IC笔记02--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