专用集成电路设计实践（西电版）第4章 EDA软件的使用.ppt

,第4章 EDA软件的使用,4.1 Cadence的使用 4.2 Hspice的使用 4.3 Eproduct的使用说明 4.4 IC设计工具Tanner Pro,4.1 Cadence的使用 4.1.1 启动Cadence 在未存在工程的情况下,需要新建一个工程。首先我们进入UNIX环境,层层打开designshome/文件夹,直到要放置工程的那一级。然后在桌面点击鼠标右键,在快捷菜单中选择NewTerminal,出现一个Terminal对话框,如图41所示。在UNIX提示符下输入cd和空格后再输入刚才所打开的路径名,回车后在提示符下输入启动命令icfb&,再次回车后,就会出现如图42所示的CIW(CommandInterpreterWindow)窗口。CIW是应用的控制面板,从CIW窗口就可以调用许多工具并完成多种任务。,图41 Terminal对话框,图42 CIW窗口,在CIW窗口中选择Tools/LibraryManager(LibraryManager是一个全局数据管理工具),出现一个LibraryManager对话框,如图43所示。然后选择FileNewLibrary选项,弹出如图44所示的NewLibrary对话框。在该对话框中指定库名和路径(此时的路径名显示为刚才输入Terminal对话框的文件夹路径名,可以默认),一般选Dontneedatechfile,然后选择OK按钮,新建的库就会进入cds.lib文件中。,图43 LibraryManager对话框,图44 NewLibrary对话框,建好库之后,还要在库里建电路。选择FileNewCellView,就弹出一个CreateNewFile对话框,如图45所示。在Cell name文本框中输入电路图的名字(名字最好能反映电路的功能),点击OK按钮,就会弹出一个编辑电路图的窗口,如图46所示,我们就可以在这里编辑电路了。,图45 CreateNewFile对话框,图46 电路图编辑窗口,对于已存在的工程,可以先寻找并复制工程的路径,在Terminal对话框中输入cd和空格后粘贴路径名,然后回车,再输入启动命令icfb&,回车后即会出现CIW窗口。在CIW窗口中选择Tools/LibraryManager,出现一个LibraryManager对话框,如图43所示。其中最左边一栏是cds.lib里的库文件,左键双击要打开的工程名,在Cell下就会出现工程中所有的电路图名,双击要打开的电路图,在View中就会出现schematic,点击右键打开即可。,4.1.2 绘制电路图 绘制电路图的流程为:打开编辑界面添加器件添加或编辑器件参数连接器件添加线名添加引脚检查电路图并保存。在绘制电路之前要在Library内添加所需的器件库。 编辑窗口的左边是工具栏,有添加器件、连线、添加线名、添加引脚、删除、撤销、保存、检查并保存等工具。我们也可以使用快捷键。 下面举画一个反相器的例子来说明。,添加器件:先找到一个PMOS管,按键盘上的I键,就会弹出一个对话框,如图47所示;再点击Browse按钮,弹出如图48所示窗口,双击文件库名xdbasic,在Cell栏中点击pmos4,在View栏中点击symbol,在电路图编辑窗口中将出现PMOS管,点击一次,就会出现一个,之后需要按Esc键(这是必须要记住的！每一次操作之后都要按)。执行同样的过程，我们可以找到一个N MOS管。,图47 AddInstance主对话框,图48 浏览库中的器件,设置器件参数:选中器件,按Q键,弹出设置参数对话框,可以设置器件的长、宽、并联个数等。如果所要设置的多个器件的参数相同,则可用鼠标左键选择所要设置的全部器件(也可按Shift键添加所要设置的器件),之后按Q键,在弹出的对话框中选中allselected,即可完成对所选器件参数的一同设置。 连线:按W键,然后在线的两端点击左键即可。如果另一端没有点,那么在线截止的地方双击鼠标左键或单击左键再按Esc键。我们还可以拉伸线长,用鼠标点击该线,该线即变为黄色,点击左键拖动即可。,添加引脚:按P键,弹出一对话框,在Pin names中输入引脚名称,在Direction中选择引脚类型,然后点击Hide按钮。按R键可以旋转这个pin引脚,放到需要的位置。还可以输入多个引脚名,依次添加。 添加线名:按L键,弹出一对话框,指定线名后点击Hide按钮,使线名放到线上(注意,要将小黄框放在线上才可以)。 还有一些基本的功能,比如要画一个镜像的PMOS管,我们可以同时按RF3键,选择Sideways,再按需要翻转的器件即可。当然也可以转90°或者上下旋转。,复制:选择电路,按住Shift键,点击左键移动即可。也可按C键,再选中所要复制的部分,单击鼠标左键即可。 移动:选择电路,按住Ctrl键,左键移动。 删除:选择电路,按Delete键即可删除。也可以先按Delete键,连续点击要删除的部分就可以连续删除,其他命令也类似。 搜索同一名称的信号线:按9键,点击所要找的信号线,则在整个电路其他模块中的该信号线将会变为彩色,便于分析电路。,当把电路全部输入完毕后,点击左上角的CheckandSave按钮,检查无错误后即可。四条线连到一个节点时会有警告,此时不影响电路的正确性,所以要分清警告是这种情况,还是其他情况,若是其他情况就有可能影响电路。电路检查若有错误,则在图42所示窗口查看错误,然后根据具体错误逐步改正。若要查找电路图中的某条线,点击电路图所在界面的EditSearchFind,然后在出现的界面中点击SearchFornet name。也可以查找器件名(SearchForinst name),查找引脚名(SearchForpin name)等。,下面简单介绍一些快捷键的使用。 键:缩小电路图。 键:放大电路图。 E键:查看器件内部的电路结构图,返回按Ctrl+E键。 U键:撤销操作。 F键:全局显示,把整个电路图以合理的方式在一个画面中显示出来。 D+9键:选择器件连线,可以观察到该线连接到的所有线,用于检查电路。,在绘制完电路图后往往要对电路进行打包,以便使其更方便地作为更复杂电路图中的模块来使用。将所画电路图的各输入/输出信号线加上pin引脚,按P键即可设定input、output、in/output属性。加完引脚pin后,点击DesignCreateCellviewFromCellview,弹出对话框。在该对话框中选择Library name,并给Symbol起相应的Cell name,点击OK按钮就会自动生成Symbol。,生成Symbol后要注意以下几点: (1)Cellview中不能将电源地线接到符号电源地上,而应在地线上加输入/输出pin。 (2)检查Symbol最外部的线框是否在各pin引脚的点上,若没有落在pin引脚上,说明原来所设置的点阵间距太宽。点击OptionsDisplay,弹出DisplayOption对话框。Spacing代表两粗点间的间距长度,Multiple代表两粗点间小间隔的个数,SnapSpacing代表小间隔之间的距离。三者关系为:SnapSpacing=Spacing/Multiple。调节三者之一便可修改电路的点阵间距,使Symbol的线框落在pin脚。,(3)所生成的Symbol会标有Instance name,应将其删去,否则当在其他电路上调用此Symbol时其器件号将会出错。点击AddLable,弹出AddSymbolLable对话框,在LableChoice中选择AnalogInstanceLable即可。 (4)若要修改Symbol形状,则可将原框图删去而自行绘制形状。 (5)可以对part name按Q键修改其属性,以便更改其名字。 制作Symbol时,可以采用参数传递的方法。与不采用参数传递相比,在调用单元电路时,采用参数传递的单元电路其内部参数可以在调用时进行设置,而不必将每种参数都制作成一个单元。进行参数传递的方法如下(以反相器为例):,原理图参数输入: PMOS的参数:Multiplier:mp,Width:wp,Length:lp N MOS的参数:Multiplier:mn,Width:wn,Length:ln Symbol中加入:wp:wp=%,lp:lp=%,mp:mp=%,wn:wn=%,ln:ln=%,mn:mn=%,4.1.3 电路图仿真 1.添加激励 要对所设计的电路进行仿真,就需要加激励,即电源、地、输入信号等。 加电源:按I键,点击Browse,弹出如图48所示的窗口。双击analogLib,在Cell中选择常用的电源,一般为vpwl(分段线性电压源,仿真瞬态响应时使用)和vdc(直流电源,仿真直流和交流响应时使用)。按Q键,设置电源大小。将电源激励一端连在电源线上,另一端接地。 加地:按I键,点击Browse,弹出如图48所示的框图。双击analogLib,在Cell中选择gnd,连在需要接地的地方即可。 其他输入信号要按电路具体情况和要仿真的功能而定,如图49所示。,图49 待仿真的电路图,2.模拟仿真流程 模拟仿真的流程是:启动仿真环境选择模型并添加模型设定设计变量选择仿真分析类型(包括直流分析、直流扫描、交流分析、瞬态分析等)选择输出信号形成网表进行仿真。 (1)启动仿真环境。在电路图编辑菜单栏中选择ToolsAnalogEnviron ment或者在CIW中选择ToolsAnalogEnviron mentSimulation,就出现了仿真窗口,如图410所示。 (2)选择模型并添加模型。在仿真窗口选择SetupModelLibraries,弹出对话框如图411所示,点击Browse按钮,选择ModelLibraryFile,在Section(opt)中填写仿真需要的模型组合,通常先输入tt(典型值),点击Add按钮,然后点击OK按钮,就可以成功添加模型库了。,图410 仿真窗口,图411 添加模型窗口,(3)设定变量。在仿真窗口选择VariablesCopyFromCellview,如图412所示。在该对话框中设定变量(要用对话框中的Change选项,而不是Add选项),点击OK即可(如电路图中没有变量则无需设置)。,图412 设定变量窗口,(4)选择分析类型。对于瞬态仿真,在仿真窗口选择AnalysesChoose或者点击ChooseAnalyses按钮,出现一个对话框,如图413所示,设置StopTime(停止时间),点击Enabled后面的方框,使其变为红色,然后点击OK按钮即可。仿真命令中需要设置步长的,可以点击SweepTypeLinear,然后在StepSize的相应窗口中设置步长。,图413 选择分析类型窗口,(5)选择输出信号。在仿真窗口选择OutputsToBePlottedSelectOnSchematic,选择电流点器件端点,选择电压点线。 (6)开始仿真。在仿真窗口选择SimulationNatlistandRun,此时会生成网表进行仿真。出现如图414所示的界面后,仿真完毕。当工程比较大时,需要多台计算机同时进行输图、仿真等工作,此时注意各台计算机建立工程的路径应一致,以便于后期整合在一起。,图414 仿真窗口,3.结果显示 在仿真窗口选择ResultsDirectPlot,然后根据所仿真的类型,在电路图中选择所需要的电压/电流,按Esc键就可以显示图形。若要显示电压就点击线,要显示电流就点击器件的一端。注意,所有的电压都可以显示,但是只能显示选择输出信号时选择过的电流。选择电流节点时,在仿真之前要先保存该电流节点。按A键或按B键可以选择波形图中的标尺,点击鼠标左键即可显示出该点的坐标,如图415所示。,图415 仿真结果,4.2 Hspice的使用 4.2.1 Hspice的使用流程 (1)双击Hspice图标就可启动Hspice,如图416所示。,图416 Hspice的启动,图417 选择要仿真的网表,(2)单击EditNL按钮打开仿真网表*.cir,在网表中加入所需的Hspice仿真命令,例如参数设置、加入模型库、交流分析、直流分析以及输出的结果等,如图418所示。,图418 加入Hspice仿真命令,(3)单击Simulate按钮开始仿真,仿真完成后单击EditLL按钮,按Ctrl+F键在查找对话框里输入err,查看仿真是否有误。若仿真无误则可以看到jobconcluded字样,若仿真出现错误则重新回到网表中检查命令是否加入完全,参数设置是否正确。也可以手动修改或加入参数。,(4)若仿真没有错误,单击Awanwaves按钮查看仿真波形。单击Awanwaves按钮后会弹出ResultsBrowser窗口,可以编辑待显示的结果,如图419所示。可以直接显示的输出列在Curves子窗口中。选定一个变量后直接用鼠标中键将其拖进主菜单中的波形显示区,即Panels中即可。单击Transient所在行即出现电路中的输入/输出信号线名。双击想要看到的信号线名即可查看波形。另外还可以通过双击Hierarchy下的Top来显示电路中所有线的名称。再双击相应的名称即可查看任何输出线的波形。波形显示窗口如图420所示。 波形显示编辑菜单Window:对一个Panel中的波形的显示模式进行编辑,包括x轴、y轴、x/y轴的大小(zoomin),缩小(zoomout),移动(pan)以及全屏显示(full),恢复上一视图(lastzoom)。 测量菜单Measure:它提供了对波形进行测量的一些基本工具,可以选择点测量(point)或点对点测量(pointtopoint),测量完后可以清除测量标记。,图419 编辑待显示结果,图420 波形显示窗口,根据仿真波形,可以看到自己设计的电路是否存在缺陷,或者在某个性能上还需改进,可以在电路上再做修改。同时还要注意以下几点: (1)添加命令前先要正确添加模型库,注意模型库的路径中不要有汉字字符,否则将不能够正确仿真;其次注意要按照模型要求添加,有些模型库的路径被锁定,若与其不符则不能正确仿真。 (2)在网表中语句前添加“*”号,则这句语句就被屏蔽了,不需要将其删去。 (3)网表结尾会有“CSDF=2”这样一句语句,仿真时在其前面添加“*”号将其屏蔽掉,否则可能不能正确仿真。,(4)设置合适的工作点,给出合适的激励信号。不管仿真哪个性能,一定得加上合适的激励,这样才能查看相应节点的电压或电流。如果激励有偏差,结果无论如何也不会正确。 (5)电路生成的网表是.cir文件,有些机子上的软件不支持这一格式的网表文件,仿真时需要把文件的后缀改为.sp才可以进行仿真。 (6)电路的参数设置一定要和模型中的设置范围相吻合,否则,即使有仿真结果,也会存在某些未能发现的隐性错误,所以一定要查看仿真用的模型是否和电路的参数相匹配。,4.2.2 Hspice的常用分析类型 1.直流分析(DCAnalysis) 常用命令: .OP:直流工作点分析。 .NODESET:节点设置。 .DC:直流扫描。 (1).OP:计算直流工作点,但不控制偏置点分析的方法和偏置计算的结果。,(2).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起任何作用。 例如: .NODESET V(4)=1.5V V(6)=0,(3).DC: .DC的格式: .DC var1 start1 stop1 incr1 .DC var1 start1 stop1 incr1 .DC var1 start1 stop1 incr1 .DCD ATA=datan m 其中:type可以为DEC、OCT、LIN或POI(ListofPoints)(注:DEC、OCT和LIN主要在交流分析中应用,在后文再做解释);var为直流瞬态的变量,如温度、输入电压等;start为变量的起始值;stop为变量的终止值;incr为变量的步长。 注:start的值可以比stop的值大,即扫描可以在两个方向上进行,inc也可以为负值。,例如: .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 最后的语句将在五个温度点进行直流扫描,这五个温度点是0、30、50、100、150(单位:摄氏度)。 .DC TEMP -40 200 1 200 -40 -1 该语句表示对温度进行直流扫描,先从-40到200,步长为1;后从200到-40,步长为-1。,例41:直流参数扫描,其电路如图421所示。,图421 直流参数扫描示例电路,*t6.cir *直流参数扫描 M1 1 2 0 0 NSS VGS 2 0 DC0V VDD 1 0 DC12V .MODELNSSN MOSLEVEL=3RSH=0TOX=275E10LD=.1E6XJ=.14E6 +CJ=1.6E4CJSW=1.8E10UO=550VTO=1.022CGSO=1.3E10 +CGDO=1.3E10NSUB=4E15NFS=1E10 +VMAX=12E4PB=.7MJ=.5MJSW=.3THETA=.06KAPPA=.4ETA=.14 .DC VDD 0 5 0.1 VGS 0 2 0.5 .PLOT DC I1(M1) .END,图422 直流参数扫描波形,2.交流分析(ACAnalysis) 常用命令: .AC:交流分析。 .NOISE:噪声分析。 .NET:网络特性分析。 (1).AC:交流分析。命令格式如下: .ACtypenpfstartfstop .ACtypenpfstartfstop .ACtypenpfstartfstop .ACtypenpfstartfstop, 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。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。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1的常数产生。OCT用于带宽较窄的情形。POI使用较少，这里不作解释。,例如: .AC DEC 10 1K 100MEG .AC DEC 10 1 10K SWEEP cload LIN 20 1pf 10pf,(2).NOISE:噪声分析。命令格式如下: .NOISEovvsrcnaminter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。 (3).NET:网络特性分析。 单端口网络格式如下： .NET input .NET input,双端口网络格式如下: .NETOutputInput其中: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为输入电阻或电源内阻,用于计算输出电阻; ROUT为输出电阻或负载电阻,用来计算输入阻抗。,例42: 低通滤波器。 *t11.cir .ACDEC1010100MEG vin10ac1 r112100 c12030p .END,图423 低通滤波器的输出波形图,3.瞬态分析(TransientAnalysis) 常用命令: (1).IC:瞬态初始状态分析。 其一般格式为: .ICV(1)=V1V(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C120IC3。,(2).TRAN:瞬态分析。 其一般格式为: .TRANtincr1tstop1 .TRANtincr1tstop1 .TRANtincr1tstop1 例如: .TRAN1ns100ns .TRAN,例43:温度扫描。 *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,图424 温度扫描波形图,例44:电阻参考扫描。 *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,图425 电阻参数扫描波形图,例45:.IC命令。 *t5.cir *IC命令 R2 1 2 20 C1 2 0 2.5U VIN 1 0 dc 5v .ICV(2)=4V .TRAN5US1MS .END,为正确反映电路特性,对于含有记忆性元件的电路,可采取以下措施: (1)采用.IC语句。 (2)电源采用分段线性源。 作为对比,这里分别给出使用.IC命令的仿真波形(如图426所示)和不使用.IC命令的仿真波形(如图427所示)。,图426 使用.IC命令的仿真波形,图427 不使用.IC命令的仿真波形,4.其他常用语句 1).DATA 格式: .DATA datanm pnam1 + pval1 + pval1 .ENDDATA,例如: .TRAN 1n 100n SWEEPDATA=devinf .ACDEC101hz 10khzSWEEPDATA=devinf .DCTEMP-55125 10SWEEPDATA=devinf .DATAdevinf width length thresh cap + 50u 30u 1.2v 1.2pf + 25u 15u 1.0v 0.8pf + 5u 2u 0.7v 0.6pf .ENDDATA 此例分别利用给出的三组参数对电路进行瞬态、交流、直流扫描。,2).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。 例如: .PARAM A=4ns B=5ns V1VAGNDPULSE(0V 5V 0ns A B 46.5ns 100ns)？ .ALTER .PARAM A=5ns B=6ns .ALTER .PARAM A=6ns B=7ns .END .LIB 指定所用到的库文件,4.2.3 常用输出格式 1.输出命令 .PLOT .PRINT .PROBE,2.输出格式 1)直流分析和瞬态分析中 V(n1,):n1到n2节点的电压,n2可省略为0(即地)。 In(Xzzz):n为节点号,括号中为元件。 例如: I1(R1),I4(X1.M1) 常用元件节点电流值的表示方法如图428所示。,2)交流分析中 Vx(n1,):x为电压输出类型,主要参数有R(实部)、I(虚部)、P(相位)、M(幅度)、DB(分贝表示)。 Iz(Wwww):z为输出类型,同上。,图428 常用元件节点电流值的表示方法,3.功率输出 格式: .PRINTP(element_or_subcircuit_ name)POWER 例如: .PRINT TRAN P(M1)P(VIN)P(CLOAD)POWER .PRINT TRAN P(Q1)P(DIO)P(J10)POWER .PRINT TRAN POWER$Total transient analysis power *dissipation .PLOTDCPOWER P(IIN)P(RLOAD)P(R1) .PLOTDCPOWER P(V1)P(RLOAD)P(VS) .PRINTTRANP(Xf1)P(Xf1.Xh1),4.2.4 常用信号源 常用的信号源有: (1)指数源: EXP(v1 v2 td1 t1 td2 t2) (2)脉冲源: PULSE(v1 v2 td tr tf pw per)其中:v1为脉冲源的低电平电压值;v2为脉冲源的高电平电压值;td为脉冲源的起始延迟时间值;tr为脉冲源由低电平向高电平跃变的延迟时间;tf为脉冲源由高电平向低电平跃变的延迟时间;pw为一个脉冲周期内高电平所占的时间值;per为一个脉冲周期值。,(3)分段线性源: PWL(t1 v1 t2 v2 ) (4)正弦源: SIN(vo va freq td alpha theta) (5)单频调频源。 (6)独立电压源。 (7)独立电流源。,4.2.5 电路的优化 一般步骤: (1)在分析语句中指明OPTIMIZE。 (2)在measure语句中指出优化的目标或误差。 (3)一般的分析语句。 (4)输出语句。,因电路的优化牵涉到较多知识,所以在此只以一个具体的例子来说明。 例46:RC网络的优化。 优化目标: (1)时常数为1。 (2)电阻上的有效功耗为50mW。 步骤: (1)用RC1计算时常数。 (2)用RC2计算功耗。 (3)选取RX、CX为变量。,网表: *rcopt.sp .paramrx=optrc(.5,1e2,1e+2) .paramcx=optrc(.5,1e2,1e+2) .measuretranrc1trigat=0targv(1)val=.3679fall=1goal=1sec .measuretranrc2rmsp(r1)goal=50mwatts .modelopt1opt .tran.12 $initialvalues .tran.12sweepoptimize=optrcresults=rc1,rc2model=opt1 .tran.12 $analysisusingfinaloptimizedvalues .ic11 $.ICv(1)1 r110rx c110cx .end,解释: (1)param语句表明:rx取值范围为0.01100,初始取值为0.5。 (2)trig表明触发条件,本例中为0时刻。 (3)targ表明优化目标,本例中表示优化目标为v(1)=0.3679。 (4)goal表示到达50mW时终止。 用Hspice进行仿真后,由.lis文件中可以看出:当r7.4823,c133.9934mF时,满足所要求的条件。,4.2.6 不收敛问题 1.不收敛(Nonconvergence)诊断表 当发生不收敛问题时,Hspice将自动在诊断表文件中产生两种标注(printback):节点电压标注和元件(element)标注。节点电压标注将打印出所有不收敛节点电压名称和相关的电压错误容差(voltageerrortolerance)。元件标注列出所有不收敛元件及其相关电压、电流、模型参数和电流的错误容差。 通过分析诊断表中异常的支路电流、节点电压和容限,可以找到引起不收敛的支路电流或节点电压,之后用.NODESET或.IC命令对其初始化,则有可能消除不收敛现象。其中节点包括一些隐藏的节点,比如说由寄生电阻产生的附加节点。,例47:一环形振荡器,其不收敛诊断表如表41所示。 由表41中可以看出,在该环形振荡器中,反相器xinv21、xinv22、Xinv23、xinv23、xinv24是引起不收敛的子电路,同时还可以看出xinv23的N沟道晶体管也是造成不收敛的元件。表中还给出了相应的电压和电流,由此可以看出它们的值是否合理。误差容限tolds、tolbd、tolbs值可以表明元件电流值(漏端到源端、衬底到漏端和衬底到源端)与收敛与否的紧密程度。一般来说,tol变量的值小于或接近1时,电路收敛。由表41中可以看出,tolds接近100时,电路不收敛。另外,表中还给出了各节点的电压值和电流值,由此可以判断晶体管的工作状态。,表41 不收敛诊断表,1)寻找不收敛的原因(TracebackofNonconvergenceSource) 为了找到引起不收敛的原因,我们可以参考错误容限来检查电路通路。比如一个反相器链,最后一个反相器可能有一个非常大的错误容差,在这种情况下,就应该检查驱动该反相器的元件的错误容差。如果驱动容差大的话,那么该驱动元件有可能就是造成不收敛的原因。如果容差小的话,驱动元件就应该按不收敛源来检查。通过检查引起不收敛的MOSFET的电流和电压,可以确定管子的工作状态,有可能是处于模型的间断区,比如截止区(subthreshold)到线性区(linear)或线性区到饱和区(saturation)。,考虑到误差容限,应该检查各节点的电流和电压。如果电流值或电压值太小的话,有可能因除数太小而造成不收敛错误。一个解决办法是增加绝对精度的值。可以用诊断表和直流迭代次数(用ITL1语句)相结合来定位不收敛源。通过增加或减少迭代次数,有问题的节点和元件将被打印出来。,2)瞬态工作点分析(TransientOperatingPointAnalysis) 一些电路,尤其是具有反馈的电路,没有稳定的工作点(OperatingPoint)。为了得到这些电路的直流工作点分析,或者去掉反馈环路,或者忽略直流工作点分析。为了忽略直流工作点分析,可以在瞬态分析中使用UIC参数。 .TRAN1ns100nsUIC 如果在这样的电路中必须进行直流工作点分析,那么可以用.OP语句: 例如: .TRAN1ns100nsUIC .OP20ns,3)确定初始值 电路达到稳态时的工作点数据可以用来作为直流工作点分析的初始值。 例如: .OPTION OFF .TRAN 20n 250n UIC .OP250n VSUPPLY 5 0 PL(0V 0S 5V 50N) 在这个例子中,VSUPPLY在开始的50ns内由0V升到5V,200ns时电路已达到稳态。设置时间增量为电路的估计最大RC时间常数,在10倍于时间常数的地方开始进行工作点分析。这样的步骤将有充分的时间保证电路达到稳态。利用这些步骤就可以确定初始电压。,2.不收敛电路及其解决 电路不收敛通常是由以下原因引起的: (1)初始条件不当。 (2)不恰当的模型参数。 (3)不恰当的.OPTIONS命令或分析模式。 例48:多稳态电路需要状态信息来进行直流分析。因此,对于环形振荡器和触发器必须有初始体条件(利用.IC语句)。环形振荡器通常只需设置一个初始状态。电路如图429所示。,图429 环形振荡器,对于触发器,最好用.IC语句在子电路内部设置初始条件。在下面的例子中,局部参数Qset默认为0,它被用来初始化Q值,这样,所有的Q值初始为0。若在调用时设置Qset为1,则所有的Q值初始为1。 例如: .subcktlatchinQQ/dQset=0 .icQ=Qset .ends .xff data_in1out1out1/strobe LATCH Qset=Vdd,4.3 Eproduct的使用说明 Eproduct软件主要用于建立工程并对项目进行管理,包括设计数据的管理、设计工具的管理以及电子元器件库的管理。它是通过项目管理器ProjectManager来实现的。工程建立后就可以利用ViewDraw来绘制电路图以及生成电路网表,以便利用仿真软件来进行仿真。下面就对其具体使用方法进行简要的介绍。 4.3.1 ProjectManager的使用 在计算机上找到名为EproductDesigner的图标或快捷方式后双击打开它,会看到项目管理器的主界面,如图430所示。,图430 Eproduct项目管理器的主界面,(1)单击FileNewProject就会出现如图431所示的对话框。 在 name中输入所要命名的工程的名字,通过Browse选择要存放的路径,单击确定按钮后,在主界面的左边会出现所建工程的名字。,图431 建立新的工程,(2)单击新建好的工程名前的加号,会出现子窗口,如图432所示。,图432 工程管理,(3)右键单击Libraries,在出现的菜单中选择AddLibrary,分别添加单元库basic和analog,如图433、图434所示。,图433 添加basic库,图434 添加analog库,左键单击Path右边的Browse按钮,选择所要添加库的路径。在Alias中添加所选的库名称;Type是库的属性。其中常用的为basic(属性为Writeable)与analog(属性为Megafile)。单击OK按钮即可完成库的添加工作。库的作用是为接下来的电路设计提供必要的基本元器件。 此时,一个新的工程项目已经建立完毕,但是由于还没有输入具体的电路结构,因此这只是完成了一个框架而已。进行电路图的绘制需要在ViewDraw环境下进行。当存在多个项目时,名称后出现active的表示有效。双击有效的工程,会在右边的工作区中显示该工程下的所有文件,从中选择(工程名.dproj)文件打开,就可以进入ViewDraw进行画图修改及一系列的操作了。,4.3.2 ViewDraw的使用 ViewDraw既可以绘制电路图,也可以绘制符号图,下面将分别介绍。 1.电路图(Schematic)的绘制 打开一个工程项目后,双击右边工作区出现的图标,即可打开绘图工具ViewDraw的界面。绘制电路图的过程如下: (1)单击FileNew,会出现如图435所示对话框。,图435 新建电路图,(2)选择AddComponent,会出现如图436所示对话框。 在左边的Directory栏中选择器件库类型,一般情况下选择basic;在中间的Symbol栏里选择具体的器件,比如CAP.1、DIODE.1等;然后点击Place按钮或直接将其拖至画图界面即可完成器件的调用。在器件上双击鼠标左键,可以修改器件名称、量值等参数。 (3)选择AddNet,把鼠标放到器件的一端引脚上,按下左键不放并拖动至想要连线的另一端,放开鼠标左键即完成连线。选中连线,双击鼠标左键即可对其进行命名并修改相关参数。,图436 调用基本单元,(4)选择AddText,即可在电路图中增加文本(起注释说明作用);选择AddArc或Cycle、Box、Line等可以增加弧线、圆、矩形、折线等没有电连接关系的图形对象。 (5)选择AddBox,用鼠标选择区域即可;也可以双击空白处,出现边框设置对话框,依据提示完成对边框的修改。 (6)电路图及其参数全部输入完毕后,选择FileSave完成