IC笔记之反相器仿真

2021第一次更新啦!!!

本文是基于IC618的ADE仿真操作基本介绍,以反相器为例。

接下来一段时间还会陆陆续续地更新一些IC电路的仿真。

仿真基于SMIC的.18库(工艺库的安装看后续时间安排,可能会写一篇当然也可能不写)。

图0-1

1 新建Library

选择"File"-"New"-"Library"。

图1-1

在弹出的对话框的文本框中输入Library的名称(因为之后的电路仿真主要是模拟方面,我就选了"analog_test")。
"Technology File"选择第3项"Attach to an existing technology library"。点击"OK",进入下一步。

图1-2

选择依赖的已存在工艺库(这里我选择了"smic18ee")。点击"OK",进入下一步。

图1-3

这是,Virtuoso的输出信息中就会有Library创建成功的信息。

图1-4

选择"Tools"-"Library Manager"进入Library管理界面。

图1-5

刚刚新建的库可以看到,但库中还没有任何Cell。

图1-6

2 新建Cell

在"Library Manager"中选择"File"-"New"-"Cell View"。

图2-1

在弹出对话框的"Cell"对话框中输入接下来设计的电路的名称,"Type"为"schematic"。点击"OK",进入下一步。

图2-2

Cell新建对话框消失后,进入"Schematic Editor"窗口。

图2-3

"Library Manager"中"analog_test"库中也可以看到刚刚新建的Cell。

图2-4

3 原理图绘制

目前的原理图还是空的,需要向其中添加需要仿真的电路。

3.1 添加器件

首先添加元器件。在"Schematic Editor"窗口空白处(好吧,是黑色的)按"i"。点击"Library"下拉框右边的"Browse"。

图3-1

先勾选弹窗左上角的"Show Categories"勾选框,再选择"smic18ee"-"mosfet"中的PMOS,根据需求选择规格,我选择了"p33e2r"。之后在"View"栏中双击"Symbol"。

图3-2

此时,"Add Instance"对话框中就有刚刚选择的"p33e2r"的详细参数,可以自行调节。
这里我简单设置了PMOS的宽长(\(L=1u, W=2u\))。

图3-3

设置好参数后,鼠标就可以在"Schematic Editor"窗口空白处中放置刚刚配置好参数的PMOS了。

图3-4

反相器还需要一个NMOS,也可通过上述的"Add Instance"来实现。
为了方便,我使用了另一种方法。首先复制一个PMOS,再选中后右键选择"Properties"进入第二个PMOS的属性页。

图3-5

在属性页中,修改"Cell Name"为"n33e2r",再修改宽长比,点击"OK"。这样就得到一个NMOS了。

图3-6

3.2 添加端口

电路中除了器件外,还有输入输出端口和电源端口。在空白处按"p"进入"Create Pin"对话框。这里需要注意的是"Names"、"Direction"、"Signal Type"这三个属性。
与放置器件一样,配置好端口属性就可以在空白处放置端口了。表格中是常用的端口配置。

图3-7

表3-1 常用端口配置 | Pin Name | Direction | Signal Type | | :---: | :---: | :---: | | in | input | signal | | out | output | signal | | vdd | inputoutput| power | | gnd | inputoutput| ground |

按照上述的方法,根据电路需求放置其它的端口。

图3-8

3.3 绘制导线

器件和端口添加好后,根据设计的电路连接导线,快捷键是"w"。
在连接MOS时,注意衬底"Bulk"上的连线。

图3-9

原理图绘制结束后,使用"Shift+X"检查保存。原理图的检查信息会输出到Virtuoso主界面。

图3-10

到这里,电路的原理图就设计完成了。

4 生成Symbol

为了方便调用设计好的电路,可以为电路生成一个Symbol。如果之前简单学习过Altium Designer,可以将之前绘制电路原理图理解为一个芯片,将Symbol理解为这个芯片的元器件符号。
在"Schematic Editor"窗口中选择"Create"-"Cellview"-"From Cellview"。

图4-1

这个对话框中的信息都是自动生成的,只要检查一下没有出现导出错误,可以直接进入下一步。

图4-2

这个对话框中只需要调整一下输出端口在Symbol中排布的位置。当然,这里直接进入下一步也没有问题,端口位置可以在下一步调整。

图4-3

此时,进入了"Symbol Editor"窗口,空白处已经放置了一个元器件符号。至此,Symbol就基本完成了。

图4-4

众所周知啊,反相器的符号绝对不是方形的,但是方形也不是不能用。所以,如果同样有轻微强迫症的同学可以自己捣鼓一下Symbol。我最后将Symbol整成下面这样。
友情提醒,在调整Symbol时,需要时刻注意鼠标的样式和被选择的对象。操作失误及时使用"u"撤销。

图4-5

5 仿真电路搭建

使用新建Cell的方法新建一个inv_ade的Cell。
仿真电路中需要使用4个器件和1个端口:反相器inv、直流源vdc、脉冲生成器vpulse、电源地gnd和端口out。
器件使用"i"添加,端口使用"p"添加。

以下是vdc、vpulse和gnd的参数配置。
vdc是直流源,在analoglib库中。在反相器的仿真中,只需要设置"DC Voltage"为3.3V就可以了。

图5-1

vpluse是脉冲生成器,在analoglib库中。有4个参数需要设置,分别为"Voltage 1"、"Voltage 2"、"Period"、"Pulse Width"。
"Voltage 1"、"Voltage 2"控制输出脉冲的两个边界电压。
"Period"控制脉冲的周期。
"Pulse Width"控制脉冲的宽度。
这方面的内容可以看一下PWM波的知识。

图5-2

gnd是电源地,在analoglib库中。

图5-2

器件和端口添加完毕,通过导线连接好。
为了仿真中对除端口外的信号进行更好的观察,需要为信号线添加导线名。
选择目标导线,右键选择"Add Name"。

图5-3

在弹出对话框中输入导线名称后,添加在导线上。

图5-4

所有工作完成后,同样需要进行检查保存。仿真原理图设计完毕。

图5-5

6 ADE仿真配置

在仿真电路的窗口中选择"Launch"-"ADE L"。

图6-1

此时,进入到"ADE L"窗口中。

图6-2

选择"Setup"-"Model Libraries"查看仿真库的路径配置。

图6-3

一般来说,仿真库的路径是没有错的。但还是建议检查一下对应路径下是否有需要的仿真文件

图6-4

返回"ADE L"窗口,选择"Analyses"-"Choose"。

图6-5

在"Choosing Analyses"对话框中配置仿真模式和对应参数。
这次的反相器仿真就使用瞬态仿真"tran"简单看一下结果。时间设置为5u。

图6-6

接下来,需要将跟踪的信号添加进来。选择"Outputs"-"To Be Ploted"-"Select On Design"。然后再仿真原理图中选择对应的信号节点或导线。

图6-7

这时,"ADE L"窗口就有仿真策略"tran"和跟踪信号"in"和"out"。

图6-8

点击右侧的绿色按钮开始仿真。
仿真结果的可视化如下图所示(两个信号分组可以在右键中选择)。

图6-9

如果想重复使用本次的仿真配置,可以将其保存起来以备后用。
选择"Session"-"Save State"。(加载仿真配置选择"Session"-"Load State")

图6-10

共有3个属性需要填写。"State Save Directiory"为保存路径,"Save As"为仿真配置的名称,"Description"中可以选填一些配置信息,方便更好地与其他仿真配置区分。

图6-11

总结

基于IC618的反相器仿真就结束了,很详细地介绍了从建库到仿真结束的全部流程。

最后的最后,请别忘了一键三连收藏分享。 :@(击掌)