集成電路_spice,spectre仿真總結(jié)

1、集成電路_SpiceSpectre仿真總結(jié)DesignersGuidetoSpiceSpectre1995USADesignersGuidetoSpiceSpectre—KenKundert11.1緒論1.為什么要讀這本書①該書是介于算法和教你如何操作軟件之間的一本書可以幫助你更好的使用Simulat的設(shè)置。②Simulat仿出的結(jié)果可靠不精確不是否收斂應(yīng)該如何處理如何設(shè)置③讀完這本書你應(yīng)該會1Simulat如何計算結(jié)果2Simulat

2、會產(chǎn)生何種錯誤如何識別3如何提高仿真精度4如何克服不收斂的情況5對于一些特殊電路會產(chǎn)生什么錯誤如何識別6明白仿真器里設(shè)置convergenceerrcontrol的一些重要參數(shù)7能知道仿真器的錯誤信息出在什么地方如何解決2.電路仿真軟件的發(fā)展歷史①直接方法求出電路的微分方程組用數(shù)值積分方法差分化然后用牛頓迭代法求解非線性代數(shù)方程組。?是最準(zhǔn)確可靠最通用的方法②Explicitintegrationmethods?方法問題很多③relax

3、itonmethods?方法問題很多3.SpiceOptions①GlobalOptions:Abstol控制電流默認(rèn)為1pAVntol控制電壓默認(rèn)為1uVReltol相對誤差對于牛頓收斂準(zhǔn)則和截斷誤差準(zhǔn)則同時起作用默認(rèn)103對于重要電路這個應(yīng)該設(shè)置小一些比如說105或者106Gmin防止非線性器件關(guān)斷后的浮空節(jié)點默認(rèn)為1012Ω1LimptsPivrelPivtol無用處②DCAnalysisOptions:ltl1DC工作點最大牛頓

4、迭代次數(shù)默認(rèn)100ltl2DCSweep最大牛頓迭代次數(shù)默認(rèn)50ltl6SourceStepping的最大步長數(shù)增加以上3個值可以增加DC牛頓迭代收斂但是會降低速度。③TransientAnalysisOptions:1DesignersGuidetoSpiceSpectre1995USAmaxnnprednQtQtTrtolreltolQChgtolα?lt???Chgtol控制LTE見上面式子ltl3瞬態(tài)過程最小牛頓迭代次數(shù)默認(rèn)為4

5、ltl4瞬態(tài)過程最大牛頓迭代次數(shù)默認(rèn)為10ltl5整個瞬態(tài)過程總的牛頓迭代次數(shù)的最大值默認(rèn)為5000lvltim設(shè)置時間步長控制算法。lvltim1不使用LTE控制步長lvltim2使用LTE控制步長。默認(rèn)為2MaxdGear的階數(shù)默認(rèn)2最高6。建議不要使用高階Gear方法。Method可選擇Trapezoidal和GearTmax默認(rèn)TmaxTstop?Tstart50同時Tmax不超過最短傳輸線的延遲時間。這個參數(shù)一般應(yīng)該設(shè)小一些具

6、體如何設(shè)置看本文的傅利葉分析一章。Tstep對傅利葉分析有影響。對結(jié)果波形有影響。Trtol默認(rèn)為7不允許變小只能不變或者變大。見本文瞬態(tài)分析一章。UicUic0spice默認(rèn)相當(dāng)于skipdcnospectre默認(rèn)仿真器計算DC工作點當(dāng)有接地電感時這個會導(dǎo)致電感中大電流和瞬態(tài)初始的大電壓。Uic1相當(dāng)于skipdcyes不計算工作點按照規(guī)定設(shè)置工作點。這個的一般問題是會導(dǎo)致初始不連續(xù)。增加ltl4可以幫助瞬態(tài)牛頓迭代過程的收斂。4.S

7、pectreOptions①GlobalOptions:Approx允許Cadence對器件的模型公式做小的近似可以加快仿真速度Diagnose可以幫助診斷電路默認(rèn)是關(guān)閉的。因此可以顯示仿真過程中的一些不尋常的事件幫助收斂。推薦打開。Gmin防止非線性器件關(guān)斷后的浮空節(jié)點默認(rèn)為1012Ω1Homotopy使用連續(xù)性方法計點的最小電容默認(rèn)值為0。但當(dāng)出現(xiàn)收斂問題時候可以把Cmin設(shè)為1fF左右?guī)椭諗俊rrpreset可以選擇conse

8、rvativemoderateliberal。詳細(xì)說明見后面。和dc中的fce功能相似用于tran中。有4個選項dcnodedevall默認(rèn)是all這個和dc中的fce默認(rèn)是none是不一樣的。Icdc求解dc的值作為Ic也就是不采用用戶設(shè)置的初始值Icnode采用Initialconditon中設(shè)置的值作為初始值Icdev采用device中設(shè)置的值作為初始值。比如說電容初始電壓和電感初始電流。Icall同時采用Initialcondi

9、ton中和device中設(shè)置的值作為初始值。Ic這里會有一個問題當(dāng)選擇Icall也就是默認(rèn)狀態(tài)的時候Initialconditon中和device中設(shè)置的值會不會沖突比如說電容電壓和節(jié)點電壓。實驗結(jié)果是spectre會報warning說兩個值不一致然后忽略掉Initialconditon而采用device中設(shè)置的值。這個和dc中的fceall是一樣的Iteratio和spice中的Trtol功能一樣控制LTE默認(rèn)值取決于errprese

10、t。具體用法見后面。Maxiters瞬態(tài)分析牛頓迭代的最大次數(shù)。對于一些連續(xù)性較差的電路比如說含有宏模型增加Maxiters可以增加收斂性。默認(rèn)值為5推薦值為50。Maxstep指定最大步長。一般來說要得到較好的精度首先得減小reltol然后指定maxstep。但是當(dāng)具有谷底效應(yīng)的時候比如說osc的起振過程reltol不能有效的控制步長此時步長完全由maxstep決定才能得到較好的結(jié)果。4DesignersGuidetoSpiceSpe

11、ctre1995USAMethod數(shù)值積分方法eulertraptraponlygear2gear2onlytrapgear2Readic類似于dc分析中的readfce。采用文件的形式定義ic?？梢允謩佣x也可以采用spectre仿真出的文件。Readns類似于dc分析中的readns。采用文件的形式定義nodesets。可以手動定義也可以采用spectre仿真出的文件。Relref默認(rèn)值由errpreset決定。從強到弱排為poin

12、tlocalalllocalsigglobalallglobalRestart默認(rèn)是restartyes和dc中的用法一樣Skipdc默認(rèn)是no。具體用法見后面。如果需要使用skipdc推薦用autodc。Step默認(rèn)值由errpreset決定。主要用途是控制非狀態(tài)變量信號的精度。writetran分析初始工作點的存儲這個和dc的write是不一樣的writefinaltran分析完成后最終值存儲finalvalue注瞬態(tài)分析的writ

13、e和writefinal的文件spectre.icspectre.fc可以作為readnsreadfcereadic使用。5DesignersGuidetoSpiceSpectre1995USA1.2DC分析1.DC解的個數(shù)和特性①電路的DC解可能不止一個②仿真器沒法自動判斷解的穩(wěn)定性因此得到的解可能是穩(wěn)定的也可能是不穩(wěn)定的2.DC分析中收斂最重要其次是精度因為只要收斂一般精度夠3.現(xiàn)代電路軟件組織方程組的方法modernnodalan

14、alysis節(jié)點分析方法4.求解非線性方程的收斂準(zhǔn)則①牛頓更新收斂準(zhǔn)則updateconvergencecriteria1maxkknnnvvreltolvvabstol??lt?這里1maxmaxkknnvvv?n②牛頓殘余收斂準(zhǔn)則residueconvergencecriteriamaxknnfvreltolfiabstollt?一般reltol103vabstol1uViabstol1pA這里兩個準(zhǔn)則都是必需的。如果節(jié)點阻抗低則小