cadence运放仿真.ppt
2023/7/5,模拟集成电路的设计流程,1.交互式电路图输入2.电路仿真3.版图设计4.版图的验证（DRC LVS）5.寄生参数提取6.后仿真7.流片,全定制,2023/7/5,各种仿真器简介,SPICE:由UC Berkeley 开发。用于非线性 DC分析，非线性瞬态分析和线性的AC分析。Hspice:作为业界标准的电路仿真工具，它自带了许多器件模型，包括小尺寸的MOSFET和MESFET。Cadence提供了hspice的基本元件库并提供了与Hspice的全面的接口。Spectre:由Cadence开发的电路仿真器，在SPICE的基础上进行了改进，使得计算的速度更快，收敛性能更好。,2023/7/5,常用analoglib库的元器件,2023/7/5,元器件symbol视图,2023/7/5,2023/7/5,Models,Analyses,Variables,Outputs,Return,电路仿真,2023/7/5,分析类型介绍,Tran分析：时间与电路参数的关系(瞬时分析)DC分析：电压与电路参数的关系(直流分析)AC分析：频率与电路参数的关系(交流分析),2023/7/5,三、模拟仿真的设置(重点),Composer-schamatic界面中的Tools Analog Environment项可以打开Analog Design Environment 窗口，如右图所示。,2023/7/5,Analog Design Simulation菜单介绍,Session菜单,Schematic Window Save State Load State Options Reset Quit,回到电路图,保存当前所设定的模拟所用到的各种参数,加载已经保存的状态,一些显示选项的设置,重置analog artist。相当于重新打开一个模拟窗口,退出,2023/7/5,Setup菜单,Setup菜单,Design Simulator/directory/host Temperature Model Library Environment,选择所要模拟的线路图,选择模拟使用的模型一般有cdsSpice hspiceS spectre等,设置模拟时的温度,设置库文件的路径和仿真方式,设置仿真的环境（后仿真时需设置）,2023/7/5,Analyses菜单,选择模拟类型。Spectre的分析有很多种，如右图，最基本的有 tran（瞬态分析）dc（直流分析）ac（交流分析）。,2023/7/5,tran（瞬态分析）,2023/7/5,dc（直流分析）,dc（直流分析）可以在直流条件下对temperature，Design Variable，Component Parameter，Model Parameter进行扫描仿真,举例:对温度的扫描（测量温度系数）电路随电源电压变化的变化曲线等,2023/7/5,ac（交流分析）,ac（交流分析）是分析电路性能随着运行频率变化而变化的仿真。,既可以对频率进行扫描也可以在某个频率下进行对其它变量的扫描。,2023/7/5,Variables菜单,包括Edit等子菜单项。可以对变量进行添加、删除、查找、复制等操作。变量variables既可以是电路中元器件的某一个参量，也可以是一个表达式。变量将在参量扫描parametric analysis时用到。,2023/7/5,其它有关的菜单项（1）,Tools/Parametric Analysis 它提供了一种很重要的分析方法参量分析的方法，也即参量扫描。可以对温度，用户自定义的变量variables进行扫描，从而找出最合适的值。,2023/7/5,其它有关的菜单项（2）,Outputs/To be plotted/selected on schematic,schematic子菜单用来在电路原理图上选取要显示的波形（点击连线选取节点电压，点击元件端点选取节点电流），这个菜单比较常用。,2023/7/5,其它有关的菜单项（3）,Outputs/Setup 当然我们需要输出的有时不仅仅是电流、电压，还有一些更高级的。比如说：带宽、增益等需要计算的值，这时我们可以在Outputs/setup中设定其名称和表达式。在运行模拟之后，这些输出将会很直观的显示出来。举个例子：标识3db的点，我们用到的表达式如下：bandwidth（VF(“/Out)，3，“low”）。需要注意的是：表达式一般都是通过计算器（caculator）输入的。Cadance自带的计算器功能强大，除了输入一些普通表达式以外，还自带有一些特殊表达式，如bandwidth、average等等。,2023/7/5,Calculator的使用,Calculator是一个重要的数据处理工具，可以用来仿真电源抑制比，相位裕度，共模抑制比,2023/7/5,其它有关的菜单项（3）,Results菜单,2023/7/5,模拟结果的显示以及处理,在模拟有了结果之后，如果设定的output有plot属性的话，系统会自动调出waveform窗口，并显示outputs的波形，如左图,2023/7/5,五、运算放大器仿真实例,1、电路图的输入（共模反馈型运放），如下图所示：,2023/7/5,2、建立Symbol图,2023/7/5,3、仿真电路图示意,2023/7/5,4、运放小信号仿真示例,电源电压Vdc=3.3 V；交流信号源acm=1 V；负载电容Cload=5p F；采用Spectre分析方式，选择交流分析（ac），设置如下：Sweep Variable：Frequency Sweep Range：1 Hz100M Hz仿真完成后，点击 Result-Direct Plot-AC Gain&Phase 查看运放的幅频特性和相频特性,2023/7/5,仿真结果,该运放直流增益为80.9dB，单位增益带宽为82M Hz，相位裕度为67.32deg。,2023/7/5,相位裕度与负载电容的关系曲线仿真,1、设置相位裕度输出，点击Outputs-Setup 其中运用了Candence函数PhaseMargin,2023/7/5,相位裕度与负载电容的关系曲线仿真,2、点击Tools-Parametric Analysis设置负载电容的扫描范围和扫描步长，其中Range Type选择From/To，Step Control选择Linear Steps,2023/7/5,相位裕度与负载电容的关系曲线仿真,3、点击Parametric Analysis中的Analysis-Start得到相位裕度与负载电容的关系曲线如图：,2023/7/5,5 运放直流仿真示例,目标：仿真输出电压与输入电压的变化曲线方法：采用直流仿真（dc）仿真参数设置 1、在仿真电路图中将信号源的输入 电压定义为变量Vin 2、在仿真环境界面中选择Variables-Copy From Cellview,将电路中设 置的变量集中在Design Variables栏中，初始化Vin和Cload变量，其中Vin=0 V，Cload=5p F,2023/7/5,3、设置dc仿真，其中Sweep Variable选择Design Variable，在Variable Name中填写Vin，Sweep Range选择Start-Stop，Vin 的扫描范围为-1m V1m V,2023/7/5,4、仿真结果（横坐标为输入电压，纵坐标为输出电压）如图我们可以看出：运放的输出摆幅大约为-2.55V2.55V,2023/7/5,6、瞬态仿真示例,目标：通过仿真得到运放的摆率方法：运用瞬态仿真，输入信号设置为电压脉冲，观察输出电压的变化情况参数设置：输入信号源采用analoglib中的脉冲发生器vpwl，输入电压初始值为0 V，在10n s10.1n s跳变到4V Tran仿真时间为100n s 在电路图中选择输出变量，Outputs-To Be Plotted-Select On Schematic，在这里我们选择输入脉冲以及输出电压,2023/7/5,仿真结果如图我们可以计算得到：运放摆率SR=117 V/us,
