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武汉大学电工电子实验教学示范中心

集成电路设计实验实验报告

电子信息学院 学院 电子信息工程 专业 2014 年 6 月 5 日 实验名称 姓名 江燕婷 电路仿真与分析实验（HSpice） 年级 2011级 学号 2011301200025 指导教师 成绩 曹华伟 一、预习部分 1． 实验目的（预期成果） 2． 实验基本原理（概要） 3． 主要仪器设备（实验条件，含必要的元器件、工具） 一、实验目的 1.熟悉Spice 编程语言和文件格式； 2.通过实验掌握Hspice 软件的基本用法； 3.通过实验了解线性CMOS 放大器的设计与仿真。 二、实验原理 1. HSpice 包含的元器件种类有：电阻、电容、电感、半导体二极管、双极型晶体管、 结型场效应晶体管、MOS 场效应晶体管、砷化镓场效应管和可控硅器件等以及电源、子电路等，HSpice 输入文件为网表文件.sp、模型.inc 和库文件.lib，用户通过在.sp 文件中定义其仿真电路及仿真条件。仿真输出文件有运行状态文件.st0、输出列表文件.lis、瞬态分析文件.tr#、直流分析文件.sw#、交流分析文件.ac#、测量输出文件.m#等，分析数据文件都可以用来显示波形。 2. 元器件使用.MODEL 语句描述模型参数值。模型语句的语句格式为: .MODEL MODELNAME MODELTYPE (PARANAMEl=VALl PARANAME2=PVAL2 ... 其中MODELNAME 是模型名，它与器件描述语句中的模型名相对应。允许多个器件使用同一组模型参数。TYPE 为元器件模型类型, 模型参数值由参数名和参数值给出。 3. Hspice仿真流程如下图所示。 图1 1

三. 实验设备与软件平台 微型计算机，Synopsys Hspice。 二、实验操作部分 1． 实验数据、表格及数据处理（综合结果概要、仿真波形图、时序分析结果、signalTAPII 结果等） 2． 实验操作过程（可用图表示） 3． 结论 四. 实验内容 1. 设计一个由NMOS 和PMOS 管组成的CMOS 反相器电路，对所设计CMOS 反相器进行瞬态仿真； 2. 设计一个CMOS 线型放大器电路，对所设计CMOS 线型放大器进行仿真。 五. 实验步骤 1．CMOS 反相器仿真实验 （1）在Windows平台下找到Hspice软件所在目录， C:\\ - synopsys - Hspice2005.03，在Hspice2005.03文件夹中新建文本文档，编辑CMOS 反相器仿真程序并保存为test1.sp文件。 （2）启动hspice_mt，点击菜单File - Simulate运行仿真，保存输入输出文件。 图2 图3 使用文本编辑器查看test1.lis 和test1.st0文件并分析这两个文件，查看仿真结果。 （3）启动AvanWaves W-2005.03，在AvanWaves 程序主窗口中，点击菜单Design->Open-> 选择test1.sp文件->OK->出现\Browser\窗口。在\Browser\窗口中，选择“Transient: Invertertran circuit”，在“Types”中选择“Voltages”， 在“Curves”中双击“v(in”和“v(out”，则AvanWaves 程序主窗口中出现相应电压波形，点击“Close”关闭\窗口。 图4 2

可以看到输出与输入信号相反。 2．CMOS线性放大器仿真实验 （1）C:\\ - synopsys - Hspice2005.03，在Hspice2005.03文件夹中新建文本文档，编辑CMOS 线性放大器仿真程序并保存为test2.sp文件。 （2）启动hspice_mt，点击菜单File - Simulate运行仿真，保存输入输出文件。使用文本编辑器查看test2.lis 和test2.st0文件并分析这两个文件，查看仿真结果。 （3）启动AvanWaves W-2005.03，在AvanWaves 程序主窗口中，点击菜单Design->Open-> 选择test2.sp文件->OK->出现\Browser\窗口。在\Browser\窗口中，选择“Transient: Invertertran circuit”，在“Types”中选择“Voltages”， 在“Curves”中双击“v(in”观察输入电压波形，如下图所示。 图5 （4）在波形浏览区点击菜单Panels – Add添加两个波形显示窗口，然后在“Curves”中继续双击 “v(in1”、“v(in2”，可在主窗口中同时观察v(in、v(in1、v(in2的波形对比，如下图所示。 图6 （5）与上述步骤相同，在“Curves”中双击“v(in”，“v(clamp” “v(in1”然后在主窗口中同时观察波形如下图所示。 图7 3