立schamatic，明显会使工作更繁复。解决方案我们在建立了一个子电路后，可以将其看作一个整体，建立一个模块,即建立一个symbol（viewname），放在用户自己库里的作为一个器件(component)来用，这样可以大大减小工作量、提高效率、简化设计。2020/2/14共88页37schematic和symbol图在LibraryManager中分别建立cellview的schematic(view)和symbol(view)，如下图所示。两者的Pin的名称必须一致，这样才能建立起一一对应的关系。2020/2/14共88页38建立子模块的方法1、直接建立在LibraryManager中新建cell，在弹出的窗口的Tool项选择Composer-symbol,即建立的是symbol(view);用子菜单Add/Shape/Line和Add/Shape/Circle的命令画出所需的形状；用子菜单Add/label的命令添加标签[@instanceName]；用子菜单Add/PIn的命令添加管脚用子菜单Add/SelectionBo