专用集成电路设计实践(西电版)第4章 EDA软件的使用.ppt
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1、,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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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。
11、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
12、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
13、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T
14、oolsAnalogEnviron 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
15、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OutputsTo
16、BePlottedSelectOnSchematic,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
17、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Sim
18、ulate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
19、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
20、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
21、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)
22、.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
23、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)。 .D
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