集成电路IC设计与仿真指南

"集成电路IC设计与SPICE及Spectre模拟" 集成电路IC是现代电子设备中的核心组件，它们集成了大量的电子元件，如晶体管、电阻、电容等，以实现特定的功能。为了确保这些复杂电路的设计正确无误，工程师们通常会利用电路仿真软件进行分析和验证。"Designers Guide to Spice and Spectre"是一本关于电路仿真工具的指南，由Ken Kundert撰写，并由许建超翻译成中文，提供了深入理解SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）和Spectre仿真器的实用知识。 1.1 绪论 这本书旨在帮助设计师更好地理解和使用电路仿真软件，解决关于仿真结果的可靠性、精确性、收敛性等问题。通过阅读，读者将能够掌握以下技能： 1) 了解仿真器如何计算结果； 2) 识别和处理仿真中的错误； 3) 提高仿真精度； 4) 解决不收敛的问题； 5) 识别并解决特殊电路可能出现的错误； 6) 理解并调整仿真器中的重要参数，如收敛性和误差控制； 7) 能够定位和解决仿真过程中的错误信息。 2. 电路仿真软件的发展历史 电路仿真的方法经历了从直接方法（求解微分方程组）到显式积分方法再到松弛方法的演变。直接方法最为准确但计算量大，显式积分和松弛方法虽然简化了计算，但存在较多问题。 3. SPICE选项 SPICE选项对仿真精度和收敛性有直接影响。全球选项（Global Options）如Abstol（电流绝对误差），Vntol（电压绝对误差）和Reltol（相对误差）控制着模拟的精度。例如，Reltol默认为10^-3，但在关键电路中可能需要设置得更小。Gmin参数用于防止非线性器件关闭后的浮空节点。在直流分析选项中，DC工作点和扫描的最大牛顿迭代次数（如ltl1和ltl2）以及源步进的最大步长数（ltl6）会影响收敛性和速度。瞬态分析选项包括max，n，npred，nQ，tQ，Trtol，reltolQ和Chgtol等，这些参数用于控制时间步长、预测和误差容忍度，从而影响仿真时间和精度。 理解和掌握这些SPICE和Spectre的高级设置是优化集成电路IC设计过程的关键。通过有效的仿真策略，工程师可以确保设计的电路在实际应用中表现良好，减少物理原型制作的次数，从而降低成本并加速产品上市时间。