胡玉松

摘要：各類仿真軟件為電子專業(yè)學(xué)習(xí)以及工程實踐提供了一個驗證平臺，在教學(xué)中引入仿真軟件有助于加深學(xué)生對知識的理解和提高學(xué)生的互動性。文章介紹了Hspice軟件在電子類專業(yè)課程教學(xué)中的意義，給出了在比較器仿真應(yīng)用實例。實踐表明，該仿真軟件不僅僅局限于理想信號驗證，還可以仿真各種寄生參數(shù)對電路的影響，進一步提升了學(xué)生對知識的理解與掌握。

關(guān)鍵詞：Hspice；比較器；寄生參數(shù)

現(xiàn)階段的教學(xué)大多數(shù)都引入了計算機輔助軟件，可以直觀地對課程內(nèi)容進行仿真驗證，增加了直觀性、趣味性和說服性，對電子類專業(yè)更是如此。例如Multisim，proteus等被廣泛應(yīng)用，但這些軟件都有它的局限性，主要有4個方面。（l）仿真模型有限，有些元器件沒有模型，且新建模型對大多數(shù)使用者來說工作量太大。（2）仿真的模型都是基于理想的模型，不能驗證寄生參數(shù)以及外部環(huán)境參數(shù)對電路的影響，對工程實踐不能起到很好的指導(dǎo)作用。（3）信號源類型局限于常規(guī)的信號.很多信號源不能按照自己的方式去定義或者定義方式異常復(fù)雜。（4）仿真結(jié)果可測試的參數(shù)有限，不能根據(jù)公式繪制測試曲線，這些方面決定了這類軟件使用的范圍。

Hspice仿真軟件可以彌補上訴局限性，不僅在高校應(yīng)用廣泛，且在工程實踐上也是備受工程師的青睞，尤其是集成電路的開發(fā)領(lǐng)域。Hspice還可以與許多主要的EDA工具，如cadence，workview等兼容，并且可以在直流到高于100 GHz頻率范圍內(nèi)對電路進行精確仿真、分析和優(yōu)化。

1 Hspice仿真步驟

Hspice軟件不能直接仿真電路圖，需要將電路圖用節(jié)點語句來描述，描述的方法可以是手寫或者借助cadence生成節(jié)點網(wǎng)表，然后通過添加信號源及繪制的曲線相關(guān)語句完成仿真，具體得步驟如圖1所示。從圖l可以看出，Hspice兼容多種EDA工具，如信號編輯器、cadence和cscope波形觀測等。

2 Hspice在教學(xué)中的應(yīng)用實例

為讓學(xué)生盡快掌握Hspice用法，我們采取了課堂示范和學(xué)生自主探究相結(jié)合以及課堂輔導(dǎo)和學(xué)生實驗相結(jié)合的方法。首先通過一個簡單的電路來介紹仿真網(wǎng)表語句書寫方法（見圖2）。

圖2電路的網(wǎng)表：

*A SIMPLE CS AMPLIFIER*第一行為標(biāo)題

.OPTION POST NODE *設(shè)置

.TRAN 200P 20N *瞬態(tài)分析

.PRINT TRAN V（l） V（2）*繪制兩節(jié)點仿真結(jié)果

M1 2 1 00NL=1.6U W=50U *mos管連接描述

R3 2 SKVDD 3 0 3V *電阻連接描述

VIN l o dc=2V *電源信號的描述

.MODEL N NMOS LEVEL=I*模型參數(shù)的定義

.END*描述語句結(jié)束

通過講解網(wǎng)表語句書寫方法，又結(jié)合課本知識給出如圖3所示的電路圖，讓學(xué)生現(xiàn)場動手仿真，并給出仿真結(jié)果。首先簡單給學(xué)生介紹電路原理，圖3是一個兩級放大的比較器電路，M2和M3構(gòu)成差分的輸入，M4做差分的微電流源，MO和M1構(gòu)成有源負載，M6和M5構(gòu)成第二級共源放大。

講解完電路工作原理后，讓學(xué)生參考上例完成網(wǎng)表書寫并仿真比較器的失調(diào)電壓。根據(jù)任務(wù)，需要將INN運放的反向端固定一個電壓值，INP比較器正向端從低到高進行線性掃描，觀察輸出端跳變電壓，并對遇到的問題進行指導(dǎo)。

比較器失調(diào)電壓仿真結(jié)果如圖4所示。從仿真結(jié)果看出，失調(diào)電壓約24μv，輸出電壓有2條曲線，分別代表兩種不同的仿真溫度，temp25、temp125分別為25度和125度的仿真條件，溫度不同會影響器件的參數(shù)，最終在仿真結(jié)果上出現(xiàn)細微的差別，MOS管溫度特性曲線會隨著溫度上升而向左移，仿真結(jié)果也證實了這一點。

3結(jié)語

Hspice軟件仿真精度高、模型多、語法與控制選項多、仿真大電路收斂性好，而且學(xué)起來簡單直觀，將此軟件引入電子類專業(yè)課程的教學(xué)中，給出了比較器的仿真電路，介紹了電路的工作原理，講解了Hspice語句的書寫方式，詳細講述了怎樣改變電路參數(shù)、怎樣仿真演示，怎樣有機地與教學(xué)相結(jié)合。實踐表明，仿真電路的引入加深了學(xué)生對比較器電路原理的理解及對仿真軟件的掌握，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，起到了良好的教學(xué)效果。