清华大学Hspice电路仿真教程：MOS管模型详解

Hspice电路仿真是集成电路设计过程中的重要环节，它在清华大学微电子学研究所的讲义中被详细介绍。该讲义涵盖了IC设计的全面流程，从功能定义、行为设计到最终的版图设计与验证。Hspice的主要应用在于电路级仿真，它采用数值方法对电路进行DC、AC和瞬态分析，依赖于各种电路元件模型的准确性。 模型描述是Hspice仿真的核心内容，包括元件类型及其参数。最常用的模型是MOS管模型，模型描述语句通过.MODEL命令提供参数，如电阻器和电容器等简单元件的参数以及MOSFET等复杂元件的特性参数。这些参数的集合根据元件类型有所不同，但同一模型下不同元件的参数值可以有所差异，以适应具体电路的需求。 Hspice输入网单的结构非常关键，它包含以下几个部分： 1. `.title`：文件标题，用于标识文件的目的或内容。 2. `.options`：设置模拟选项，如分析类型（如直流分析、交流分析或频率扫描）和输出格式。 3. `.analysis`：分析声明，指定模拟类型。 4. `.print`、`.plot`、`.graph`、`.probe`：用于输出结果的指令，控制数据的可视化和存储。 5. `Sources`（I或V）：定义激励源，如电压源或电流源。 6. `netlist`：电路的网络列表，描述元件之间的连接关系。 7. `.lib`：引用外部元件库，扩展可用的元件模型。 8. `.model`：包含器件模型描述，详细说明每个元件的特性和参数。 9. `.end`：文件结束标记。 例如，讲义中的例1（见RC_low_pass_filter.sp文件）展示了如何编写一个简单的Hspice网单，用以创建一个低通滤波器电路。标题部分定义了文件主题，`.options`设置了模拟条件，分析类型为后处理（`.post`），后续的`.title`和`.analysis`语句指导Hspice进行模拟，`.print`指令用于输出结果，而`.model`则定义了所需的RC元件模型。 通过学习Hspice电路仿真，设计者能够精细地调整电路参数，评估功耗、延迟等性能指标，确保设计的电路满足预期功能和性能要求。整个IC设计流程中的电路仿真是一个迭代过程，通过不断优化模型、仿真和验证，最终实现高效、精确的设计。