基于SPICE、SPECTRE与Fast-SPICE的电路及显示面板快速仿真原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121325779

商品编码：29722019120

商品基本信息，请以下列介绍为准
商品名称：	基于SPICE、SPECTRE与Fast-SPICE的电路及显示面板快速仿真原理
作者：	雷东
定价：	49.0
出版社：	电子工业出版社
出版日期：
ISBN：	9787121325779
印次：
版次：	1
装帧：	平装-胶订
开本：	16开

内容简介

本书是基于作者多年的电路和显示面板仿真设计经验编写而成的。本书详细阐述了以SPICE为代表的电路仿真器的发展过程，以及仿真原理和技术。全书共6章。第1章阐述了电路仿真器SPICE的发展历程，及其在电路和面板仿真领域的应用情况。第2章分析并阐述了SPICE在进行电路仿真过程中所要经历的流程，以及需要建立并求解的方程组，包括针对电路连接特性所建立的方程组，以及用于描述器件电学特性的模型方程组。第3章主要阐述了SPICE在进行电路的直流、交流或瞬态分析的时候，所采用的数值计算方法。第4章主要阐述了SPICE仿真的收敛性、精度和速度。第5章专门针对目前电路仿真领域发展比较快的Fast-SPICE的快速仿真原理进行了较为深入的介绍。第6章对目前常用的SPICE及SPECTRE电路仿真的语法进行了较为详细的说明。本书适合显示面板设计及电路设计的相关从业人员阅读，也可以作为微电子相关专业的学生或研究人员的学习参考书。

目录

第1章 SPICE的发展及其在显示面板设计中的应用1 1.1 SPICE的发展1 1.2 SPICE在显示面板设计中的应用3 参考文献7 第2章 电路的SPICE仿真流程与方程的建立8 2.1 电路的SPICE仿真流程8 2.2 节点分析法10 2.2.1 线性电阻11 2.2.2 电容11 2.2.3 电感12 2.2.4 独立的电流源12 2.3 改进的节点分析法15 2.3.1 独立电压源16 2.3.2 压控电压源（VCVS）17 2.3.3 压控电流源（VCCS）18 2.3.4 流控电压源（CCVS）19 2.3.5 流控电流源（CCCS）19 2.4 器件模型与模型方程20 2.4.1 线性电阻21 2.4.2 电容22 2.4.3 电感23 2.4.4 独立电流源24 2.4.5 独立电压源25 2.4.6 压控电流源25 2.4.7 二极管26 2.4.8 场效应晶体管（MOSFET）32 2.4.9 薄膜晶体管（TFT）的SPICE模型38 参考文献39 第3章 电路的SPICE分析41 3.1 直流（DC）分析41 3.1.1 线性电路的直流分析42 3.1.2 非线性电路的直流分析44 3.2 交流（AC）分析51 3.3 瞬态（Tran）分析52 3.3.1 欧拉法52 3.3.2 欧拉法的截断误差54 3.3.3 欧拉法的稳定性55 3.3.4 梯形法及其稳定性56 3.3.5 Gear法及其稳定性58 3.3.6 对储能元件的分析59 参考文献60 第4章 SPICE仿真的收敛性、精度、速度与Fast-SPICE61 4.1 SPICE仿真的收敛性61 4.1.1 直流仿真的收敛性62 4.1.2 交流仿真的收敛性70 4.1.3 瞬态仿真的收敛性70 4.2 SPICE仿真的精度73 4.2.1 直流仿真的精度73 4.2.2 交流仿真的精度75 4.2.3 瞬态仿真的精度75 4.3 SPICE仿真的速度与Fast-SPICE80 4.3.1 稀疏矩阵技术80 4.3.2 器件模型的处理82 4.3.3 计算方法84 4.3.4 快速仿真器Fast-SPICE86 参考文献88 第5章 Fast-SPICE仿真原理89 5.1 电路分割（Circuit Partition）89 5.1.1 电路分割的原则89 5.1.2 对功率网络的划分90 5.1.3 对晶体管栅极连接点的划分92 5.1.4 对理想电压源的划分92 5.2 Fast-SPICE中电路的层次仿真（Hierarchical Simulation）94 5.2.1 层次仿真的基本概念94 5.2.2 层次仿真中的节点98 5.2.3 层次仿真中电路的存储方式98 5.2.4 等效阻抗分割法99 5.2.5 基于分割电路的层次仿真103 5.3 寄生RC网络的压缩118 参考文献122 第6章 SPICE及SPECTRE电路仿真的语法123 6.1 SPICE及SPECTRE电路仿真网表的结构123 6.2 控制语句127 6.2.1 电路初始条件控制128 6.2.2 选项设置（OPTIONS）128 6.3 器件（元件）及器件模型的SPICE语法129 6.3.1 电源129 6.3.2 器件140 6.3.3 器件模型150 6.4 参数与表达式153 6.5 宏模型与子电路154 6.6 电路分析的SPICE语法156 6.7 仿真结果输出的SPICE语法158 参考文献162

深度解析前沿仿真技术，赋能高效电路与显示面板设计 在日新月异的电子科技领域，设计的高速化、复杂化以及市场竞争的白热化，对电路及显示面板的研发周期提出了前所未有的挑战。传统的仿真方法往往耗时巨大，难以满足快速迭代和精准验证的需求。本书将目光聚焦于当前行业内极具影响力的仿真技术——SPICE、SPECTRE以及Fast-SPICE，旨在深入剖析其核心原理，揭示其在电路及显示面板设计中发挥的决定性作用，并提供一套行之有效的仿真策略，帮助读者大幅提升设计效率与仿真精度。 一、SPICE：奠基性仿真引擎的深度探索 SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）作为电路仿真的基石，其强大的功能和广泛的应用早已深入人心。然而，要真正驾驭SPICE，理解其背后的数学模型和算法是关键。本书将从SPICE的基本原理出发，深入解析其核心的节点分析法与Modified Nodal Analysis (MNA)，阐述如何将电路的拓扑结构转化为代数方程组，并借由数值积分方法（如向后差分法、辛普森积分法等）来求解这些方程，从而准确预测电路的瞬态响应。 我们还将详细讲解SPICE在器件模型方面的强大之处。从最基本的电阻、电容、电感，到复杂的二极管、MOSFET、BJT等半导体器件，SPICE都提供了精密的数学模型来描述其行为。本书将剖析这些模型是如何建立的，例如MOSFET的Shichman-Hodges模型、BSIM模型（包括BSIM1、BSIM2、BSIM3、BSIM4等）的演进及其在不同工艺节点下的适用性。理解这些模型的内部参数及其对仿真结果的影响，是进行精确仿真的不二法门。 此外，本书还将探讨SPICE的各种分析模式，如： 直流工作点分析 (DC Operating Point Analysis)：确定电路在稳定状态下的各项电压和电流，为交流分析提供基础。 瞬态分析 (Transient Analysis)：模拟电路在时域内的动态行为，这是分析信号变化、上升时间、下降时间等关键指标的基础。 交流小信号分析 (AC Small-Signal Analysis)：分析电路在不同频率下的线性响应，如频率响应、增益、相位裕度等，对于滤波器、放大器设计至关重要。 噪声分析 (Noise Analysis)：量化电路中随机信号的产生和传播，对于射频电路、传感器等对噪声敏感的应用尤为关键。 傅里叶分析 (Fourier Analysis)：将瞬态波形分解为不同频率的成分，便于分析信号的谐波失真等。 本书不仅会介绍这些分析模式的理论基础，更会结合实际电路设计案例，演示如何在SPICE仿真器（如LTspice, PSpice等）中进行设置和操作，以及如何解读和分析仿真结果，帮助读者将其应用于实际的设计流程中。 二、SPECTRE：面向高端设计的强大仿真平台 随着集成电路设计的复杂度不断提升，对仿真工具的要求也日益严苛。SPECTRE作为Cadence公司出品的业界领先的高性能仿真器，以其强大的功能、优异的精度和高效的性能，在高端模拟、混合信号以及射频电路设计领域占据着举足轻重的地位。本书将深入剖析SPECTRE的核心优势及其在现代设计流程中的不可替代性。 我们将重点关注SPECTRE在求解算法上的革新。相较于传统的SPICE，SPECTRE引入了更先进的稀疏矩阵技术和迭代求解器，能够在处理大规模电路网表时实现显著的性能提升。本书将介绍SPECTRE的并行计算能力，以及它如何利用多核处理器来加速仿真过程，这对于处理动辄百万甚至千万级晶体管的现代SoC设计至关重要。 在器件模型方面，SPECTRE同样拥有令人瞩目的能力。它能够支持包括BSIM4、BSIM-CMG、PSP、EKVDD等在内的业界最先进的CMOS模型，并能够精确地模拟亚阈值区、饱和区、击穿区等所有工作区域的器件行为。对于射频（RF）电路的设计，SPECTRE更是提供了专门的电磁场仿真接口（如与EMX、Clarity等工具的集成），能够考虑寄生效应和互耦等因素，确保射频电路仿真的高度准确性。 本书还将详尽介绍SPECTRE在高级分析功能上的突破，包括： 噪声仿真（Noise Analysis）的精细化：SPECTRE能够进行更精确的噪声贡献分析，帮助工程师定位噪声源，优化设计。 瞬态噪声仿真（Transient Noise Analysis）：结合了瞬态和噪声分析，能够更真实地模拟信号在时域内的噪声表现。 多端点瞬态分析（Multi-point Transient Analysis）：允许在瞬态仿真过程中对多个节点或信号进行采样和分析，提高效率。 蒙特卡洛分析（Monte Carlo Analysis）：用于评估工艺偏差、器件参数不确定性等对电路性能的影响，提供更 robust 的设计。 角分析（Corner Analysis）：针对不同工艺角（如TT、FF、SS、SF、FS等）进行仿真，评估电路在最坏情况下的性能。 交调失真（Intermodulation Distortion）分析：对于非线性电路，如混频器、放大器等，准确预测其交调失真对信号质量的影响。 PSTAR/NSTAR分析：用于评估功率器件的热效应，在高性能、大功率设计中尤为重要。 通过实际案例分析，本书将引导读者如何充分利用SPECTRE强大的功能，针对模拟、射频、混合信号等复杂设计场景，构建高效准确的仿真流程，从而加速产品上市进程，降低设计风险。 三、Fast-SPICE：加速仿真，赋能高速低功耗设计 在追求极致性能和超低功耗的今天，传统的SPICE仿真速度往往成为瓶颈，尤其是在处理大规模数字电路或需要进行广泛遍历式仿真的情况下。Fast-SPICE技术应运而生，它通过一系列高效的算法和技术，在保证一定精度的前提下，极大地提升了仿真速度。本书将深入探讨Fast-SPICE的实现原理及其在现代设计中的应用价值。 我们将聚焦于Fast-SPICE的核心加速技术，包括： 稀疏技术（Sparsity Techniques）的优化：Fast-SPICE利用先进的稀疏技术，能够更有效地处理大型稀疏矩阵，减少计算量。 抽象模型（Abstraction Models）的应用：相较于精确的晶体管级模型，Fast-SPICE会采用更高级别的抽象模型，如行为级模型（Behavioral Models）、寄存器传输级（RTL）模型等，来描述电路的逻辑功能，从而绕过详细的晶体管级仿真。 层次化仿真（Hierarchical Simulation）：将复杂的电路分解为多个子模块，并对这些子模块分别进行仿真，最终将结果集成起来，实现加速。 模型顺序（Model Ordering）与分区（Partitioning）：优化求解器的计算顺序，将电路划分为更易于处理的子问题。 并行化（Parallelization）：充分利用多核处理器或分布式计算资源，将仿真任务分解并并行执行。 混合仿真（Hybrid Simulation）：结合不同粒度的仿真器，例如，将数字部分使用Fast-SPICE进行仿真，而将模拟部分使用SPICE或SPECTRE进行精确仿真，从而在速度和精度之间取得平衡。 本书还将重点介绍Fast-SPICE在低功耗设计中的应用。通过快速的功耗分析，可以有效地识别功耗热点，并进行相应的优化，例如门控时钟（Clock Gating）、动态电压频率调整（DVFS）等技术的仿真验证。 对于显示面板的设计，Fast-SPICE同样具有重要的意义。显示面板往往包含大量的驱动电路、像素单元以及控制逻辑，其仿真规模庞大。Fast-SPICE能够帮助工程师快速验证驱动信号的时序、像素驱动电流的准确性、显示内容的刷新率等关键性能指标，从而加速显示面板的开发周期。 本书将通过一系列的案例研究，展示如何将Fast-SPICE技术融入实际的设计流程中，例如： 大规模数字逻辑的仿真：验证CPU、GPU、FPGA等复杂数字芯片的功能正确性。 内存接口的仿真：如DDR、LPDDR等高速内存接口的时序和信号完整性分析。 显示驱动电路的快速验证：对TFT-LCD、OLED等显示面板的驱动电路进行高效的参数扫描和性能评估。 低功耗模式的仿真：验证待机、睡眠等低功耗模式下的功耗表现。 通过对SPICE、SPECTRE和Fast-SPICE这三大仿真技术及其集成应用的深入剖析，本书旨在为广大电子工程师、电路设计人员以及相关领域的学生提供一套全面、深入且极具实践指导意义的仿真知识体系。掌握这些前沿仿真技术，将是您在日益激烈的技术竞争中脱颖而出，实现高效、精准、创新设计的关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文配合做得非常出色，这对于一本技术类书籍来说，至关重要。如果信息密度过高而缺乏有效的视觉引导，读者很容易产生阅读疲劳。该书的每一张图表似乎都经过了精心设计，不仅仅是数据的堆砌，更是对复杂物理过程的视觉化诠释。例如，在讲解如何利用Fast-SPICE加速大型模拟电路（比如复杂的驱动级）的收敛性时，书中对比了不同网格划分策略对仿真时间的影响，那些直观的曲线图比纯文字描述要有力得多。此外，书中所涉及的软件环境和脚本编写的部分，也体现了与时俱进的特点，它似乎预见到未来工程师需要掌握的跨平台、集成化的工作流。它没有将重点局限在某一个特定版本的软件上，而是侧重于底层原理的讲解，这使得这本书具有更长的生命力。对于任何一个需要处理大规模、高复杂度模拟/混合信号设计，特别是涉及到新一代显示技术验证的工程师而言，这本书的价值是难以用金钱衡量的“生产力工具”。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我最初接触这本书的时候，内心是带着几分忐忑的，因为仿真技术领域的文献往往晦涩难懂，动辄就是一堆难以消化的数学模型和代码片段。然而，这本书的叙事节奏把握得非常巧妙。它没有一上来就抛出最难啃的骨头，而是循序渐进地搭建知识体系的阶梯。从基础的器件模型构建，到复杂的工艺角分析，再到实际的版图效应提取，每一步的过渡都显得水到渠成。尤其令人称道的是，作者对于“快速仿真”这一概念的理解，不是简单地牺牲精度换速度，而是通过算法优化和针对性建模，在可接受的误差范围内实现了效率的飞跃。这种对工程实用性和理论严谨性的平衡把握，是很多同类书籍难以企及的。我特别喜欢它在章节末尾设置的“思考题”，这些问题往往能够引导读者跳出书本的框架，思考如何在自己的实际项目中应用这些先进的仿真策略。这本书更像一位经验丰富的导师，在你迷茫时指点迷津，在你深入时给予新的挑战。

评分☆☆☆☆☆

读完此书，我最大的感触是作者对“仿真哲学”的深刻洞察。在当今追求快速上市和迭代的行业环境下，如何精确地预测芯片在真实世界中的表现，是所有设计团队面临的共同难题。这本书没有回避这个矛盾，反而正视了传统SPICE仿真在面对海量数据时的瓶颈。它引导读者去思考：我们到底需要什么样的精度？在设计周期的哪个阶段，使用哪种精度的仿真工具才是最高效的选择？书中对于从‘Golden Model’（如SPECTRE）到‘Gate-Level’或‘Behavioral Model’（Fast-SPICE的优势领域）的仿真降阶策略的论述，逻辑链条极其严密。这不仅仅是技术层面的指导，更是一种资源配置上的智慧。它教会我们，优秀的仿真工程师不仅要会跑仿真，更要懂得“何时跑”和“如何不跑”。这种由表及里的提升，让我对整个EDA工具链的认识都提升到了一个新的层次。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，更像是进行了一场结构严谨的智力探险。它绝不是那种读完一遍就能完全消化的读物，它更像是工具箱里的一把精密的瑞士军刀，需要你在实际面对具体问题时，反复翻阅和琢磨其中某些章节的妙处。我特别欣赏作者在描述不同仿真引擎性能指标时的那种近乎苛刻的客观性，没有过度吹捧任何一种技术，而是将它们的适用边界划定得清清楚楚。这对于需要撰写技术规范或进行工具选型的团队来说，是极其宝贵的参考资料。对于那些希望从单纯的“电路实现者”晋升为“系统级验证架构师”的专业人士，这本书提供了所需的理论深度和实战技巧。它不仅解答了“怎么做”的问题，更重要的是，它启发了我们去思考“为什么会是这样”，以及“未来还可以如何改进”，其前瞻性令人印象深刻。

评分☆☆☆☆☆

这本巨著，光是书名就让人感受到一股扑面而来的技术气息，足以让人对接下来的内容充满期待。我原以为这会是一本枯燥的技术手册，但翻开之后才发现，它对前沿仿真技术的探讨，其深度和广度都超出了我的想象。作者显然不是泛泛而谈，而是深入到了每一个细节的底层逻辑之中，将SPICE、SPECTRE以及Fast-SPICE这三大支柱讲解得淋漓尽致。特别是针对现代显示面板这种对时序和功耗要求极为苛刻的应用场景，书中对不同仿真引擎的适用性、各自的优势与局限性进行了非常精辟的剖析。我印象特别深刻的是，它并没有停留在简单的公式罗列上，而是通过大量翔实的案例和图表，将复杂的电路行为与仿真结果之间的映射关系清晰地展现出来，这对于初学者建立直观认知，以及资深工程师进行深度优化，都具有不可替代的价值。它提供的不仅仅是工具的使用说明，更是一种解决实际工程难题的思维框架。读完后，感觉自己对整个电子系统级仿真，特别是针对高精度和高效率的矛盾体——显示面板的仿真，有了一个全新的、更宏观的认识。