基於SPICE、SPECTRE與Fast-SPICE的電路及顯示麵闆快速仿真原理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121325779

商品編碼：29722019120

商品基本信息，請以下列介紹為準
商品名稱：	基於SPICE、SPECTRE與Fast-SPICE的電路及顯示麵闆快速仿真原理
作者：	雷東
定價：	49.0
齣版社：	電子工業齣版社
齣版日期：
ISBN：	9787121325779
印次：
版次：	1
裝幀：	平裝-膠訂
開本：	16開

內容簡介

本書是基於作者多年的電路和顯示麵闆仿真設計經驗編寫而成的。本書詳細闡述瞭以SPICE為代錶的電路仿真器的發展過程，以及仿真原理和技術。全書共6章。第1章闡述瞭電路仿真器SPICE的發展曆程，及其在電路和麵闆仿真領域的應用情況。第2章分析並闡述瞭SPICE在進行電路仿真過程中所要經曆的流程，以及需要建立並求解的方程組，包括針對電路連接特性所建立的方程組，以及用於描述器件電學特性的模型方程組。第3章主要闡述瞭SPICE在進行電路的直流、交流或瞬態分析的時候，所采用的數值計算方法。第4章主要闡述瞭SPICE仿真的收斂性、精度和速度。第5章專門針對目前電路仿真領域發展比較快的Fast-SPICE的快速仿真原理進行瞭較為深入的介紹。第6章對目前常用的SPICE及SPECTRE電路仿真的語法進行瞭較為詳細的說明。本書適閤顯示麵闆設計及電路設計的相關從業人員閱讀，也可以作為微電子相關專業的學生或研究人員的學習參考書。

目錄

第1章 SPICE的發展及其在顯示麵闆設計中的應用1 1.1 SPICE的發展1 1.2 SPICE在顯示麵闆設計中的應用3 參考文獻7 第2章 電路的SPICE仿真流程與方程的建立8 2.1 電路的SPICE仿真流程8 2.2 節點分析法10 2.2.1 綫性電阻11 2.2.2 電容11 2.2.3 電感12 2.2.4 獨立的電流源12 2.3 改進的節點分析法15 2.3.1 獨立電壓源16 2.3.2 壓控電壓源（VCVS）17 2.3.3 壓控電流源（VCCS）18 2.3.4 流控電壓源（CCVS）19 2.3.5 流控電流源（CCCS）19 2.4 器件模型與模型方程20 2.4.1 綫性電阻21 2.4.2 電容22 2.4.3 電感23 2.4.4 獨立電流源24 2.4.5 獨立電壓源25 2.4.6 壓控電流源25 2.4.7 二極管26 2.4.8 場效應晶體管（MOSFET）32 2.4.9 薄膜晶體管（TFT）的SPICE模型38 參考文獻39 第3章 電路的SPICE分析41 3.1 直流（DC）分析41 3.1.1 綫性電路的直流分析42 3.1.2 非綫性電路的直流分析44 3.2 交流（AC）分析51 3.3 瞬態（Tran）分析52 3.3.1 歐拉法52 3.3.2 歐拉法的截斷誤差54 3.3.3 歐拉法的穩定性55 3.3.4 梯形法及其穩定性56 3.3.5 Gear法及其穩定性58 3.3.6 對儲能元件的分析59 參考文獻60 第4章 SPICE仿真的收斂性、精度、速度與Fast-SPICE61 4.1 SPICE仿真的收斂性61 4.1.1 直流仿真的收斂性62 4.1.2 交流仿真的收斂性70 4.1.3 瞬態仿真的收斂性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 瞬態仿真的精度75 4.3 SPICE仿真的速度與Fast-SPICE80 4.3.1 稀疏矩陣技術80 4.3.2 器件模型的處理82 4.3.3 計算方法84 4.3.4 快速仿真器Fast-SPICE86 參考文獻88 第5章 Fast-SPICE仿真原理89 5.1 電路分割（Circuit Partition）89 5.1.1 電路分割的原則89 5.1.2 對功率網絡的劃分90 5.1.3 對晶體管柵極連接點的劃分92 5.1.4 對理想電壓源的劃分92 5.2 Fast-SPICE中電路的層次仿真（Hierarchical Simulation）94 5.2.1 層次仿真的基本概念94 5.2.2 層次仿真中的節點98 5.2.3 層次仿真中電路的存儲方式98 5.2.4 等效阻抗分割法99 5.2.5 基於分割電路的層次仿真103 5.3 寄生RC網絡的壓縮118 參考文獻122 第6章 SPICE及SPECTRE電路仿真的語法123 6.1 SPICE及SPECTRE電路仿真網錶的結構123 6.2 控製語句127 6.2.1 電路初始條件控製128 6.2.2 選項設置（OPTIONS）128 6.3 器件（元件）及器件模型的SPICE語法129 6.3.1 電源129 6.3.2 器件140 6.3.3 器件模型150 6.4 參數與錶達式153 6.5 宏模型與子電路154 6.6 電路分析的SPICE語法156 6.7 仿真結果輸齣的SPICE語法158 參考文獻162

深度解析前沿仿真技術，賦能高效電路與顯示麵闆設計 在日新月異的電子科技領域，設計的高速化、復雜化以及市場競爭的白熱化，對電路及顯示麵闆的研發周期提齣瞭前所未有的挑戰。傳統的仿真方法往往耗時巨大，難以滿足快速迭代和精準驗證的需求。本書將目光聚焦於當前行業內極具影響力的仿真技術——SPICE、SPECTRE以及Fast-SPICE，旨在深入剖析其核心原理，揭示其在電路及顯示麵闆設計中發揮的決定性作用，並提供一套行之有效的仿真策略，幫助讀者大幅提升設計效率與仿真精度。 一、SPICE：奠基性仿真引擎的深度探索 SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）作為電路仿真的基石，其強大的功能和廣泛的應用早已深入人心。然而，要真正駕馭SPICE，理解其背後的數學模型和算法是關鍵。本書將從SPICE的基本原理齣發，深入解析其核心的節點分析法與Modified Nodal Analysis (MNA)，闡述如何將電路的拓撲結構轉化為代數方程組，並藉由數值積分方法（如嚮後差分法、辛普森積分法等）來求解這些方程，從而準確預測電路的瞬態響應。 我們還將詳細講解SPICE在器件模型方麵的強大之處。從最基本的電阻、電容、電感，到復雜的二極管、MOSFET、BJT等半導體器件，SPICE都提供瞭精密的數學模型來描述其行為。本書將剖析這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）的演進及其在不同工藝節點下的適用性。理解這些模型的內部參數及其對仿真結果的影響，是進行精確仿真的不二法門。 此外，本書還將探討SPICE的各種分析模式，如： 直流工作點分析 (DC Operating Point Analysis)：確定電路在穩定狀態下的各項電壓和電流，為交流分析提供基礎。 瞬態分析 (Transient Analysis)：模擬電路在時域內的動態行為，這是分析信號變化、上升時間、下降時間等關鍵指標的基礎。 交流小信號分析 (AC Small-Signal Analysis)：分析電路在不同頻率下的綫性響應，如頻率響應、增益、相位裕度等，對於濾波器、放大器設計至關重要。 噪聲分析 (Noise Analysis)：量化電路中隨機信號的産生和傳播，對於射頻電路、傳感器等對噪聲敏感的應用尤為關鍵。 傅裏葉分析 (Fourier Analysis)：將瞬態波形分解為不同頻率的成分，便於分析信號的諧波失真等。 本書不僅會介紹這些分析模式的理論基礎，更會結閤實際電路設計案例，演示如何在SPICE仿真器（如LTspice, PSpice等）中進行設置和操作，以及如何解讀和分析仿真結果，幫助讀者將其應用於實際的設計流程中。 二、SPECTRE：麵嚮高端設計的強大仿真平颱 隨著集成電路設計的復雜度不斷提升，對仿真工具的要求也日益嚴苛。SPECTRE作為Cadence公司齣品的業界領先的高性能仿真器，以其強大的功能、優異的精度和高效的性能，在高端模擬、混閤信號以及射頻電路設計領域占據著舉足輕重的地位。本書將深入剖析SPECTRE的核心優勢及其在現代設計流程中的不可替代性。 我們將重點關注SPECTRE在求解算法上的革新。相較於傳統的SPICE，SPECTRE引入瞭更先進的稀疏矩陣技術和迭代求解器，能夠在處理大規模電路網錶時實現顯著的性能提升。本書將介紹SPECTRE的並行計算能力，以及它如何利用多核處理器來加速仿真過程，這對於處理動輒百萬甚至韆萬級晶體管的現代SoC設計至關重要。 在器件模型方麵，SPECTRE同樣擁有令人矚目的能力。它能夠支持包括BSIM4、BSIM-CMG、PSP、EKVDD等在內的業界最先進的CMOS模型，並能夠精確地模擬亞閾值區、飽和區、擊穿區等所有工作區域的器件行為。對於射頻（RF）電路的設計，SPECTRE更是提供瞭專門的電磁場仿真接口（如與EMX、Clarity等工具的集成），能夠考慮寄生效應和互耦等因素，確保射頻電路仿真的高度準確性。 本書還將詳盡介紹SPECTRE在高級分析功能上的突破，包括： 噪聲仿真（Noise Analysis）的精細化：SPECTRE能夠進行更精確的噪聲貢獻分析，幫助工程師定位噪聲源，優化設計。 瞬態噪聲仿真（Transient Noise Analysis）：結閤瞭瞬態和噪聲分析，能夠更真實地模擬信號在時域內的噪聲錶現。 多端點瞬態分析（Multi-point Transient Analysis）：允許在瞬態仿真過程中對多個節點或信號進行采樣和分析，提高效率。 濛特卡洛分析（Monte Carlo Analysis）：用於評估工藝偏差、器件參數不確定性等對電路性能的影響，提供更 robust 的設計。 角分析（Corner Analysis）：針對不同工藝角（如TT、FF、SS、SF、FS等）進行仿真，評估電路在最壞情況下的性能。 交調失真（Intermodulation Distortion）分析：對於非綫性電路，如混頻器、放大器等，準確預測其交調失真對信號質量的影響。 PSTAR/NSTAR分析：用於評估功率器件的熱效應，在高性能、大功率設計中尤為重要。 通過實際案例分析，本書將引導讀者如何充分利用SPECTRE強大的功能，針對模擬、射頻、混閤信號等復雜設計場景，構建高效準確的仿真流程，從而加速産品上市進程，降低設計風險。 三、Fast-SPICE：加速仿真，賦能高速低功耗設計 在追求極緻性能和超低功耗的今天，傳統的SPICE仿真速度往往成為瓶頸，尤其是在處理大規模數字電路或需要進行廣泛遍曆式仿真的情況下。Fast-SPICE技術應運而生，它通過一係列高效的算法和技術，在保證一定精度的前提下，極大地提升瞭仿真速度。本書將深入探討Fast-SPICE的實現原理及其在現代設計中的應用價值。 我們將聚焦於Fast-SPICE的核心加速技術，包括： 稀疏技術（Sparsity Techniques）的優化：Fast-SPICE利用先進的稀疏技術，能夠更有效地處理大型稀疏矩陣，減少計算量。 抽象模型（Abstraction Models）的應用：相較於精確的晶體管級模型，Fast-SPICE會采用更高級彆的抽象模型，如行為級模型（Behavioral Models）、寄存器傳輸級（RTL）模型等，來描述電路的邏輯功能，從而繞過詳細的晶體管級仿真。 層次化仿真（Hierarchical Simulation）：將復雜的電路分解為多個子模塊，並對這些子模塊分彆進行仿真，最終將結果集成起來，實現加速。 模型順序（Model Ordering）與分區（Partitioning）：優化求解器的計算順序，將電路劃分為更易於處理的子問題。 並行化（Parallelization）：充分利用多核處理器或分布式計算資源，將仿真任務分解並並行執行。 混閤仿真（Hybrid Simulation）：結閤不同粒度的仿真器，例如，將數字部分使用Fast-SPICE進行仿真，而將模擬部分使用SPICE或SPECTRE進行精確仿真，從而在速度和精度之間取得平衡。 本書還將重點介紹Fast-SPICE在低功耗設計中的應用。通過快速的功耗分析，可以有效地識彆功耗熱點，並進行相應的優化，例如門控時鍾（Clock Gating）、動態電壓頻率調整（DVFS）等技術的仿真驗證。 對於顯示麵闆的設計，Fast-SPICE同樣具有重要的意義。顯示麵闆往往包含大量的驅動電路、像素單元以及控製邏輯，其仿真規模龐大。Fast-SPICE能夠幫助工程師快速驗證驅動信號的時序、像素驅動電流的準確性、顯示內容的刷新率等關鍵性能指標，從而加速顯示麵闆的開發周期。 本書將通過一係列的案例研究，展示如何將Fast-SPICE技術融入實際的設計流程中，例如： 大規模數字邏輯的仿真：驗證CPU、GPU、FPGA等復雜數字芯片的功能正確性。 內存接口的仿真：如DDR、LPDDR等高速內存接口的時序和信號完整性分析。 顯示驅動電路的快速驗證：對TFT-LCD、OLED等顯示麵闆的驅動電路進行高效的參數掃描和性能評估。 低功耗模式的仿真：驗證待機、睡眠等低功耗模式下的功耗錶現。 通過對SPICE、SPECTRE和Fast-SPICE這三大仿真技術及其集成應用的深入剖析，本書旨在為廣大電子工程師、電路設計人員以及相關領域的學生提供一套全麵、深入且極具實踐指導意義的仿真知識體係。掌握這些前沿仿真技術，將是您在日益激烈的技術競爭中脫穎而齣，實現高效、精準、創新設計的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

讀完此書，我最大的感觸是作者對“仿真哲學”的深刻洞察。在當今追求快速上市和迭代的行業環境下，如何精確地預測芯片在真實世界中的錶現，是所有設計團隊麵臨的共同難題。這本書沒有迴避這個矛盾，反而正視瞭傳統SPICE仿真在麵對海量數據時的瓶頸。它引導讀者去思考：我們到底需要什麼樣的精度？在設計周期的哪個階段，使用哪種精度的仿真工具纔是最高效的選擇？書中對於從‘Golden Model’（如SPECTRE）到‘Gate-Level’或‘Behavioral Model’（Fast-SPICE的優勢領域）的仿真降階策略的論述，邏輯鏈條極其嚴密。這不僅僅是技術層麵的指導，更是一種資源配置上的智慧。它教會我們，優秀的仿真工程師不僅要會跑仿真，更要懂得“何時跑”和“如何不跑”。這種由錶及裏的提升，讓我對整個EDA工具鏈的認識都提升到瞭一個新的層次。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我最初接觸這本書的時候，內心是帶著幾分忐忑的，因為仿真技術領域的文獻往往晦澀難懂，動輒就是一堆難以消化的數學模型和代碼片段。然而，這本書的敘事節奏把握得非常巧妙。它沒有一上來就拋齣最難啃的骨頭，而是循序漸進地搭建知識體係的階梯。從基礎的器件模型構建，到復雜的工藝角分析，再到實際的版圖效應提取，每一步的過渡都顯得水到渠成。尤其令人稱道的是，作者對於“快速仿真”這一概念的理解，不是簡單地犧牲精度換速度，而是通過算法優化和針對性建模，在可接受的誤差範圍內實現瞭效率的飛躍。這種對工程實用性和理論嚴謹性的平衡把握，是很多同類書籍難以企及的。我特彆喜歡它在章節末尾設置的“思考題”，這些問題往往能夠引導讀者跳齣書本的框架，思考如何在自己的實際項目中應用這些先進的仿真策略。這本書更像一位經驗豐富的導師，在你迷茫時指點迷津，在你深入時給予新的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖文配閤做得非常齣色，這對於一本技術類書籍來說，至關重要。如果信息密度過高而缺乏有效的視覺引導，讀者很容易産生閱讀疲勞。該書的每一張圖錶似乎都經過瞭精心設計，不僅僅是數據的堆砌，更是對復雜物理過程的視覺化詮釋。例如，在講解如何利用Fast-SPICE加速大型模擬電路（比如復雜的驅動級）的收斂性時，書中對比瞭不同網格劃分策略對仿真時間的影響，那些直觀的麯綫圖比純文字描述要有力得多。此外，書中所涉及的軟件環境和腳本編寫的部分，也體現瞭與時俱進的特點，它似乎預見到未來工程師需要掌握的跨平颱、集成化的工作流。它沒有將重點局限在某一個特定版本的軟件上，而是側重於底層原理的講解，這使得這本書具有更長的生命力。對於任何一個需要處理大規模、高復雜度模擬/混閤信號設計，特彆是涉及到新一代顯示技術驗證的工程師而言，這本書的價值是難以用金錢衡量的“生産力工具”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，更像是進行瞭一場結構嚴謹的智力探險。它絕不是那種讀完一遍就能完全消化的讀物，它更像是工具箱裏的一把精密的瑞士軍刀，需要你在實際麵對具體問題時，反復翻閱和琢磨其中某些章節的妙處。我特彆欣賞作者在描述不同仿真引擎性能指標時的那種近乎苛刻的客觀性，沒有過度吹捧任何一種技術，而是將它們的適用邊界劃定得清清楚楚。這對於需要撰寫技術規範或進行工具選型的團隊來說，是極其寶貴的參考資料。對於那些希望從單純的“電路實現者”晉升為“係統級驗證架構師”的專業人士，這本書提供瞭所需的理論深度和實戰技巧。它不僅解答瞭“怎麼做”的問題，更重要的是，它啓發瞭我們去思考“為什麼會是這樣”，以及“未來還可以如何改進”，其前瞻性令人印象深刻。

評分☆☆☆☆☆

這本巨著，光是書名就讓人感受到一股撲麵而來的技術氣息，足以讓人對接下來的內容充滿期待。我原以為這會是一本枯燥的技術手冊，但翻開之後纔發現，它對前沿仿真技術的探討，其深度和廣度都超齣瞭我的想象。作者顯然不是泛泛而談，而是深入到瞭每一個細節的底層邏輯之中，將SPICE、SPECTRE以及Fast-SPICE這三大支柱講解得淋灕盡緻。特彆是針對現代顯示麵闆這種對時序和功耗要求極為苛刻的應用場景，書中對不同仿真引擎的適用性、各自的優勢與局限性進行瞭非常精闢的剖析。我印象特彆深刻的是，它並沒有停留在簡單的公式羅列上，而是通過大量翔實的案例和圖錶，將復雜的電路行為與仿真結果之間的映射關係清晰地展現齣來，這對於初學者建立直觀認知，以及資深工程師進行深度優化，都具有不可替代的價值。它提供的不僅僅是工具的使用說明，更是一種解決實際工程難題的思維框架。讀完後，感覺自己對整個電子係統級仿真，特彆是針對高精度和高效率的矛盾體——顯示麵闆的仿真，有瞭一個全新的、更宏觀的認識。