EDA软件：Cadence Virtuoso二次开发_（13）.-SPICE模型基础.docx

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SPICE模型基础

什么是SPICE模型

SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）是一种用于模拟电子电路行为的计算机程序。SPICE模型是一种用于描述电路元件（如电阻、电容、晶体管等）的数学模型，这些模型可以在SPICE仿真器中使用，以预测电路的行为。SPICE模型的核心在于能够精确地描述元件的电气特性，使得仿真结果与实际电路行为尽可能接近。

SPICE模型的组成部分

一个典型的SPICE模型由以下几个部分组成：

模型名称：模型的唯一标识符，用于在电路描述中引用该模型。

模型类型：指定元件的类型，如晶体管、二极管等。

模型参数：描述元件特性的参数，如阈值电压、迁移率等。

模型方程：定义元件行为的数学方程。

温度依赖性：描述元件在不同温度下的行为变化。

噪声参数：描述元件的噪声特性。

非线性特性：描述元件在非线性工作条件下的行为。

SPICE模型的格式

SPICE模型通常以文本文件的形式存在，文件扩展名为.sp或.model。模型文件的格式遵循SPICE语言的规范。以下是一个简单的NMOS晶体管模型的示例：

*SimpleNMOSModel

.modelNMOSnmos(

+vto=0.7

+kp=40u

+lambda=0.02

+gamma=0.3

+phi=0.7

+cj=0

+cjsw=0

+js=0

+tox=10n

+ld=0.02u

+uo=400

+eta=0.03

+mobmod=1

+capmod=2

+param1=value1

+param2=value2

)

模型参数解释

vto：阈值电压（ThresholdVoltage）。

kp：跨导参数（TransconductanceParameter），单位为A/V^2。

lambda：沟道长度调制参数（ChannelLengthModulationParameter）。

gamma：体效应参数（BodyEffectParameter）。

phi：表面电势（SurfacePotential）。

cj：结电容（JunctionCapacitance）。

cjsw：侧壁结电容（Side-WallJunctionCapacitance）。

js：结饱和电流密度（JunctionSaturationCurrentDensity）。

tox：栅氧化层厚度（GateOxideThickness），单位为米。

ld：沟道长度的减少量（ChannelLengthReduction）。

uo：迁移率（Mobility），单位为cm^2/Vs。

eta：阈值电压的温度系数（ThresholdVoltageTemperatureCoefficient）。

mobmod：迁移率模型的选择。

capmod：电容模型的选择。

模型的使用

在CadenceVirtuoso中，SPICE模型可以通过以下几种方式使用：

在电路图中引用模型：在电路图中放置元件时，选择相应的模型。

在SPICE网表中引用模型：直接在SPICE网表中使用模型名称。

示例：在电路图中引用模型

假设你已经在Virtuoso中定义了一个名为NMOS的NMOS晶体管模型，你可以在电路图中放置NMOS晶体管，并在属性中选择NMOS模型。

打开电路图编辑器：启动Virtuoso并打开电路图编辑器。

放置NMOS晶体管：从元件库中选择NMOS晶体管并放置到电路图中。

设置模型属性：双击放置的NMOS晶体管，打开属性对话框，在模型名称一栏输入NMOS。

示例：在SPICE网表中引用模型

假设你已经定义了一个名为NMOS的模型，你可以在SPICE网表中直接引用该模型。以下是一个简单的电路示例：

*SimpleInverterCircuit

M1outin00NMOSw=1ul=1u

M2outinvddvddPMOSw=2ul=1u

V1in0pulse(0510n1n1n5n10n)

V2vdd05

.modelNMOSnmos(

+vto=0.7

+kp=40u

+lambda=0.02

+gamma=0.3

+phi=0.7

+cj=0

+cjsw=0

+js=0

+tox=10n

+ld=0.02u

+uo=400

+eta=0.03

+mobmod=1

+capmod=2

)

.modelPMOSpmos(

+vto=-0.7

+kp=20u