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2024年4月15日发(作者：gcc编译器官网下载教程)
集成电路_Spice,Spectre仿真总结
Designers-Guide to Spice and Spectre 1995 USA Designers-Guide to Spice a
nd Spectre — Ken Kundert 11.1 绪论 1. 为什么要读这本书 ① 该书是介于算法
和教你如何操作软件之间的一本书可以帮助你更好的使用Simulator的设
置。 ② Simulator仿出的结果可靠不精确不是否收敛应该如何处理如何设
置 ③ 读完这本书你应该会 1 Simulator如何计算结果 2 Simulator会产生何种错
误如何识别 3 如何提高仿真精度 4 如何克服不收敛的情况 5 对于一些特殊电路
会产生什么错误如何识别 6 明白仿真器里设置convergenceerror control的一些
重要参数 7 能知道仿真器的错误信息出在什么地方如何解决 2. 电路仿真软件的
发展历史 ① 直接方法求出电路的微分方程组用数值积分方法差分化然后用牛顿
迭代法求解非线性代数方程组。⇒是最准确可靠最通用的方
法 ② Explicit integration methods ⇒方法问题很多 ③ relaxiton methods ⇒方
法问题很多 3. Spice Options ① Global Options: Abstol控制电流默认为
1pA Vntol控制电压默认为1uV Reltol相对误差对于牛顿收敛准则和截断误差准
则同时起作用默认10-3对于重要电路这个应该设置小一些比如说10-5或者
10-6Gmin防止非线性器件关断后的浮空节点默认为
10-12 Ω-1LimptsPivrelPivtol无用处 ② DC Analysis Options: ltl1DC工作点最
大牛顿迭代次数默认100 ltl2DC Sweep最大牛顿迭代次数默认
50 ltl6Source Stepping的最大步长数 增加以上3个值可以增加DC牛顿迭代收
敛但是会降低速
度。 ③ Transient Analysis Options: 1Designers-Guide to Spice and Spectre 1
995 USA maxnnprednQtQtTrtolreltolQChgtolα−lt⋅⋅⋅ Chgtol控制LTE见上面式
子 ltl3瞬态过程最小牛顿迭代次数默认为4 ltl4瞬态过程最大牛顿迭代次数默认
为10 ltl5整个瞬态过程总的牛顿迭代次数的最大值默认为5000 lvltim设置时间
步长控制算法。lvltim1不使用LTE控制步长lvltim2使用LTE控制步长。默认为
2 MaxordGear的阶数默认2最高6。建议不要使用高阶Gear方法。 Method
可选择Trapezoidal和Gear Tmax默认TmaxTstop−Tstart/50同时Tmax不超
过最短传输线的延迟时间。 这个参数一般应该设小一些具体如何设置看本文的
傅利叶分析一章。 Tstep对傅利叶分析有影响。对结果波形有影响。 Trtol默认
为7不允许变小只能不变或者变大。见本文瞬态分析一章。 UicUic0spice默认
相当于skipdcnospectre默认仿真器计算DC工作点当有接地电感时这个会导致
电感中大电流和瞬态初始的大电压。 Uic1相当于skipdcyes不计算工作点按照
规定设置工作点。这个的一般问题是会导致初始不连续。 增加ltl4可以帮助瞬态
牛顿迭代过程的收敛。 4. Spectre Options ① Global Options: Approx 允许
Cadence对器件的模型公式做小的近似可以加快仿真速度 Diagnose 可以帮助
诊断电路默认是关闭的。因此可以显示仿真过程中的一些不寻常的事件帮助收
敛。推荐打开。 Gmin 防止非线性器件关断后的浮空节点默认为
10-12 Ω-1Homotopy 使用连续性方法计算DC工作点或者瞬态仿真的初始值。
可以选择nonegminsourceptrandptranall。默认值是all也就是使用任何可以选
择的方法实现收敛。一般all是最好的所以这个选项不要动。iabstolvabstol 控制
电压和电流和spice一样。 Reltol 通用误差控制非常的常用和重要。 limit 帮助
牛顿迭代收敛的辅助算法。可选择devdeltalog。默认是dev即指定限制的是
device。这个一般不要动。 Macromodels 默认是no。当仿真宏模型时选择yes
可以帮助收敛可以容忍宏模型仿真中出现的一些不连续和怪异的事
情。 Opptcheck 检查电路中每个器件的一些参数和电压电流是否超过允许范围
会报warning。 2 Designers-Guide to Spice and Spectre 1995 USA Pivabs 控
制Jacobian距阵的一个量。默认值为0。 Pivotdc 控制Jacobian距阵的一个量
默认是disable。 Pivrel 控制Jacobian距阵的一个量默认是10-3。 rforce 用在
nodesetsnodeforcesinitial conditions时候。如果rforce的出现引起初始偏置不
准确那么可以减小rforce。 注在nodesetsnodeforcesinitial conditions情况下都
要使用rforce进行偏置。 ② DC Analysis Options: Check 检查器件的工作参数
是否超出soft limits的范围和opptcheck基本相同的作用 spectre中的一个新概
念类似与tran中的initial conditon强制限定节点电压或者支路电流。目的是给出
一个独立的解因此该解一般是不平衡的。有4个选项nonenodedevall默认是
none也就是不强制限定任何节点电压和支路电流电路的工作点完全由求解方程
得到。 forcenone 不强制限定任何节点电压和支路电流。 forcenode 采用
Initial conditon中设置的值强制限定节点电压和支路电流。 forcedev 采用device
中设置的值强制限定节点电压和支路电流。比如说电容初始电压和电感初始电
流。 forceall 同时采用Initial conditon中和device中设置的值强制限定节点电压
和支路电流。 force 这里会有一个问题当选择forceall的时候Initial conditon中
和device中设置的值会不会冲突比如说电容电压和节点电压。 实验结果是
spectre会报warning说两个值不一致然后忽略掉Initial conditon而采用device
中设置的值。 homotopy DC中的homotopy会覆盖Global中的homotopy但作
用是一样的。 Maxiters DC分析中牛顿迭代的最大次数默认150一般不需要
改。 Maxsteps DC分析中当采用homotopy时最大步长数默认10000不需要修
改。 Readforce 采用文件的形式定义nodeforce。可以手动定义也可以采用
spectre仿真出的文件。 Readns 采用文件的形式定义nodesets。可以手动定义
也可以采用spectre仿真出的文件。 Restart 默认值是restartyes但当需要进行
一系列仿真比如说acdctran等的时候restartno会有用处。一般不要动这个选项。
不管是设置restartyes还是nospectre都照样计算初始的工作点唯一不同的是牛
顿迭代的初始 3Designers-Guide to Spice and Spectre 1995 USA 起点不一样
罢了。 注restart和prevoppointacxfspstbzp等skipdctran是不一样的。ac仿真
中的prevoppointyes表示强制不进行初始dc工作点计算直接采用前面某个仿真
的最后结果作为ac的初始工作点。tran仿真中的skipdcyes表示强制不进行初
始dc工作点计算直接采用给定的initial condition作为初始工作点没有给定
initial condition的认为是0。而restartyesno只是影响牛顿迭代的初始起点的取
法spectre还是照样计算初始的dc工作点。 write dc分析牛顿迭代的初始点存
储initial guess writefinal dc分析牛顿迭代的最终值存储final value 注DC分析
的write和write final的文件可以作为
readnsreadforcereadic使用。 ③ Transient Analysis Options Cmin 指定每个节
点的最小电容默认值为0。但当出现收敛问题时候可以把Cmin设为1fF左右帮
助收敛。 Errpreset 可以选择conservativemoderateliberal。详细说明见后面。 和
dc中的force功能相似用于tran中。有4个选项dcnodedevall默认是all这个
和dc中的force默认是none是不一样的。 Icdc 求解dc的值作为Ic也就是不
采用用户设置的初始值 Icnode 采用Initial conditon中设置的值作为初始
值 Icdev 采用device中设置的值作为初始值。比如说电容初始电压和电感初始
电流。 Icall 同时采用Initial conditon中和device中设置的值作为初始值。 Ic 这
里会有一个问题当选择Icall也就是默认状态的时候Initial conditon中和device
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