实验六预习反相器LVSWord下载.docx
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S-Edit默认的工作环境是黑底白线，但可按照第2章的步骤依自己的喜好来定义颜色。
（3）另存新文件：
选择File---SaveAs命令，打开“另存为”对话框，在“保存在”下拉列表中选择保存目录，在“.文件名”文本框中输入新文件的名称，如Ex3，如图4.2所示。
由于在本实例中所使用的电路需要一个反相器及其电源，读者可自行绘制反相器电路，或按照如下的步骤从文件Ex2中复制反相器的模块到Ex3文件，再打开加入电源进行适当的修改即可。
图4.2另存新文件
（4）复制inv模块：
要复制Ex2的inv模块到Ex3文件中，必须先打开文件“Ex2.sdb”。
进行复制之前必须回到Ex3文件环境，方法为选择Module---Open命令，打开OpenModule对话框，在Files下拉列表中选择Ex3选项，单击OK按钮，回到Ex3环境，才能进行复制模块的操作。
选择Module---Copy命令，打开CopyModule对话框，如图4.3所示，在Files下拉列表中选择Ex2选项，在SelectModuleToCopy列表框中选择inv选项，单击OK按钮，即完成将inv模块从Ex2文件中复制到Ex3文件的操作。
（5）打开inv模块：
由于上一步骤复制模块的操作只是在Ex3文件中增加了inv模块（还有inv引用到的模块Vdd,Gnd，MOSFET_N与MOSFET_P），而Ex3依旧在Module0模块的编辑环境下，所以要编辑inv模块必须先选择Module---open命令，打开OpenModule对话框，如图4.4所示，在Files下拉列表中选择Ex3选项，在SelectModuleToOpen列表框中选择inv选项，单击OK按钮。
图4.3复制inv模块
图4.4打开inv模块
（6）加入工作电源：
确定inv模块在电路设计模式，选择Module---SymbolBrowser命令，打开SymbolBrowser对话框，在Library列表框中选择spice组件库，其内含模块出现在Modules列表框中，其中有很多种电压源符号，选取直流电压源Source_v_dc作为此电路的工作电压源，如图4.5所示。
图4.5选取Source_v_dc符号
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直流电压源Source_v_dc符号有正（+）端与负
（一）端。
在inv模块编辑窗口中将直流电压源Source_v_dc符号的正（+）端接Vdd,将直流电压源Source_v_dc符号的负（--）端接Gnd，可以连接成如图4.6或图4.7所示的画面，但我们将以图4.6的方式继续编辑。
在图4.6中，虽将两个全域符号Vdd及两个Gnd符号分开放置，但两个分离的
Vdd符号实际上是接到同一个节点，而两个Gnd符号也是共同接地。
所以为了使外加电源与设计电路能清楚地分开，建议读者采用图4.6所示的电路图表示方法。
图4.6工作电源加入结果一
图4.7工作电源加入结果二
（7）加入输入信号：
选择Module---SymbolBrowser命令，打开SymbolBrowser对话框，在Library列表框中选取spice组件库，其内含模块出现在Modules列表框中，选取脉冲电压源.Source_v_pulse作为反相器输入信号，将脉冲电压源Source_v_pulse符号的（+）端接输入端口IN，将脉冲电压源Source_v_pulse符号的负
（一）端接Gnd，则编辑完成画面如图4.8所示。
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图4.8加入输入信号的结果
（8）更改模块名称：
因在本实例中是利用反相器电路来学习使用T-Spice的瞬时分析功能，日后尚需将该电路应用在其他的分析之中，为避免文件混杂且便于日后分辨，故将原本的模块名称inv改成inv_tran。
选择Module---Rename命令，打开ModuleRename对话框，在Newmodule'
sname文本框中输入“inv_tran”，如图4.9所示，单击OK按钮。
图4.9更改模块名称
（9）输出成SPICE文件：
要将设计好的S-Edit电路图借助T-Spice软件分析与模拟此电路的性质，需先将电路图转换成SPICE格式。
要进行此操作，第一种方法是单击S-Edit右上方的按钮，则会自动输出成SPICE文件并打开T-Spice软件，第二种则可由选取窗口选单File---Export输出文件，再打开T-Spice程序其方法是可以执行在..\Tanner\T-Spice70目录下的“wintsp32.exe”文件，或选择“开始”---“程序”---TannerEDA---T-SpiceProv7.0---T-Spice命令即可打开T-Spice程序，再打开从Ex3的inv_tran模块输出的inv_tran.sp文件，结果如图4.10所示。
（10）加载包含文件：
由于不同的流程有不同特性，在模拟之前，必须要引入MOS组件的模拟文件，此模拟文件内有包括电容电阻系数等数据，以供T-Spice模拟之用。
本范例是引用1.25um的CMOS流程组件模型文件“m12_125.md”。
将鼠标移至主要电路之前，选择Edit---InsertCommand命令或
，打开T-SpiceCommandTool对话框，在左边的列表中选择Files选项。
此时在右边窗口将出现4个按钮，可直接单击Include按钮，也可展开左侧列表中的Files选项，如图4.11所示，并选择Includefile选项。
图4.10输出成SPICE文件
选择Includefile选项之后，对话框将如图4.12所示，此时单击Browse按钮在目录窗口中先找到..\Tnnner\TSpice70\models\目录，接着选取模型文件m12_125.md,在Includefile文本框中将出现..\Tanner\TSpice70\models\ml2_l25.md文件。
再单击InsertCommand按钮，则会出现默认的以红色字开头的“.include`C:
\Tanner\TSpice70\models\m12_125.md’”，如图4.13所示。
图4.11文件设定
图4.12包含文件设定
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图4.13包含文件设定结果
（11）分析设定：
此范例为反相器的瞬时分析，必须下瞬时分析指令，将鼠标移至文件尾，选择Edit---InsertCommand命令。
打开T-SpiceCommandTool对话框，在左边的列表框中选择Analysis选项，右边出现8个选项，可直接选取瞬时分析按钮Transient,也可展开左边列表框中的Analysis选项，如图4.14所示，并选择其中的Transient选项。
图4.14分析设定
单击Transient按钮之后，对话框将如图4.15所示。
在此将设定模式，并设定其时间间隔与分析时间范围，此处将模拟时间间隔设定为1ns，总模拟时间则为400ns。
首先在Modes选项组中选中Standard（fromDCop.point）单选按钮，在右边出现的MaximumTime文本框中输入“In”，在Simulation文本框中输入“400n”，在Methods选项组中选中StandardBDF单选按钮。
单击InsertCommand按钮后，则会出现默认的以红色字开头的“.tran/op1n400nmethod=bdf”，如图4.16所示。
图4.15瞬时分析设定40
图4.16瞬时分析设定结果
（12）输出设定：
观察瞬时分析结果，要设定观察瞬时分析结果为哪些节点的电压或电源，在此要观察的是输入节点IN与输出节点OUT的电压模拟结果。
将鼠标移至文件尾，选择Edit---InsertCommand,.在出现对话框的列表框中，选择Output,右边出现7个选项，可直接单击Transientresults按钮，亦可展开左侧列表框的Output，如图4.17所示，选择Transientresults选项。
图4.17输出设定
单击Transientresults按钮之后，如图4.18所示，在右边出现的Plottype下拉列表中选择Voltage:
选项，在Nodename文本框输入输入节点名称“IN”，注意大小写需与组件所接的节点名称完全一致，单击Add按钮。
再回到Nodename文本框输入输出节点名称"
OUT"
单击Add按钮。
最后单击InsertCommand按钮，则会出现内定以红色字开头的“.printtranv（IN）v（OUT）”，如图4.19所示。
图4.18瞬时结果输出设定41
图4.19设定结果
（13）进行模拟：
选择Simulate---StartSimulation命令，或单击命令，打开RunSimulation对话框，如图4.20所示，单击StartSimulation按钮，则会出现模拟结果的报告“SimulationStatus”,如图4.21所示，并会自动打开W-Editor窗口来观看模拟波形图。
图4.20RunSimulation对话框
（14）观看结果：
可在T-Spice环境下打开模拟结果“inv_tran.out”报告文件，如图4.22所示。
瞬时分析结果的输出格式为第一行列出时间，第二行与第三行分别列出各时间对应的节点电压值v（IN）与v（OUT）。
图4.21模拟状态窗口
也可以在W-Edit中观看模拟结果“inv_tran.out”的图形显示，选择工具图样来分离v（IN）曲线与v（OUT）图样，如图4.23所示。
上面的曲线为输出电压对时间的图，下面的曲线为输入电压对时间的图。
注意，横坐标都是时间（ns），纵坐标都是电压（V）。
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图4.22模拟结果报告文件
图4.23在W-Edit中观看模拟结果
（15）分析结果：
将模拟结果作分析，验证反相器模拟结果是否正确。
时间10一110ns的输入数据为1，如图4.23所示，反相结果应为0,即代表v（OUT）=0。
从模拟结果来看，时间10-110ns的输出电压结果是正确的。
时间120-200ns的输入数据为0,反相结果应为1，即代表v（OUT）=1。
从模拟结果来看，如图4.23所示，时间120-200ns的输出电压结果是正确的。
（16）时间分析：
反相器的瞬时分析除了可以由波形看出其输入随时间变化造成的输出变化以外，还可以运用measure指令计算出信号的延迟或上升与下降时间。
在此先分析一下输出电压v（OUT）的下降时间，输出电压的计算方式为从最大稳定电压的90%降到最大稳定电压的10%所花的时间，本范例中最大稳定电压为5V,故最大稳定电压的90%为4.5V,而最大电压的10%为0.5V,本范例选取第二个下降波形来进行计算。
在inv_tran.sp中加入measure指令，方法为：
选择Edit---InsertCommand命令，打开T-SpiceCommandTool对话框，选择左边列表框中的Output选项，右边出现7个选项，可直接单击Measure按钮，出现的对话框如图4.24所示。
图4.24时间分析
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在右边出现的Analysistype下拉列表中选择Transient选项，在Measurementresultname文本框中输入分析的项目名称“falltime”，在Measurementtype下拉列表中选择的计算方式为Difference。
在Trigger选项组中选择Whensignal单选按钮，设定当信号v（OUT）的第二个下降波形从4.5V时开始计算，即在Whensignal单选按钮后的文本框中输入“v（OUT）”，在on下拉列表中选择fall选项，在crossesvalue文本框中输入“4.5”，在number下拉列表中选择2选项。
在Target选项组设定信号v（OUT）的第二个下降波形的0.5V为下降时间计算的截止处，即在Whensignal单选按钮后面的文本框中输入“v（OUT）”，在on下拉列表中选择fall选项，在crossesvalue文本框中输入“0.5”，在number下拉列表中选择2选项。
最后单击InsertCommand按钮，则会出现默认的以红色字开头的“.measuretrapfalltimetrigv（OUT）va1=4.5fall=2targv（OUT）val=0.5fall=2”，如图4.25所示。
图4.25时间分析设定结果
（17）进行模拟：
选择Simulate---StartSimulation命令，或单击按钮，打开RunSimulation对话框，单击StartSimulation按钮，则会出现模拟结果的报告“SimulationStatus”，并会自动打开W-Editor窗口来观看模拟波形图。
（18）观看时间分析结果：
在T-Spice环境下打开模拟结果inv_tran.out报告文件观看下降时间的计算结果，如图4.26所示。
图4.26时间分析结果报告文件
从报告文件中可以看到Trigger的时间在2.0338e-7s,而Target时间为2.0509e-7s,其间的差即下降时间Falltime为1.7102e-9s。
反相器直流分析的详细步骤
（1）打开S-Edit程序：
依照第2章或第3章的方式打开S-Edit程序，S-Edit会自动将工文件命名为File0．sdb，并显示在窗口的标题栏上，如图5.1所示。
图5.1S-Edit标题栏
（2）环境设定：
S-Edit默认的工作环境是黑底白线，但可以像第2章的步骤来设定自己喜欢的颜色。
（3）另存新文件：
选择File---SaveAs命令，打开“另存为”对话框，在“保存在”列表框中选取保存的目录，在“文件名”文本框中输入新文件的名称，如Ex4。
由于在本章中所使用的电路需要一个反相器及其电源，读者可自行绘制如第3章所示的反相器电路，或从文件Ex2复制反相器的模块到Ex4文件，再对加入的工作电源做适当的修改即可，如下面的步骤所示。
将inv模块从Ex2文件中复制至Ex4文件的方法可参考第4章的相关内容。
（5）打开inv模块：
由于步骤（4）的复制模块的动作，只是在Ex4文件中增加了inv模块（还有inv引用到的Vdd,Gnd,MOSFET_N与MOSFET_P模块），而Ex4依旧在Module0编辑环境下，所以要打开并编辑inv模块，必须选择Module---Open命令，之后打开Ex4文件中的inv模块。
（6）加入工作电源：
确定inv模块在电路设计模式（.SchematicMode），再选择Module---SymbolBrowser命令，打开SymbolBrowser对话框，在Library列表框中选择spice组件库，其内含模块出现在Modules列表框中，其中有很多种电压源符号，选取出直流电压源Source_v_de作为此电路的工作电压源。
直流电压源Source_v_dc符号有正（十）端与负
（一）端。
在inv模块编辑窗口中将直流电压源Source_v_dc符号的正（+）
端接vdd，将直流电压源Source_v_dc符号的负（-）端接Gnd，连接的结果如图5.2所示。
（7）加入输入信号：
在此范例输入信号源也选用直流电压源Source_v_dc,可以通
过选择Module---Instance命令引用Source_v_dc模块，也可以选择编辑窗日内的
Source_v_dc符号使之变为红色，再选择Edit---Duplicate命令复制一个Source_v_dc符号作为反相器输入信号，将直流电压源Source_v_dc符号的正（+）端接输入端口IN,将
直流电压源Source_v_dc符号的负（-）端接Gnd,编辑完成的画面如图5.3所示。
图5.2加入工作电源
图5.3加入输入信号
（8）更改模块名称：
因在本章中是利用反相器电路来学习使用T-Spice的直流分析功能，后面还需要将该电路应用在其他种分析中，为了避免以后文件混杂状态，故将原本的模块名称inv改换成invdc。
sname文本框中输入"
invdc”，如图5.4所示，之后单击OK按钮。
图5.4更改模块名称
（9）编辑Sourcevdc对象：
invdc模块有两个直流电压源Sourcevdc符号，为了便于区别它们，可利用编辑对象更改其引用名称与SPICE输出形式。
选取在Vdd与Gnd之间的Sourcevdc符号使之变为红色，选择Edit---EditObject命令，打开EditInstanceofModuleSourcevdc对话框，将Sourcevdc符号引用名称Instancename更改为vvdd，再将Properties选项组中的SPICEOUTPUT文本框中的内容“V#”改为“${instance}”，如图5.5所示，即SPICEOUTPUT文本框中的内容变为“${instance}%（pos）%{neg}${V}’’。
要注意，其中的V为默认值5.0。
做了这些修改后SPICE输出形式会是vvddVddGnd5.0。
图5.5编辑Sourcevdc对象
再选取在IN与Gnd之间的Source_vdc符号使之变成红色，再选择Edit---EditObject命令，打开EditInstanceofModuleSourcevdc对话框，将Sourcevdc符号引用名称Instancename更改为“vin"
再将Properties选项组中的SPICEOUTPUT文本框中的内容“v#”改为“${instance}”，如图5.6所示，即SPICEOUTPUT文本框中的内容变为“${instance）%{pos）%{neg}${V}”。
要注意其中的V也己改为1.0。
做了这些修改后SPICE输出形式会是vinINGnd1.0。
编辑对象后的结果如图5.7所示，其中的工作电压源为5.0V的直流电压源，输入信号为1.0V的直流电压源。
图5.6编辑Sourcevdc对象
图5.7编辑结果
（10）输出成SPICE文件：
要将设计好的S-Edit电路图借助T-Spice软件分析并模拟此电路的性质，需要先将电路图转换成SPICE格式。
进行此操作共有两种方法，第一种方法是单击S-Edit右方的按钮，则会自动输出成SPICE文件并打开T-Spice软件;
第二种方法则是选择File---Export命令输出文件，再打开T-Spice程序，执行在..\Tanner\Tspice70目录下的wintsp32.exe文件，或选择“开始”---“程序”---TannerEDA---T-SpiceProv7.0---T-Spice命令，即可打开T-Spice程序，再打开从Ex4的invdc模块输出的invdc.sp文件，结果如图5.8所示
图5.8输出成SPICE文件
（9）加载包含文件：
由于不同的流程有不同特性，在模拟之前，必须要引入MOS组件的模型文件，此模型文件包括电容电阻系数等数据，以供T-Spice模拟之用。
在这里引用1.25um的CMOS流程组件模型文件m12_125.md。
将鼠标移至主要电路之前，选择Edit---InsertCommand命令，在出现的对话框左侧的列表框中选择Files选项，此时在右边选项组将出现4个按钮，可直接单击Include按钮，或展开左侧列表框中的Files选项并选择Includefile选项，具体如图5.9所示，此时单击Browse按钮，在出现的对话框中先找到..\Tanner\TSpice70\models\目录，接着选取模型文件m12_125.md,则在Includefile选项组内将出现..\Tanner\TSpice70\models\ml2_125.md。
再单击InsertCommand按钮，则会出现默认以红色字开头的“.include'
C:
\Tanner\TSpice70\models\ml2_125.md'
”，如图5.10所示。
图5.9包含文件设定
图5.10包含文件设定结果
（12）分析设定：
由于本章是反相器的直流分析，模拟反相器的转换曲线，在这里模拟输入电压vin从0V变动到5V时（以0.02V线性增加），输出电压对应于输入电压变动的情况。
将鼠标移至文件尾，选择Edit---InsertCommand命令，在出现的对话框的列表框中，选择Analysis选顶，右边会出现8个按钮，选择Analysis选项下的DCtransfersweep选项，单击右侧的Sweep1按钮，扫开Sweep对话框，如图5.11所示。
在Sweeptype下拉列表中选择Linaer选项，在Parametertype下拉列表中选择Source选项，在Sourcename文本框中输入“vin”，在Start文本框中输入“0”，在Stop文本框中输入“5.0”，在Increment文本框中输入“0.02”，先单击Accept按钮，再单击InsertCommand按钮则会出现默认以红色字开头的“.dclinsourcevin05.00.02”，如图5.12所示。
图5.11vin电源Sweep设定
图5.12vin电源Sweep设定结果
（13）输出设定：
在此要观察的是输出节点OUT电压v（OUT）对vin电压做图的模拟结果。
将鼠标移至文件尾，选择Edit---InsertCommand命令，在出现的对话框的左侧的列表框中选择Output选
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