Designers-Guide to Spice and Spectre.pdf

《Designers-Guide to Spice and Spectre》是一本由肯·昆德特（Ken Kundert）于1995年撰写的关于Spice和Spectre仿真的权威指南。这本书经过许建超翻译后于2008年由西安交通大学出版。Spice是一款广泛使用的电路仿真软件，而Spectre是Cadence公司的一款高性能的模拟和混合信号仿真器。本书主要介绍了如何使用Spice和Spectre仿真器进行电路仿真的技巧、方法和最佳实践。 ### 1. 仿真实用性 书中强调了仿真实用性的重要性，指出了仿真结果的可靠性、精确性和收敛性是设计者在使用仿真软件时必须关注的问题。同时，提供了设置仿真的具体方法，包括如何处理和识别仿真器可能产生的错误，如何提高仿真精度，以及如何处理不收敛的问题。 ### 2. 电路仿真软件的发展历史 作者在书中详细介绍了电路仿真软件的发展历史，包括直接方法、显式积分方法和松弛方法等不同的仿真方法，以及它们各自的优缺点。其中，直接方法被认为是最准确、可靠和通用的方法，而显式积分方法和松弛方法存在问题较多。 ### 3. Spice仿真器的参数设置 书中对Spice仿真器的参数设置进行了详细的说明，包括全局参数和分析选项： #### 全局参数（GlobalOptions）： - **Abstol**：控制电流，默认为1pA。 - **Vntol**：控制电压，默认为1uV。 - **Reltol**：相对误差，默认为10^-3，对于重要电路可设置得更小。 - **Gmin**：防止非线性器件关断后的浮空节点，默认为10^-12Ω^-1。 - **Limpts, Pivrel, Pivtol**：这些参数被认为无用。 #### 直流分析选项（DCAnalysisOptions）： - **ltl1**：DC工作点最大牛顿迭代次数，默认为100。 - **ltl2**：DC扫描最大牛顿迭代次数，默认为50。 - **ltl6**：源步进的最大步长数。 #### 瞬态分析选项（TransientAnalysisOptions）： - **Chgtol**：控制局部截断误差（Local Truncation Error, LTE）。 - **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，默认为2。 - **Maxord**：Gear方法的阶数，默认为2，最高可达6，但不建议使用高阶。 - **Method**：可选Trapezoidal和Gear方法。 - **Tmax**：默认计算公式给出，建议设小一些。 - **Tstep**：影响傅里叶分析和结果波形。 - **Trtol**：默认为7，不可变小，只能保持不变或变大。 - **Uic**：用于跳过直流工作点的计算。 ### 4. Spectre仿真器的参数设置 Spectre仿真器提供了许多选项来优化仿真过程： #### 全局选项（GlobalOptions）： - **Approx**：允许Cadence对器件模型公式进行小的近似以加快仿真速度。 - **Diagnose**：打开诊断功能，默认关闭。 - **Gmin**：防止非线性器件关断后的浮空节点，默认为10^-12Ω^-1。 - **Homotopy**：使用连续性方法计算DC工作点或瞬态仿真的初始值，默认为all。 - **通用误差控制**：非常常用和重要。 - **辅助算法**：帮助牛顿迭代收敛，默认为dev。 - **Macromodels**：仿真宏模型时默认no，选择yes可提高收敛性。 - **Opptcheck**：检查电路中每个器件的参数和电压电流是否超过允许范围。 通过了解和掌握这些参数的设置，设计者可以更好地控制电路仿真过程，提高仿真的准确性和可靠性。书中还详细讲解了特殊电路仿真中可能出现的错误及其识别方法，以及如何在仿真器中设置收敛性和误差控制参数，帮助设计者解决仿真过程中遇到的问题。