电路拓扑描述
- 1.元器件描述语句(Elements)
- 电阻(Resistor)
- 电容(Capacitors)
- 电感(Inductors)
- 二极管(Diode)
- MOSFET
- 2. 模型(.MODEL)
- 2.1 基本概念
- 2.2 模型的使用
- .model 描述语句
- MOSFET的 .model 语句
- 3. 电源和激励描述语句
- 3.1 独立源
- 直流源
- 梯形脉冲源
- Pattern Source
- 4. 库文件的调用
- 4.1 .LIB语法
- 4.2 示例
- 定义参数的库文件
输入网表文件中很重要的一部分内容就是电路拓扑结构的描述（Element statements），该部分的主要内容就是电路单元及其连接关系和电路的输入激励。
1.元器件描述语句(Elements)
元件描述语句一般由元件名称、类型、元件所连接的电路节点号和元件电学参数值组成。
每个元件在输入文件中在一行内进行描述，一行放不下，就使用+进行拼接。
一般形式为：
elname <node1 node2 … nodeN> <pname1 = val1> <pname2 = val2> … <M = val>
elname <node1 node2 … nodeN> <mname> <val1 val2 … valN>
-
elname：元件的实例名，实例名的首字母必须元件关键字（ element key letter），该关键字确定了元件的类型。实例名最长不能超过1024个字符。输出的实例名称默认长度是16个字符，可以使用.option lennan进行指定。 -
nodeN：节点名，用来说明元件所连接的节点，节点名称可以是数字、字母以及两者的组合，但必须以字母开始，整个字符串不超过 16 个字符（包括第一个字母在内）。= ( ) , . [ ] 等符号不能出现在节点名中。节点0，GND，GND!，GROUND默认表示“地”。 -
mname：模型参考名，无源器件除外的所有元件都是必需的。 -
pnameN：元件参数名，用来标明一些元件的参数值。 -
valN：赋于的参数值或模型节点，这些数值可以是数值，也可以是代数表达式。 -
M=val：元件的倍增因子
器件类型及其关键字的具体内容如下：
电阻(Resistor)
电容(Capacitors)
电感(Inductors)
二极管(Diode)
MOSFET
描述形式：
Mxxx nd ng ns [nb] mname [[L=]length] [[W=]width]
+ [AD=val] AS=val] [PD=val] [PS=val]
+ [NRD=val] [NRS=val] [RDC=val] [RSC=val] [OFF]
+ [IC=vds,vgs,vbs] [M=val] [DTEMP=val]
+ [GEO=val] [DELVTO=val]
示例：
M1 1 2 3 model_1
Mopamp1 d1 g3 s2 b Mod1stage L=2u W=10u
Mdrive driver in output bsim3v3 W=3u L=0.25u DTEMP=4.0
2. 模型(.MODEL)
元件描述语句中的模型到底是什么呢？
2.1 基本概念
官方手册中的定义：
Every device model is a template defining various versions of each supported element type used in a netlist formatted for use by the HSPICE tool.
模型其实就像是电路设计时候的“标准单元库”，它描述了电路网表文件使用的各种元器件的各项参数，基于这些参数，工具才能进行仿真计算。（预先定义好的各种器件参数）
有了模型，我们在描述元件的时候，只需要指定所使用的模型，工具就可以读取该模型对应的各项参数，我们就不需要在网表中指定元器件的各项参数，这样以来，不仅可以更快的去创建一个网表文件，还可以避免一些错误。
就是说，输入网表中是需要指定元件用于仿真计算的各项参数的。第一，我们可以在网表种描述元件的时候，自己进行详细定义；第二，就是使用参考模型。
所以，模型就是elements各项参数的定义，我们可以自己生成，也可以使用别人定义好的模型，比如来自Foundary厂的模型参数可以能够更加贴近实际制造时的数据。当然，HSPCIE工具也会给定一些模型（Synopsys device models），我们可以基于这些模型给定的参数进行仿真。
2.2 模型的使用
为了在网表中指定一个器件，需要使用元件描述语句和模型描述语句。
一个简单的示例如下：
Q3 3 2 5 MOD1 <parameters>
.MODEL MOD1 NPN <parameters>
① 在元件描述语句中，只能使用模型的参考名称（这里是MOD1）来指定所使用的模型，而参考名称则是在.model中进行指定。
② 元件描述语句和模型描述语句中都可以定义参数，对于同名的参数，元件描述语句中的定义会覆盖模型描述语句中定定义。未指定的参数，就使用模型的默认参数。
③ 除了选择工具内置的模型外，还可以从模型库中选择模型，如下示例：
.LIB '../models/mosfet.lib' tt
M3 3 2 1 0 PCH L=1u W=1u
该示例使用了 mosfet.lib模型库文件中的参考名称为 PCH 的模型
.model 描述语句
该语句的作用就是在输入网表文件中包含一个预定义的HSPICE模型的实例。
基本语法如下：
（根据执行仿真的类型，会有一些拓展描述，这里就先不展开了。）
参数说明：
MOSFET的 .model 语句
对于和MOSFET相关的模型，其描述语句如下：
参数说明：
这里，模型参数中的LEVEL其实对应的就是不同类型的器件模型。工具支持的一些MOSFET模型如下：
3. 电源和激励描述语句
HSPICE 中提供了一些供激励用的独立源和受控源。电源描述语句也由代表电源名称的关键字、连接情况和有关参数值组成。描述电源的关键字含义如下：
V： 独立电压源
I： 独立电流源
E： 电压控制电流源
F： 电流控制电流源
G： 电压控制电压源
H： 电流控制电压源
3.1 独立源
基本语法：
参数说明：
基于上述语句格式，HSPICE规定出以下几种独立电源：DC Source、AC Source、Transient Sources。
其中Transient Sources说的是，在执行瞬态分析的时候，可以使得 source 随时间变化，主要有以下几种类型：
直流源
语法：
示例：
V1 1 0 DC=5V
V1 1 0 5V
I1 1 0 DC=5mA
I1 1 0 5mA
梯形脉冲源
基本语法：
参数说明：
波形随时间变化情况：
示例一：
示例二：
Pattern Source
HSPCIE为独立电压源或者电流源提供了 pattern source function，pattern source function使用了四种状态：0，1，m，z，分别表示高、低和中等电压或电流，以及高阻态。
这四种状态的构成的序列称之为 “b-string”。
基本语法：
参数说明：
波形随时间变化分析：
示例一：
向量信息如下：
先是 1011，然后从0开始重复一次（也就是011），然后是 0m1z，第二个b-string没有设定R或RB的值，那么HSPICE会使用默认值（R=0，RB=1）。
示例二：
描述语句：
向量信息：
4. 库文件的调用
前面在描述模型的时候提到，可以使用.LIB命令调用库文件。
在使用 HSPICE 对电路的模拟时，经常要对元器件的模型及其参数以及子电路进行描述或定义。**HSPICE 软件允许将器件模型(.MODEL 语句)、子电路的定义(包含.ENDS 语句)、有关注释语句及库文件调用语句(.LIB 语句)等集中存放到库文件中，**而在调用所要使用的模型和子电路时，仅需要将所要的模型、子电路等（库文件内容）内容取出进入存储器即可，这样速度快、占内存少。
4.1 .LIB语法
.LIB命令的语法如下，主要包括库的调用和库的定义两部分。
① entry_name：一个库文件可定义多个库，entry_name就是每个库自己名称。该名称的第一个字符不能是整数。在调用库的时候加上该名称，就只会读取名称对应内容。（.LIB entry_name为开始，.ENDL 为结束。）
4.2 示例
定义参数的库文件
模型参数文件（c18vmos001.mdl）中的部分内容：
① 这里可以看出，有些参数上面是有一些变量的，这些就是参数的漂移量，我们可以在一个新的文件中去定义，如下所示。
② 从文件开头的内容可以看出，该文件中的参数是基于 LEVEL = 49 模型定义的，模型的参考名称为 N_18_LL，也就是说，我们在元件描述语句中，要使用N_18_LL来获取库中定义的参数信息。
参数漂移量（c18vmos001.lib）定义文件中的部分内容：
这样以来，在仿真的时候，通过调用这两个文件，就可以使用对应工艺角的器件参数。
