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1重庆大学通信工程学院IC设计实验专用实验二VirtuosoADE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LibraryManager，在IClab1库中创建一个新的原理图CellView，取名为invertersim如下图所示：2重庆大学通信工程学院IC设计实验专用瞬态仿真反映输出与时间的关系。使用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：3重庆大学通信工程学院IC设计实验专用检查并保存刚创建的原理图，点击Launch--ADL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。4重庆大学通信工程学院IC设计实验专用现在还需要点击Setup--ModelLibraries…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：5重庆大学通信工程学院IC设计实验专用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--DirectPlot--TransientSignal，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。6重庆大学通信工程学院IC设计实验专用上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zoomin和zoomfit就够用了。最方便的zoomin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。7重庆大学通信工程学院IC设计实验专用为了计算上升时间，需要定义上升沿的起始点位置，我们可以通过放置两个marker来定义，点击菜单Marker--Place--VertMarker，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8重庆大学通信工程学院IC设计实验专用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InitialValueType和FinalValueType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。点击OK，再点击Eval即可得到上升时间的计算结果5.031221585679894E-10。9重庆大学通信工程学院IC设计实验专用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。10重庆大学通信工程学院IC设计实验专用点击OK，再点击Eval即可得到下降时间的计算结果4.81352255997493E-10。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。11重庆大学通信工程学院IC设计实验专用点击OK，再点击Eval即可得到传输延迟的计算结果1.58208656288133E-10。1）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？2）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？3）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AnalogDesignEnvironment环境下点击Analyses--Choose…--dc，选择ComponentParameter，再点击SelectComponent，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：12重庆大学通信工程学院IC设计实验专用回到AnalogDesignEnvironment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。SweepType选Automatic：点击OK，回到AnalogDesignEnvironment环境下，此时在Analyses栏目下dc分析可见。13重庆大学通信工程学院IC设计实验专用设置好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--DirectPlot--DC显示波形。你仍然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：14重庆大学通信工程学院IC设计实验专用利用所得到的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:15重庆大学通信工程学院IC设计实验专用在AnalogDesignEnvironment环境下点击Analyses--Choose…--ac，按下图选择扫描变量、扫描范围、扫描类型。16重庆大学通信工程学院IC设计实验专用点击OK结束设置。弹出的窗口中分析栏目中显示ac分析类型。点击绿色交通灯符号开始仿真，结束后从Results--DirectPlot--ACMagnitude&Phase中看结果，这次只需选择输出节点来观察幅频和相频特性。可以看出，此反相器的带宽约为100MHz。实验二结束。