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1、湖北九同方微电子 Spice语法 School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 李聪（ Claire） 2014.07.08 主要内容 Spice简介 Spice网表的语法详解 网表基本结构 基本 词法 基本单位 器件定义 器件模型 分析类型描述语句 控制语句和 Options语句 输出格式描述语句 实例演示 Spice简介 Spice简介 SPICE： Simulation Program for Integrated Circuits E
2、mphasis Spice是一种功能强大的 通用模拟电路仿真器 ，已经具有几十年的历史了，该程序主要用于集成电路的电路分析程序中， Spice的网表格式变成了通常模拟电路和晶体管级电路描述的标准，其第一版本于 1972年完成，是用 Fortran语言写成的， 1975年推出正式实用化版本， 1988年被定为美国国家工业标准，主要用于 IC，模拟电路，数模混合电路，电源电路等电子系统的设计和仿真。 Spice是最为普遍的电路级模拟程序，各软件厂家提供了 Vspice、 Hspice(Synopsys)、 Pspice(Cadence)等不同版 spice软件，其仿真核心大同小异，都是采用了由 U
3、C Berkeley大学开发的 spice模拟算法。 Spice功能 电路级和行为级仿真 直流特性分析、灵敏度分析 交流特性分析、瞬态分析 噪声分析、温度特性分析 傅立叶分析 电路优化（优化元件参数） Monte Carlo, 最坏情况，参数扫描，数据表扫描 功耗、各种电路参数（如 H参数、 T参数、 s参数）等可扩展性能分析 Spice功能 在用 Spice进行电路仿真之前，应： 了解元件的基本特性 熟悉所设计的电路功能 了解需要验证的电路指标和对应的模拟种类、电路状态 了解电路的输入信号特性 了解电路各项指标的相依性及优先度 了解电路结构、元件参数与各项电路特性的相关性，以便于模拟结果的改
4、进 Spice设计流程 后处理 Schematic Netlister SPICE Netlist SPICE Simulation Analysis Wave Data Parameter Changes MetaLib CDF Symbol Library 前端功能 反标注 Spice语法 Spice网表语法详解 R 11 KR 21 KC 10 . 0 0 1 u F10V 11 0 V D C1 V A C2 RC网络 AC分析 网表基本结构 例子： A Simple RC network circuit *title A SIMPLE AC RUN .OPTIONS LIST NOD
5、E POST .OP .AC DEC 10 1K 1MEG .PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1) V1 1 0 10 AC 1 R1 1 2 1K R2 2 0 1K C1 2 0 .001U .END R 11 KR 21 KC 10 . 0 0 1 u F10V 11 0 V D C1 V A C2网表基本结构 例子： A Simple RC network circuit *title A SIMPLE AC RUN .OPTIONS LIST NODE POST .OP .AC DEC 10 1K 1MEG .PRINT AC V(1) V(2) I(R2)
6、I(C1) V1 1 0 10 AC 1 R1 1 2 1K R2 2 0 1K C1 2 0 .001U .END R 11 KR 21 KC 10 . 0 0 1 u F10V 11 0 V D C1 V A C2设置仿真分析类型 电路网表描述 标题行， *注释 设计模拟的可选条件 设置输出结果显示 设置输入激励 结束语句 网表基本结构 *title options Analysis statement .print/.plot/.graph/.probe Sources (I or V) netlist .lib .model libraries .end 输入文件的标题 设置模拟的条件
7、 设置扫描变量、设置分析模式 设置输出结果的显示方式 设置输入激励 电路网表 元件库 元件模型描述 结束语句 默认为文件的第一行 注：网表里面不区分大小写 基本词法 1. 不区分大小写（ case insensitive） 2. 标题行 第一行 3. 注释： * or $ 4. 续接符： + 5. 非线性器件要用 .MODEL statement 6. 0, GND, GND!, GROUND 表示全局地 7. 不要有悬空节点、不能重复定义节点 8. Output variables：（后面会有详细的讲解） 两点 间的电压： v(n1,n2) 节点 到地电压 : v(n1) 独立电流源 : i
8、(vin) 9. Tab键、空格、逗号、等号、括号都是分隔符，元件属性由冒号分隔（ M1： beta），级别由句号指示（ X1.A1.V） 10. 文件名、语句、等式的长度不能超过 256字符 11. 表示数量的词尾 : 默认是 国际单位，详细单位见下表。 基本单位 F（ f） 1.00E-15 P（ p） 1.00E-12 N（ n） 1.00E-09 U（ u） 1.00E-06 M（ m） 1.00E-03 K（ k） 1.00E+03 Meg（ meg） 1.00E+06 G（ g） 1.00E+09 T（ t） 1.00E+12 DB（ db） 20log10 注： 关键不要搞错 M
9、和 MEG！ 器件定义 无源器件：电阻、电感、电容 1、电阻 RXXX n1 n2 resistance 电 阻值可以是表达式 。 例： R1 1 2 10K Rac 9 8 1 AC=1e10 Rterm input gnd R=sqrt(HERTZ) 2、电容 CXXX n1 n2 capacitance 例： C1 1 2 1pF 3、电感 LXXX n1 n2 inductance 例： L1 1 2 1nH 器件定义 有源器件： Diode、 BJT、 JEFET、 MOSFET 1、 Diode（二极管） DXXX N+ N- MNAME 可 选项： AREA是面积因子， OFF是
10、直流分析所加的初始条件， IC=VD是瞬 态初始条件 注：模型中的寄生电阻串联在正极端 2、 BJT（双极性晶体管） QXXX NC NB NE MNAME NC、 NB、 NE、 NS分别是集电极、基极、发射极和衬底节点，缺省时 NS接地。后面与二极管相同。 3、 JFET（结型场效应晶体管） JXXX ND NG NS MNAME 器件定义 4、 MOSFET（ MOS场效应晶体管） MXXX ND NG NS NB MNAME M为元件名称， ND、 NG、 NS、 NB分别是漏、栅、源和衬底节点。 MNAME是模型名， L沟道长， W为沟道宽。 例：下面是一个 CMOS反相器网表： M
11、2 out in 0 0 NMOS W=20u L=1u M1 out in vcc vcc PMOS W=20u L=1u C L O A D0 . 7 5 p F0V I NV C CV C CO U TI NM 1 W / L = 2 0 u / 1 uM 2 W / L = 2 0 u / 1 u器件定义 子电路 1、子电路定义开始语句 .SUBCKT SUBNAM 其中， SUBNAM为子电路名， node1为子电路外部节点号，不能为零。子电路中的节点号（除接地点），器件名 ，模型的说明均是局部量，可以和外部的相同。 例： .SUBCKT OPAMP 1 2 3 4 2、子电路 终止
12、 语句 .ENDS 若 后有子电路名，表示该子电路定义结束；若没有，表示所有子电路定义结束 。 例： .ENDS OPAMP / .ENDS 器件定义 3、子电路调用语句 X* SUBNAM 在 Spice中，调用子电路的方法是设定以字母 X开头的伪元件名，其后是用来连接到子电路上的节点号，再后面是子电路名。 例： .SUBCKT INV IN OUT wn=1.2u wp=1.2u Mn out in 0 0 NMOS W=wn L=1.2u Mp out in vdd vdd PMOS W=wp L=1.2u .ENDS X1 IN 1 INV WN=1.2U WP=3U X2 1 2 I
13、NV WN=1.2U WP=3U X3 2 OUT INV WN=1.2U WP=3U 12 o u tI N器件定义 激励源：独力源和受控源 独立源 直流源（ DC Sources） 交流小信号源（ AC Sources） 瞬态源（ Transient Sources） 脉冲源 指数源 正弦源 分段线性源 受控源 电压控制电压源（ VCVS） 电流控制电压源（ CCVS） 电压控制电流源（ VCCS） 电流控制电流源（ CCCS） 器件定义 独立源 1、直流源（ DC Sources ） VXXX N+ N- DC VALUE IXXX N+ N- DC VALUE 例 ： V1 1 0 D
14、C=5V I1 1 0 DC=5mA 2、交流小信号源（ AC Sources） VXXX N+ N- AC IXXX N+ N- AC 其中 ， ACMAG和 ACPHASE分别表示交流小信号源的幅度和相位。 例： V1 1 0 DC=5V AC 1V 器件定义 3、瞬态源（ Transient Sources ） 脉冲源（又称周期源， PULSE Sources） VXXX N+ N- PULSE (V1 V2 TD TR TF PW PER) 其中， V1初始值， V2脉动值， TD延时， TR上升时间， TF下降时间， PW脉冲宽度， PER脉冲周期。 例： Vin 1 0 PULSE
15、 (0V 5V 10ns 10ns 10ns 40ns 100ns) 器件定义 分段线性源（ PWL Sources） VXXX N+ N- PWL (T1 V1 ) $ R=repeat_from_what_time TD=time_delay_before_PWL_start 其中 ,Vi是 Ti时刻的值 ， repeat是 开始重复的起始 点， delay是 延迟时间 例： V1 1 0 PWL 60n 0V,120n 0V,130n 5V,170n 5V,180ns 0V,R 0 V2 2 0 PWL 60n 0V,120n 0V,130n 5V,170n 5V,180ns 0V,R 60n 器件定义 正弦 源（ Sine Sources） VXXX N+ N- SIN(V0 VA FRE
