Bài tập lớn VLSI làm việc với spice opus

Mô phỏng đánh giá hoạt động của một mạch điện dùng Spice Opus...10 Đề bài : Làm việc với Spice Opus Mục tiêu: Cài đặt và sử dụng Spice Opus đánh giá hoạt động của MOSFET transistor Yêu c

Báo cáo : Bài tập lớn VLSI

Đề bài : Làm việc với Spice Opus

Mục lục

Mục lục 2

Đề bài : Làm việc với Spice Opus 2

1.Download bản cài Winspice phiên bản cho Windows 3

2 Cài đặt Spice Opus 4

2.1 Đối với Windows 4

2.2 Đối với Linux 9

3 Mô phỏng đánh giá hoạt động của một mạch điện dùng Spice Opus 10

Đề bài : Làm việc với Spice Opus

Mục tiêu: Cài đặt và sử dụng Spice Opus đánh giá hoạt động của MOSFET

transistor

Yêu cầu công việc:

1) Download bản cài Winspice phiên bản cho Windows từ:

http://www.spiceopus.si/

2) Tham khảo các tài liệu kèm theo từ trang

http://www.spiceopus.si/documentation.htmlvà Google, thực hiện cài đặt Spice Opus

3) Tham khảo các tài liệu hương dẫn kèm từGoogle, thực hiện sử dụng Spice Opus

đã cài đặt được mô phỏng đánh giá hoạt động của một mạch điện nào đó

4) Tham khảo các tài liệu hướng dẫn kèm theo từtrang chủ, mô hình của nMOS có tại

https://www.mosis.com/cgi-bin/cgiwrap/umosis/swp/params/ibm-05/t75v_5am_ni-params.txt, thực hiện mô phỏng đánh giá đặc tuyến VA của nMOS với các giá trị mặc định của mô hình

5) Với model nMOS làm việc ởbước 4, thực hiện thay đổi giá trị điện áp ngưỡng

và lặp lại đánh giá trong bước 4

6) Viết báo cáo một cách đầy đủ, chi tiết các thao tác và các kết quả(nếu có), nhận xét (nếu có) trong các bước 1-5 theo định dạng quy định kèm theo

1.Download bản cài Winspice phiên bản cho Windows

1.1Truy cập trang : http://www.spiceopus.si/

1.2 Sau đó kích vào windows để tải bản Winspice nếu hệ điều hành đang dùng là windows ,còn nếu là Linux thì kích vào linux

1.3 Sau đó chọn phiên bản để cài ,ở đây em chọn phiên bản : Spice OPUS 2.3 build 2010.01.18

2 Cài đặt Spice Opus

2.1 Đối với Windows

- Sau khi tải file zip có file cài đặt,giải nén file Bắt đầu cài đặt bằng cách nhấn đôi vào file cài đặt (Setup.exe) trong Windows Explorer

- Chấp nhận các thỏa thuận cấp phép

-Thay đổi thư mục cài đặt bằng cách nhấn vào Browse nếu bạn muốn cài

SpiceOpus ở một ổ đĩa nào đó (theo mặc định nó được cài đặt trong c: \

SpiceOpus) Nhấn Next

-Xác nhận lựa chọn của bạn bằng cách nhấp vào Next

-Sau khi cài đặt hoàn tất, nhấn vào OK

-Bươc tiếp theo ,ta thiết lập môi trường

-Mở Control Panel

-Double-click the System icon on the Control Panel

-Sau đó chọn Advanced system settings

-Sau đó chọn Environment Variables

Thêm một biến hệ thống mới bằng cách nhấp vào nút New

-Đặ tên cho biến : OPUSHOME Đặt nó vào thư mục, nơi bạn cài đặt SpiceOpus Nhắp chuột vào OK

-Xác nhận thay đổi của bạn bằng cách nhấp vào OK trong hộp thoại biến môi trường và một lần nữa trong hộp thoại System Properties

-Close the Control Panel

2.2 Đối với Linux

- Become root

su –

-Giải nén các kho lưu trữ tar.gz Một thư mục sẽ được tạo ra với tên giống như spice_opusXXX_linux_DATE_TIME

-Vào thư mục này

cd spice_opusXXX_linux_DATE_TIME

-Bắt đầu cài đặt (spice.install)

./spice_install INSTALL_PREFIX

INSTALL_PREFIX là nơi Spice Opus sẽ được cài đặt Vị trí được đề nghị là /usr/local Bản cài đặt loại bỏ bất kỳ bản cài đặt Opus Spice trước trong đó và thay thế nó bằng phiên bản mới nhất Những chương trình đi INSTALL_PREFIX/bin

- Sau khi cài đặt hoàn tất, bạn có thể loại bỏ các

spice_opusXXX_linux_DATE_TIME thư mục đã được tạo ra bằng cách giải nén các kho lưu trữ tar.gz

- Thiết lập môi trường

- Chúng ta sẽ cho rằng bạn đang sử dụng Bash Thêm hai dòng sau vào / etc / profile (bạn phải là root để tobe thể làm điều đó)

OPUSHOME=INSTALL_PREFIX

export OPUSHOME

- Nơi INSTALL_PREFIXis mà bạn cài đặt Spice Opus

Nó cũng thuận tiện nếu bạn thêm INSTALL_PREFIX/bin đường dẫn của bạn Thêm hai dòng sau vào cuối /etc/profile

PATH=$PATH:$OPUSHOME/bin

export PAT

Đăng xuất và đăng nhập lại để thay đổi có hiệu lực

3 Mô phỏng đánh giá hoạt động của một mạch điện dùng Spice Opus

Mạch Transistor khuếch đại đơn giản

Chúng ta hãy xem xét một bộ khuếch đại bán dẫn đơn giản hiển thị trên hình dưới

Đầu tiên chúng ta phải mô tả các mạch trong một tập tin * Cir Các netlist mạch có thể được đặt cùng với một số biên tập sơ đồ hoặc nó có thể được viết bằng một trình soạn thảo văn bản Netlist của bộ khuếch đại đơn giản (amplifier.cir) như sau Transistor amplifier

* this is amplifier.cir file

* input node 1

* output node 4

* voltage resources

v0 3 0 dc 10V

v1 1 7 dc 0V ac 1 sin 0 0.1V 10kHz

v2 7 0 dc 0.58V

* bipolar transistors

q1 6 2 5 2n2222

q2 4 6 3 2n2907

* resistors

r1 1 2 1k

r2 5 4 1k

r3 5 0 10

* model for a 2n2222 transistor

.model 2n2222 npn (is=19f bf=150 vaf=100 ikf=0.18 ise=50p

+ ne=2.5 br=7.5 var=6.4 ikr=12m isc=8.7p nc=1.2 rb=50 re=0.4

+ rc=0.3 cje=26p tf=0.5n cjc=11p tr=7n xtb=1.5 kf=0.032f af=1)

* model for a 2n2907 transistor

.model 2n2907 pnp (is=1.1P bf=200 nf=1.2 vaf=50 ikf=0.1 ise=13p

+ ne=1.9 br=6 rc=0.6 cje=23p vje=0.85 mje=1.25 tf=0.5n cjc=19p

+ vjc=0.5 mjc=0.2 tr=34n xtb=1.5)

.end

Khi các netlist của mạch được viết mạch có thể được mô phỏng Chạy SpiceOpus Cửa sổ Command SpiceOpus sẽ xuất hiện và chương trình được chờ đợi lệnh đầu tiên của chúng tôi với dấu nhắc:

SpiceOpus (c) 1 -> _

Đầu tiên chúng ta phải tải các netlist của mạch vào mô phỏng Chúng ta có thể làm điều này với lệnh source:

SpiceOpus (c) 1 -> source amplifier.cir

SpiceOpus (c) 2 -> _

Thực hiện một dc, nhất thời phân tích ac với dc, tran và các lệnh tương ứng ac Nguồn v2 điện áp được quét từ 0 đến 1V trong gia 5mV trong phân tích dc Một phân tích nhất thời từ 0 đến 200us với một đầu vào sóng sin 10kHz được thực hiện bởi tran lệnh Và tần số đầu vào được quét từ 1kHz đến 10MHz với 25 điểm

SpiceOpus (c) 2 -> dc v2 0 1V 5mV

SpiceOpus (c) 3 -> tran 1us 200us

SpiceOpus (c) 4 -> ac dec 25 1kHz 100megHz

SpiceOpus (c) 5 -> _

Các kết quả được lưu trong một cấu trúc dữ liệu đặc biệt được gọi là plots Ba phân tích của chúng tôi chỉ cần tạo ra ba plots mới Có thể thay đổi plots hiện tại với một lệnh setplot Kết quả của một phân tích cụ thể có thể được vẽ bởi lệnh plots SpiceOpus (c) 5 -> setplot

new New plot

Current ac1 transistor amplifier (AC analysis)

tran1 transistor amplifier (Transient analysis)

dc1 transistor amplifier (DC transfer characteristic)

const Constant values (constants)

SpiceOpus (c) 6 -> setplot dc1

SpiceOpus (c) 7 -> plot v(4) xlabel v(2)[V] ylabel Output[V]

SpiceOpus (c) 8 -> setplot tran1

SpiceOpus (c) 9 -> plot 10*v(1) v(4) xlabel t[s] ylabel '10*Input, Output [V]'

SpiceOpus (c) 10 -> setplot ac1

SpiceOpus (c) 11 -> _

Có thể thấy sự gián đoạn của các giai đoạn khi vẽ Xảy ra bởi vì SpiceOpus tính toán giai đoạn trong một [-180 °, 180 °] khoảng thời gian

SpiceOpus (c) 11 -> set units = degrees

SpiceOpus (c) 12 -> plot vdb(4) vp(4)

SpiceOpus (c) 13 -> _

Gián đoạn có thể được loại bỏ với việc xác định một vector mới gọi là giai đoạn Các biểu hiện cho nó chuyển tất cả các thành phần tích cực cho 360

SpiceOpus (c) 13 -> let phase = unwrap(vp(4))

SpiceOpus (c) 14 -> plot vdb(4) phase xlabel f[Hz] ylabel 'Magnitude[dB],

Phase[deg]'

piceOpus (c) 15 -> _

Cuối cùng sẽ xóa tất cả các mảnh và bộ nhớ miễn phí với destroy command và rời SpiceOpus với lệnh quit command

SpiceOpus (c) 15 -> destroy all

SpiceOpus (c) 16 -> quit