hspice仿真实例

MAXWELL 3D 12.0

BASIC EXERCISES

1. 静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真

平板电容器模型描述：

上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体） 介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质） 激励：电压源，上极板电压：5V，下极板电压：0V。 要求计算该电容器的电容值

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as>Planar Cap（工程命名为“Planar Cap”）

选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic 创建下极板六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 下极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2） 将六面体重命名为DownPlate

Assign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor） 创建上极板六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 上

OptiSystem 仿真软件实例

OptiSystem 仿真实例

目 录

1 光发送机（Optical Transmitters）设计 1.1 光发送机简介

1.2 光发送机设计模型案例：铌酸锂（LiNbO3）型Mach-Zehnder调制器的啁啾（Chirp）

分析

2 光接收机（Optical Receivers）设计 2.1 光接收机简介

2.2 光接收机设计模型案例：PIN光电二极管的噪声分析

3 光纤（Optical Fiber）系统设计 3.1 光纤简介

3.2 光纤设计模型案例：自相位调制（SPM）导致脉冲展宽分析

4 光放大器（Optical Amplifiers）设计 4.1 光放大器简介

4.2 光放大器设计模型案例：EDFA的增益优化

5 光波分复用系统（WDM Systems）设计 5.1 光波分复用系统简介

5.2 光波分复用系统使用OptiSystem设计模型案例：阵列波导光栅波分复用器（AWG ）

的设计分析

6 光波系统（Lightwave Systems）设计 6.1 光波系统简介

6.2 光波系统使用OptiSystem设计模型案例：40G单模光纤的单信道传输系统设计

7 色散补偿（Disp

MAXWELL 3D 12.0

BASIC EXERCISES

1. 静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真

平板电容器模型描述：

上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体） 介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质） 激励：电压源，上极板电压：5V，下极板电压：0V。 要求计算该电容器的电容值

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as>Planar Cap（工程命名为“Planar Cap”）

选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic 创建下极板六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 下极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2） 将六面体重命名为DownPlate

Assign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor） 创建上极板六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 上

OptiSystem 仿真软件实例

OptiSystem 仿真实例

目 录

1 光发送机（Optical Transmitters）设计 1.1 光发送机简介

1.2 光发送机设计模型案例：铌酸锂（LiNbO3）型Mach-Zehnder调制器的啁啾（Chirp）

分析

2 光接收机（Optical Receivers）设计 2.1 光接收机简介

2.2 光接收机设计模型案例：PIN光电二极管的噪声分析

3 光纤（Optical Fiber）系统设计 3.1 光纤简介

3.2 光纤设计模型案例：自相位调制（SPM）导致脉冲展宽分析

4 光放大器（Optical Amplifiers）设计 4.1 光放大器简介

4.2 光放大器设计模型案例：EDFA的增益优化

5 光波分复用系统（WDM Systems）设计 5.1 光波分复用系统简介

5.2 光波分复用系统使用OptiSystem设计模型案例：阵列波导光栅波分复用器（AWG ）

的设计分析

6 光波系统（Lightwave Systems）设计 6.1 光波系统简介

6.2 光波系统使用OptiSystem设计模型案例：40G单模光纤的单信道传输系统设计

7 色散补偿（Disp

OptiSystem 仿真软件实例

OptiSystem 仿真实例

目 录

1 光发送机（Optical Transmitters）设计 1.1 光发送机简介

1.2 光发送机设计模型案例：铌酸锂（LiNbO3）型Mach-Zehnder调制器的啁啾（Chirp）

分析

2 光接收机（Optical Receivers）设计 2.1 光接收机简介

2.2 光接收机设计模型案例：PIN光电二极管的噪声分析

3 光纤（Optical Fiber）系统设计 3.1 光纤简介

3.2 光纤设计模型案例：自相位调制（SPM）导致脉冲展宽分析

4 光放大器（Optical Amplifiers）设计 4.1 光放大器简介

4.2 光放大器设计模型案例：EDFA的增益优化

5 光波分复用系统（WDM Systems）设计 5.1 光波分复用系统简介

5.2 光波分复用系统使用OptiSystem设计模型案例：阵列波导光栅波分复用器（AWG ）

的设计分析

6 光波系统（Lightwave Systems）设计 6.1 光波系统简介

6.2 光波系统使用OptiSystem设计模型案例：40G单模光纤的单信道传输系统设计

7 色散补偿（Dispe

电路模拟实验专题

实验文档

一、简介

本实验专题基于SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模拟，讲授电路模拟的方法和spice仿真工具的使用。

SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免费版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更为强大，在集成电路设计中使用得更为广泛。因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE作为主要的仿真工具，进行电路模拟方法和技巧的训练。

参加本实验专题的人员应具备集成电路设计基础、器件模型等相关知识。

二、Spice基本知识 (2)

无论哪种spice仿真器，使用的spice语法或语句是一致的或相似的，差别只是在于形式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。因此这里简单介绍一下spice的基本框架，详细的spice语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明文档。

首先看一个简单的例子，采用spice模拟MOS管的输出特性，对一个NMOS管进行输入输出特性直流扫描。VGS从1V变化到3V，步长为0.5V；VDS从0V变化到5V，步长为0.2V；输出以V

§ 电路级和行为级仿真

§ 直流特性分析、灵敏度分析 § 交流特性分析 § 瞬态分析

§ 电路优化（优化元件参数） § 温度特性分析 § 噪声分析

例(Hspicenetlist for the RC network circuit)： .title A SIMPLE AC RUN .OPTIONS LIST NODE POST .OP

.AC DEC 10 1K 1MEG

.PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1) V1 1 0 10 AC 1 R1 1 2 1K R2 2 0 1K C1 2 0 .001U .END

输出文件：一系列文本文件

? *.ic：initial conditions for the circuit ? *.lis：text simulation output listing

? *.mt0,*.mt1…：post-processor output for MEASURE statements ? *.pa0 ：subcircuit path table ? *.st0 ：run-time statistics

? *.tr0 ,*.tr1…：post-processor output f

准滑动模态控制

2.8.1准滑动模态控制

在滑动模态控制系统中，如果控制结构的切换具有理想的开关特性，则能在切换面上形成理想的滑动模态，这是一种光滑的运动，渐进趋近于原点。但在实际工程中，由于存在时间上的延迟和空间上的滞后等原因，使得滑动模态呈抖振形式，在光滑的滑动上叠加了抖振。理想的滑动模态是不存在的，现实中的滑动模态控制均伴随有抖振，抖振问题是影响滑动模态看控制广泛应用的主要障碍。

所谓准滑动模态，是指系统的运动轨迹被限制在理想滑动模态的某一?领域内的模态。从相轨迹方面来说，具有理想滑动模态的控制是使一定范围内的状态点均被吸引至切换面。而准滑动模态控制则是使一定范围内的状态点均被吸引至切换面的某一?领域内，通常称此?领域为滑动模态切换面的边界层。

在边界层内，准滑动模态不要求满足滑动模态的存在条件，因此准滑动模态不要求在切换面上进行控制结构的切换。它可以在边界层上进行结构变换的控制系统，也可以根本不进行结构变换的连续状态反馈控制系统。准滑动模态控制在实现上的这种差别，使它从根本上避免或削弱了抖振，从而在实际中得到了广泛的应用。

在连续系统中，常用的准滑动模态控制有以下两种方法： （1） 用饱和函数sat(s)代替理想滑动模态中的符号

说明：部分操作因版本不同存在差异

1. 静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真

平板电容器模型描述：

上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体） 介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质） 激励：电压源，上极板电压：5V，下极板电压：0V。 要求计算该电容器的电容值

1.建模（Model）

Project > Insert Maxwell 3D Design

File>Save as>Planar Cap（工程命名为“Planar Cap”）

选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic（静电的） 创建下极板六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 下极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0） 坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2） 将六面体重命名为DownPlate

Assign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor） 创建上极板六面体

Draw > Box（创建下极板六面体） 上极板起点：（X,Y,Z）

I2C串行总线概述

1.I2C总线的接口

I2C总线是PHLIPS公司推出的一种双向串行总线，用于与主机相连接。总线的长度可高达8m，最多可支持40个器件。

I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据/地址线SDA，另一根是时钟线SCL。所有连接到I2C总线上的设备的串行数据线都连接到总线的SDA上，而设备的串行时钟线都连接到总线的SCL上。

一个单片机外围系统可以扩展多个I2C总线器件，每个器件需要设定不同的地址。每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址。主机与其它器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其它器件，这时主机即为发送器。由总线上接收数据的器件则为接收器。

I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。

2. I2C总线器件的地址

I2C总线是由数据线SDA 和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接受数据。在单片机与被控器件之间、器件与器件之间均可进行双向信息传送。器件地址共7位，它与方向位构成了I2C总线器件的寻址字节SLA。 I2C总线器件的寻址字节SLA 位 D7 D6 D5 D4 D