ASIC的電路模擬

ASIC的電路模擬:電路設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)完成之后, 總要進(jìn)行校驗(yàn)。隨著電路規(guī)模與復(fù)雜度的不斷提高, 特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路時代, 傳統(tǒng)的“搭電路板”的校驗(yàn)方式已經(jīng)不可能了。計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展, 使得利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電路的仿真不但成為必要, 而且有了可能。這就叫作計(jì)算機(jī)輔助電路模擬, 也叫計(jì)算機(jī)輔助電路分析。
?計(jì)算機(jī)輔助電路模擬軟件是一種“仿真”或“分析”工具, 并不是設(shè)計(jì)工具。它是將設(shè)計(jì)好的電路結(jié)構(gòu)、元器件參數(shù)等輸入計(jì)算機(jī), 利用機(jī)算機(jī)速度快、精度高、運(yùn)算可靠的特點(diǎn), 用元器件模型結(jié)合數(shù)學(xué)方程式求解的計(jì)算方法驗(yàn)證電路功能和各項(xiàng)性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)者的需要, 達(dá)到幫助電路設(shè)計(jì)者改進(jìn)、優(yōu)化和完善設(shè)計(jì)的目的。目前常用的計(jì)算機(jī)電路模擬軟件是SPICE和PSPICE。

§7-1?SPICE簡介
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通用電路模擬程序SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是美國加州大學(xué)伯克利分校以Pederson教授為首的計(jì)算機(jī)輔助集成電路設(shè)計(jì)小組開發(fā)的。在積累了多年計(jì)算機(jī)輔助集成電路分析經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 不斷地加以完善和改進(jìn), 從70年代末開始, SPICE向全世界推廣?，F(xiàn)在, 在全世界范圍內(nèi), SPICE已成為大學(xué)研究機(jī)構(gòu)和公司普遍采用的電路分析程序, 甚至把它當(dāng)作了標(biāo)準(zhǔn)。
?SPICE是一個通用電路分析程序。對于一個電路設(shè)計(jì)工程師, SPICE就象一個方便的實(shí)驗(yàn)室。它可以對電路進(jìn)行直流分析、交流分析、瞬態(tài)分析、噪聲分析、靈敏度分析、富利葉分析及諧波失真分析; 并能進(jìn)行不同溫度下的電路分析。
?SPICE計(jì)算中, 采用了精確的半導(dǎo)體器件模型、稀疏矩陣等技術(shù), 使得SPICE在數(shù)學(xué)和物理上的概念非常清晰并具有高的精確度, 好的通用性, 并能模擬不同類型的電路。但目前SPICE還存在一些不足:
?1、SPICE用網(wǎng)表的文本方式輸入電路的描述。為構(gòu)造網(wǎng)表, 設(shè)計(jì)者首先要數(shù)出電路的所有節(jié)點(diǎn), 然后建立文件去描述電路的連接和元件值。為了編寫網(wǎng)表, 用戶要學(xué)會使用計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和文件編輯, 還要掌握各種專用命令。所以開始階段用戶會感不便。
?2、由于模擬電路要求的精度高, 所以SPICE 中所建模型要精確。因此模型參數(shù)的賦值必須非常準(zhǔn)確。結(jié)果造成SPICE中某些元件有幾十個參數(shù)。這里所說的模型參數(shù)不同于器件出廠時的手冊參數(shù), SPICE所給的是反映器件內(nèi)部物理特性的一些參數(shù)。在使用時, 要用戶自行提供這些參數(shù)是很困難的, 通常情況下只好用SPICE程序的缺省值代替, 這往往會導(dǎo)致分析結(jié)果的不準(zhǔn)確。
?3、SPICE程序的運(yùn)行有時會出現(xiàn)不收斂, 這就要求用戶對被分析的電路工作原理極為熟悉, 仔細(xì)地編制網(wǎng)表, 恰當(dāng)?shù)剡x擇時間步長, 以避開可能出現(xiàn)的不收斂。