Hspice应用讲解文档格式.docx
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N
Y
N
Hspice输出文件类型如下表：
输出文件类型
扩展名
列表输出，其内容包括仿真所用的名字和版本；
Meta-Software单元信息；
输入文件名；
使用者名；
注册资料；
拷贝的输入网点文件；
节点计算；
操作点参数；
每个source和sub-circuit的电压降，电流，功耗的详细情况；
由.PLOT语句产生低分辩率图表；
.PRINT语句结果；
.OPTIONS语句结果。
.lis，或使用者指定
瞬态分析结果，它包含瞬态分析的资料结果，是在输入文件同时有.TRAN和.OPTIONPOST语句时产生的一个分析记录文件。
.tr#+
瞬态分析测量结果，它是.MEASURETRAN语句分析结果。
.mt#
DC分析结果，包含其使用的步长或在.DC语句中定义的扫描频率下的分析结果，包括噪声，失真或网络分析。
.sw#+
DC分析测量结果，它是.MEASUREDC语句分析结果。
.ms#
AC分析结果，包含一个频率功能的输出变量列表，符合其后的.AC语句的使用者规格。
.ac#+
AC分析测量结果，它是.MEASUREAC语句分析结果。
.ma#
硬拷贝图表资料〔从meta.cfgPRTDEFAULT〕
.gr#++
数字输出，包含从U单元A2D转换选项得到的转换数字数据。
.a2d
FFT分析图表数据，包含显示FFT分析波形的图表数据。
.ft#+++
分支电路交叉列表，它说明了在符合分支电路定义下调用的分支电路节点名。
.pa#
输出情况，包含运行时间结果：
每个CPU状态的开始和完毕时间；
废弃的选择项设置警告；
预先检查注册资料，输入语法，模型和电路拓扑结构的情况；
对困难电路使用的Hspice收敛方法。
.st#
操作点节点电压〔初始状态〕，对于.SAVE语句。
.ic
注意：
#表任一扫描编号或硬拷贝文件编号。
+只有在使用.POST语句产生图表数据才会生成。
++需要.GRAPH语句或在meta.cfg文件中有一文件输出指针。
在PC版的
Hspice中此文件不能产生。
+++只有在使用.FFT语句才会生成。
Hspice根本组件描述：
在如下描述中，“[]〞内的域为可选项，其余的域为必须的；
name1，name2为可选的字符串，字符串最多可有八个字符〔包括首字符〕，但其中不能出现分隔符〔如空格，等号，逗号等〕。
1．电阻：
RnameN1N2value[TC=TC1[，TC2]]
R为关键词，N1，N2为与电阻相连的两节点的节点号，电阻值可为正值或负值，其单位为欧姆。
TC1，TC2为电阻的温度系数，电阻值按下式随温度而变化：
R〔T〕=R〔TD〕·
〔1+TC1·
〔T-TD〕+TC2·
〔T-TD〕2〕
当两可选参数TC1，TC2未给出时，程序将自动赋零。
T0为标称温度，可由.OPTIONS控制语句进展修改。
2．电容：
ameN+N-[PLOY]value[C1[C2…]][IC=v]
C为关键词，N+，N-表电容的正负节点，可选项PLOY表示该电容是一个随电压变化的非线性电容，其值可由下式求得：
C〔V〕=value+C1·
V+C2·
V2+…+·
Vn，其中n≤20。
[IC=]项为初始条件项，其作用将视瞬态分析语句中是否有UIC〔UseInitialCondition〕关键词而不同：
假如瞬态分析语句中有UIC项，如此进展瞬态分析时，将以IC项所给值作为该组件的瞬态分析初始条件。
3．电感：
LnameN+N-[PLOY]value[L1[L2…]][IC=i]
L为关键词，N+，N-表电感的正负节点，电流从正节点流到负节点。
可选项PLOY表示该电感是一个随电流变化的非线性电感，其值可由下式求得：
L〔V〕=value+L1·
I+L2·
I2+…+Ln·
In，其中n≤20。
4．互感：
Kname1Lname2Lname3value
K为关键词，Lname2和Lname3为两个耦合电感名，耦合系数的取值X围为大于0小于1，每个电感的第一个节点作为同名端。
5．传输线：
TnameN1N2N3N4Z0=valueTD=val2[F=freq[NL=nlen]]+[IC=v1，i1，v2，i2]
T为关键词，N1，N2是埠1的两个节点，N3，N4是埠2的两个节点。
Z0为特性阻抗值，TD为传输延迟值，F为频率，NL相当于在频率F时传输线波长的归一化电学长度。
如指定F而省去NL，如此NL缺省值为0.25。
传输线的传输延迟值必须以如下两种方法中的一种输入：
1〕.直接给出TD值；
2〕.由F和NL两项求出，即TD=NL/F。
v1，i1，v2，i2分别为埠1和端口2的电压，电流的初始值。
6．线性和非线性受控源：
Hspice包含四种线性和四种非线性受控源，它们分别为：
．线性电压控制电流源：
I=G·
V，GnameN+N-NC+NC-value
．线性电压控制电压源：
V=E·
V，EnameN+N-NC+NC-value
．线性电流控制电流源：
I=F·
I，FnameN+N-Vnamevalue
．线性电流控制电压源：
V=H·
I，HnameN+N-Vnamevalue
G，E，F，H分别为跨导，电压增益，电流增益和互阻因子。
N+，N-分别为受控
源的正负节点，NC+，NC-分别为控制电压源的正负节点，Vname为控制电流所流
过的电压源的名称，语句中的value值分别为各受控对应的跨导值，电压增益值，电流增益值和互阻因子值。
Hspice允许以一组多项式系数来描述非线性受控源，并且控制变量可以是多维的，维数与系数的数目没有限制，但系数的意义随维数的不同而改变。
其语句格式为：
．非线性电压控制电流源：
Gname n+ n- POLY〔nd〕nc1+ nc1-…nd+
nd- P0[P1…][IC=控制电压初值]
．非线性电压控制电压源：
Ename n+ n- POLY〔nd〕nc1+ nc1-…nd+
．非线性电流控制电流源：
Ｆname n+ n- POLY〔nd〕Vname1…Vnamend
P0[P1…][IC=控制电压初值]
．非线性电流控制电压源：
Ｈname n+ n- POLY〔nd〕Vname1…Vnamend
n+，n-为受控源的正负节点，POLY为非线性受控源关键词，nd为控制变量维数，nc1+，nc1-…nd+，nd-分别为nd个控制电压源的正负节点，Vname1…Vnamend分别为nd个控制电流所流过的电压源的名称，P0，P1…是多项式的系数。
初始条件IC项给出受控源的初始条件，计算时将先使控制变量取IC项所给值，求电路的直流工作点；
收敛后继续迭代，再求出控制变量的最终准确解。
假如不给IC项，如此控制变量的初始值为零。
以电压控制电压源为例，如控制电压为一维的，如此受控电压为：
V〔VX〕=P0+P1VX+P2VX2+P3VX3+…+PnVXn；
如控制电压为二维的，如此受控电压为：
V〔VX，Vy〕=P0+P1VX+P2Vy+P3VX2+P4VXVy+P5Vy2+P6VX3+P7VX2Vy+P8VXVy2+P9Vy3+…
如控制电压为三维的，如此受控电压为：
7．独立电压源和电流源：
VnameN+N-[[DC]value][ACmagval[phaseval]]
+[PULSE〔v1v2[td[tr[tf[pw[per]]]]]〕]
or[SIN〔vova[freq[td[kd]]]〕]
or[EXP〔v1v2[td1[t1[td2[t2]]]]〕]
or[PWL〔t1v1t2v2…tnvn〕]
or[SFFM〔vovafreq[mdi[fs]]〕]
or[AM〔vovafreq[fs[td]]〕]
或InameN+N-[[DC]value][ACmagval[phaseval]]
+[PULSE〔i1i2[td[tr[tf[pw[per]]]]]〕]
or[SIN〔ioia[freq[td[kd]]]〕]
or[EXP〔i1i2[td1[t1[td2[t2]]]]〕]
or[PWL〔t1i1t2i2…tnin〕]
or[SFFM〔ioiafreq[mdi[fs]]〕]
or[AM〔ioiafreq[fs[td]]〕]
V和I为独立电压源和电流源的关键词，N+和N-为电源的正负节点，这里规定电
流源的方向是从正节点经电源内部流向负节点。
一个独立源，可以同时给出三种分析类型的信号源值，上面第一个选择项为电源
的直流值，第二个选择项为交流资料，第三个选择项为瞬态资料。
程序在作不同
的分析时，将取相应的信号源资料。
假如作直流分析，取直流常数值；
假如作交流分
析，独立源被视为由振幅和相位所描述的正弦小信号〔频率即为交流分析频率〕；
当作瞬态分析时，如此用随时间变化的瞬态资料〔也可能是常数〕；
直流和瞬态分析
可用同一值描述，如值随时间变化，如此取t=0的值作直流分析。
DC为直流信号的关键词，如直流值为零也可省略不写。
模拟时可用零值电压源表
电流表，因每个电压源和电流值都将被打印。
AC为交流信号的关键词，交流信号的振幅和相位的缺省值分别为“1〞和“0〞。
当电路中只有一个交流信号输入时，交流信号的振幅通常设为1，以便求得电路的
增益。
注意，Hspice中相位的单位为度。
瞬态分析所需的信号源的值是随时间而变化的，随时间变化的关系可以是如下六
种形式之一：
．脉冲信号源：
PULSE〔val1val2tdtrtfpwper〕
脉冲信号参数的意义与其缺省值如表1所示，表中tstep和tstop分别是瞬态分
析的时间步长和时间终值，它们均由.TRAN语句定义。
脉冲信号源一个周期内的信号值由表2决定，中间时间点上的信号值由输入
值的线性插值法求得。
参数
描述
缺省值
单位
val1
初始值
V或A
val2
脉冲值
td
延迟时间
0
s
tr
上升时间
tstep
s
tf
下降时间
pw
脉冲宽度
tstop
per
周期
时间
数值
td
td+tr
Val2
td+tr+pw
td+tr+pw+tf
td+per
表1表2
脉冲信号源的波形如如下图所示：
V
val2
0t
val1
tdtrpwtf
per
．正弦信号源：
SIN〔offampfreqtdkdph〕
正弦信号参数的意义与其缺省值如表1所示，正弦信号源的值由表2决定。
off
直流偏置
amp
幅度
freq
频率
1/tstep
Hz
kd
阻尼因子
1/s
ph
相位延迟
°
〔度〕
表1
数值
0~td
off+amp*SIN〔2*∏*ph/360〕
td~
off+amp*EXP〔td*kd-t〕*SIN{2*∏*[freq*〔t-td〕+ph/360]}
表2
正弦信号源的波形如如下图所示：
amp由kd决定的衰减包络线
off
-amp
tdperper=1/freq
．指数信号源：
EXP〔val1val2td1t1td2t2〕
指数信号参数的意义与其缺省值如表1所示，指数信号源的值由表2决定。
val1
td1
上升延迟时间
t1
上升延迟时间常数
td2
下降延迟时间
td1+tstep
t2
下降延迟时间常数
0~td1
td1~td2
val1+〔val2-val1〕*{1-EXP[〔td1-t〕/t1]}
td2~
val1+〔val2-val1〕*{1-EXP[〔td1-td2〕/t1]}*EXP[〔td2-t〕/t2]
指数信号源的波形如如下图所示：
V
t1t2
td1
td2
．分段线性化信号源：
PWL〔t1val1t2val2…tnvaln〕
t1，t2，…，tn为时间点，val1，val2，…，valn为对应时间点的信号源值，ti和ti+1之间的数值是由vali和vali+1用插值法求得。
分段线性化信号源的波形如如下图所示：
Vval3val4
val1val2val5val6
0t1t2t3t4t5t6t
．调频信号源：
SFFM〔offampfcarmdindfsig〕
调频信号参数的意义与其缺省值如表1所示。
off
amp
载波幅度
fcar
载波频率
1/tstop
1/s
mdind
调制系数
fsig
信号频率
调频信号源的值由下式决定：
value=off+amp*SIN[2*∏*fcar*t+mdind*SIN（2*∏*fsig*t）]
调频信号源的波形如如下图所示：
amp
off
fsigfcar
0t
．调幅信号源：
AM〔ampofffmodfcartd〕
调幅信号参数的意义与其缺省值如表1所示。
fmod
调制频率
调幅信号源的值由下式决定：
value=amp*{off+SIN[2*∏*fmod*〔t-td〕]}*SIN[2*∏*fcar*〔t-td〕]
调幅信号源的波形如如下图所示：
fmod
fcar
tdfcar
8．二极管：
amen+n-modname[area][OFF][IC=icval]
C为关键词，n+，n-是正负节点，modname为模型名，它必须在.MODEL语句中
进展说明。
area为面积因子，为一无量纲的数，表示器件面积与模型语句中定义
的“单位面积〞器件的面积比值，与面积有关的模型参数将乘以或除以这个面积
因子。
OFF项可帮助实现直流收敛，其作用是将器件作截止处理，迭代收敛后再
使器件正常工作，继续迭代求得准确解。
如.TRAN分析语句中有UIC项，那么IC
参数的值icval如此为瞬态分析的初始条件。
9．晶体管：
Qnamencnbne[ns]modname[area][OFF][IC=Vbe，Vce]
Q为关键词，nc，nb，ne分别表晶体管的集电极，基极和发射极，ns表衬底节点，
缺省时如此认为它是接地的。
其余modname，面积因子“area〞，关键词“OFF〞，
初始条件“IC=〞项等的意义如前所述。
10．结型场效应管：
Jnamendngnsmodname[area][OFF][IC=Vds，Vgs]
J为关键词，nd，ng，ns分别表结型场效应管的漏极，栅极和源极节点，其余
各项的意义如前所述。
11．MOS管：
Mnamendngnsnbmodname[L=lval][W=wval]
+[AD=adval][AS=asval][PD=pdval][PS=psval][NRD=nrdval]
+[NRS=nrsval][OFF][IC=Vds，Vgs，Vbs]
M为关键词，nd，ng，ns，nb分别表MOS管的漏极，栅极，源极和衬底节点。
L和W分别为沟道长度和宽度，缺省值为100U。
AD，AS分别为漏极和源极扩散区面积，缺省值为0。
PD，PS分别为漏极和源极扩散区周长，缺省值为0。
NRD，NRS分别为漏极和源极扩散区等效方块面积数目，缺省值为1。
其中，L，W，AD，AS这四个参数均能通过.OPTIONS语句进展修改。
Hspice子电路描述语句：
在Hspice中，可以把电路中重复出现的一样单元定义为“子电路〞，作为“宏模块〞重复调用，从而使Hspice的电路描述更加简洁明了。
子电路与外部电路相联系的节点称为子电路的外部节点，只在子电路内部使用的节点称为子电路的局部节点。
局部节点只在子电路内部有效，因此局部节点的节点号可以与调用该子电路的主电路的节点号一样。
只有接地节点例外，因其无论对于子电路还是对于主电路，它都是接地点或参考节点。
子电路的描述以子电路定义语句开头，然后是一组描述这个子电路的描述语句，最后是完毕语句。
子电路中可以直接调用主电路中描述的模型语句，也可以有自己的模型语句，还可以再定义和调用子电路〔即“嵌套〞〕，但不可出现其它控制语句。
子电路中的模型语句和嵌套子电路都是局部的，即只在子电路内部有效，外部不能调用。
1．子电路定义语句：
．SUBCKTsubnamen1[n2n3…]
subname是用户给予电路起的名字，n1，n2，n3…是子电路的外部节点。
．SUBCKT语句后是一组描述子电路的语句，这些语句可以是根本电路器件描述语句，独立电压源和电流源语句，半导体器件描述语句以与模型语句，还可以是对其他子电路的调用语句，但不能是控制语句。
子电路描述的最后一个语句是完毕语句。
2．完毕语句：
．ENDSsubname
如给出子电路名〔subname〕，就表示完毕subname子电路的描述，否如此表示完毕所有子电路的描述。
3．子电路的调用：
XnameN1[N2N3…]subname
子电路每次被调用时，都需给它赋一个标识符Xname，子电路的标识符必须以字
符X打头。
N1，N2，N3…是主电路的节点，通过它们与子电路相连，因此N1，
N2，N3…必须与子电路的外部节点一一对应。
Hspice的控制语句：
1．分析类型语句：
．直流分析：
．直流分析语句：
．DCvar1start1stop1incr1[var2start2stop2incr2]
或．DCvar1start1stop1incr1[SWEEPvar2typenpstart2
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