如何使用Hspice模擬MOS的導通電阻Ron

karsh

把電晶體當開關使用時，請問大家都是如何用Hspice來模擬電晶體的導通電阻Ron呢?

cyan215

這個問題尋找很久了~

馬上來試試看~
3 [- H# r( _7 o+ W' f  V# d1 ?1 x
. }* q7 [1 ~/ u' d: C謝謝版主教學!

larrysky

感謝版主大大無私的教學~
/ d; V9 H9 |: i# s  x: e
感恩!!!

pkf690801

thanks
9 A" E# u( m( f( X" R9 X
0 E2 K" z+ V* e4 h.......................

iamif520

哇~ 好感動喔~ finster大真是太強了~"~
今天又長知識了^_^
0 r/ s3 D+ }& y* n7 g# H; t. L3Q

semico_ljj

觉得这样做有点复杂了！

hyseresis

原帖由 finster 於 2008-7-14 11:23 AM 發表
附圖Noname1應該就你說書上的圖吧
. ~* Z, s% P8 ~3 G/ Z& A) @8 Q
1 L7 `- V1 S, F- Y3 H4 b下面是我測試的transmission gate,而附圖Nonmame則是PMOS/NMOS/和PMOS+NMOS的電阻疊圖
mp   in     vsa       vddah vddah  P_33_G2 L=0.35u W=5u M=1
1 s) H+ K) c6 }" S5 O& rmn   in     vddah      ...

為何2種方法跑出來不一樣？？
! L  c9 P* ]& B' f; r) _
.print pmos_Ron=par('(v(vdd)-v(Vin))/abs(i(M1p))')
# {% i# j4 o! R; q# R.print nmos_Ron=par('(v(Vin))/abs(i(M1n))')
.print TG_Ron=par('(pmos_Ron*nmos_Ron)/(pmos_Ron+nmos_Ron)')

3 Z" V3 u4 Y, Q) ]9 y.print pmos_Ron=par('1/gdso(M1n)')
.print nmos_Ron=par('1/gdso(M1p)')
1 ~5 r1 L+ n; a, q.print TG_Ron=par('1/(gdso(M1n)+gdso(M1p))')
7 K6 ]- T( e* g" w5 P* Y' A
我只PO上TG的RON圖形出來,
上圖是用前三行指令跑出來的RON（2點電壓相減除以電流）
下圖是用後三行指令跑出來的RON（直接用電導倒數）
為何跑出來的圖形不一樣,理論上應該是一樣的啊
3 |# G; ?! r) V能否請各位大大位我解答

schwu_iroi

PMOS和NMOS组成的CMOS switch 电阻值写成
# C! K! W& a3 j" K4 _3 C.probe Ron= par('1/(gdso(mn1)+gdso(mp1))') 就OK了

schwu_iroi

原帖由 hiyato 於 2008-7-7 06:04 PM 發表
4 k3 k) ~' d1 g2 r- c順便來請教各位大大
有在其他書上看到
0 Z, y$ P" ^" u9 n.print dc RON=par('1/LX8(mn1)')
2 m" X0 T6 e5 E3 r3 ^. X$ B! B這個指令似乎也能看RON的電阻值
, a# k# p9 o; Y0 E* F不過不太了解這個指令的意思？

% m4 a2 k: n/ {, ?& Y. I
0 m2 O$ G3 L; H0 Y* |* RLX8(mn1)是hspice自带的一个function，可以用gdso(mn1)，表示mn1的电导的大小，正好是电阻值的倒数，用它替换更直观和简单。
1 ~. v, v  n5 i% O" d! Y.probe Ron=par('1/gdso(mn1)')

dogst

感謝版主這麼有耐心教導我
* b& ~8 p" Y* m; ?! M這下子  我對開關又懂更多了
Thanks

finster

附圖Noname1應該就你說書上的圖吧
7 B. s1 x1 O1 a2 d% T! W" t
下面是我測試的transmission gate,而附圖Nonmame則是PMOS/NMOS/和PMOS+NMOS的電阻疊圖
mp   in     vsa       vddah vddah  P_33_G2 L=0.35u W=5u M=1
6 W% s" E% M+ zmn   in     vddah     vsa     vsa    N_33_G2 L=0.35u W=5u M=1
- g$ P) O  b+ o) Vvvsa      vsa       0    0
  t9 D) y+ J. P5 evddah  vddah  0    vddah
- E8 v+ m7 n4 I9 i% zvin    in     0    0
1 W9 P/ O3 f8 c! _5 y2 G.dc vin 0.05 3.295 0.005
* U$ l' h8 }) \3 e' L% D' L! a.print r_p=par('(v(vddah)-v(in))/abs(i(mp))')
.print r_n=par('(v(in))/abs(i(mn))')
.print r_pn=par('(r_p*r_n)/(r_p+r_n)')
書上的圖是把PMOS和NMOS各別的電阻畫出來之後,再把兩個電阻並聯計算畫出來,其中,要計算PMOS電阻,一端要接VDDAH,而要計算NMOS電阻,另外一端則是接VSA

dogst

sorry  上面打錯了
$ K9 X( S# p% m" x  d' y5 g應該是  rn=par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1))') rp=par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1))')  rpn=par('(rn*rp)/(rn+rp)') 才對
$ |+ [% L" Y# S6 C
還有想要請問一下   跑出來的模擬圖  要怎樣看電阻值呢
- j0 H, Q% `( j. U5 s9 O# j也就是說 NMOS 跟 transmission gate 的部分  要怎樣看
可否教導一下
Thanks

dogst

如果我改成下面這樣
.print rn=par('(v(vout)-v(vin))/abs(i(m1))') rp=par('(v(vout)-v(vin))/abs(i(m2))') rpn=par('(rn*rp)/(rn+rp)')
電阻就會變正的
1 }; |4 F* Y/ s" n. X可是不管怎麼看  還是覺得不太對
4 J, L7 c8 Z: h7 @
以下是我的spice檔
vvdd   vdd   0   dc   3.0V
" t. f. `( k7 ]/ w( Vvvss   vss   0   dc   0.0v
vvin   vin   0   dc   0.0v
, x  H6 S$ m+ S2 q& H
/ C: L6 U0 u9 T# Ym1   vin   vdd   vout  vss  nxx  w=wsize   l=lsize
m2   vout  vss   vin   vdd  pxx  w=wsize   l=lsize  
% g  c% g+ p* m: w! P0 K: @
*r1    vout  0     1k
% l. o5 F4 W7 j6 Z.dc vvin 0v 3.0v 0.05v  
.probe  rn=par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1n))') rp=par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1p))')  rpn=par('(rn*rp)/(rn+rp)')
.print  rn=par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1n))') rp=par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1p))')  rpn=par('(rn*rp)/(rn+rp)')

.end

希望大大幫我檢查一下  看看是否有錯
還有一個問題  就是為何不能用 v(vout)-v(vin) 而一定要用 v(vin)-v(vout) 呢

2 M8 O5 r7 q4 e' O1 G, h! e可否幫忙解答
" [# A, y. F4 r# DThanks

finster

第一個方法為何要(相乘)/(相加)???
' b1 i6 h! |# ~' D6 c你要計算transmission gate的電阻,而transmission gate就是PMOS和NMOS兩者並聯,要求並聯電阻的阻值,當然是(相乘)/(相加),這是很基本的電阻公式計算
6 k( U" x2 W* i' j+ y所以,我先計算出各別PMOS和NMOS的阻值再作計算
) O) |0 I+ m) g4 @! W8 ~6 s
" j' V! ^6 ^4 d6 E- t5 a- p/ `至於兩種方法為何會不同
照理說應該要相同才對,不過,我倒是很好奇為何你的電阻計算出來是負的
: D( j& v6 X# d, {1 t# ?) o# Q這點很不合理
難道是你的VOUT沒有設對嗎??

dogst

大大  我用了你的方法  可是結果怎麼跟書上畫的不一樣呢
以下是我的SPICE檔
) j; v9 g# _" E1 G
& ]4 q: S+ Q( g) uvvdd   vdd   0   dc   3.0V
& S' p2 b. F# _' V* xvvss   vss   0   dc   0.0v
7 {8 u: b$ d0 R7 @vvin   vin   0   dc   0.0v
1 T8 W1 S" E- c) jm1   vin   vdd   vout  vss  nxxx  w=3.5u   l=0.35u
m2   vout  vss   vin   vdd  pxxx  w=3.5u   l=0.35u  m=4
5 J1 d% ?! V7 [

2 o; h1 S: _$ g! Z; X) L以下是用 .print i_pn=par('abs(i(m1))+abs(i(m2))')  r_p=par('(v(vin)-v(vout))/i_pn')
5 x- m- Q1 A2 `! H: @% _
6 H! g; g9 h7 }9 i% d- r. B% f7 I.print rn=par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1))') rp=par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m2))') rpn=par('(rn*rp)/(rn+rp)')
' n0 W& e) ?5 i
1 V8 y  @$ |/ c2 Z" T
& ?1 s. _# b; B/ @+ O為何兩個結果會不一樣呢
而且很納悶的是第二個方法為何要(相乘)/(相加)

* v4 Y  i1 J7 j& I7 q0 L" _可否請大大幫忙解答
) p/ S8 Y& E+ Q  G. r( S4 F- ~Thanks

finster

可以是各別算出Ron,再運算
) L4 |: z& H8 n8 j% V4 e" j.print r_n=par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1))')
4 I2 X$ W. ^) ?0 Y.print r_p=par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m2))')
1 _4 c. l4 u) O& V2 g0 `4 M.print r_pn=par('(r_n*r_p)/(r_n+r_p)')
# Y. u4 n6 D- Y( n
另外一種方式則是將電流相加再作運算
.print i_pn=par('abs(i(m1))+abs(i(m2))')
' X2 ?6 Q) s, t2 X" _. H2 A8 G+ z.print r_p=par('(v(vin)-v(vout))/i_pn')

dogst

原帖由 finster 於 2008-7-7 05:25 PM 發表
+ b3 w3 T7 x8 B不好意思,一時之間沒留意到
應該是
.print PAR('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1))')
要加abs則是因為電流有流進流出的問題,進而會產生正負符號的緣故,故而加了abs可以變成是正的
9 [6 `  [/ I( M# M, ~) Y3 r# c另外,vout的部份,因為你是作.DC的swe ...

5 g; P: ?) y4 Z; a* t4 S/ X
嗯嗯  原來如此
意思也就是說 要寫成下面這樣子  對吧！
nmos : m1 vin vdd vout vss ........  .print par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1))')
pmos : m1 vout vss vin vdd ........  .print par('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1))')

那如果是transmission gate的話
+ x4 f; F1 K, f0 z- Gvvdd   vdd   0   dc   3.0V
8 X% k' t# T* f' ^% A# F5 D/ Wvvss   vss   0   dc   0.0v
vvin   vin   0   dc   0.0v
m1   vin   vdd   vout  vss  nch3  w=3.5u   l=0.35u
m2   vout  vss   vin   vdd  pch3  w=3.5u   l=0.35u  
3 n! @* b& Z- F: f+ t, t+ C# }0 E5 A那麼在.print部份的話  要怎麼寫
( n! ]( c0 g$ _因為他不像nmos或者pmos一樣  只有m1的電流可以除
+ `7 @5 o% q: A6 O6 v. _4 q& i這樣怎麼求Ron
+ K, h" x9 p) Q( M% H( }" C可否請大大解釋疑惑
謝謝

hiyato

順便來請教各位大大
有在其他書上看到
.print dc RON=par('1/LX8(mn1)')
5 _" N9 O& X( r這個指令似乎也能看RON的電阻值
不過不太了解這個指令的意思？

finster

不好意思,一時之間沒留意到
% H) F. F0 }& A8 K! x( f. X應該是
8 V! b$ b% C2 O. g2 r$ X.print PAR('(v(vin)-v(vout))/abs(i(m1))')
5 ]- E$ i, [8 I要加abs則是因為電流有流進流出的問題,進而會產生正負符號的緣故,故而加了abs可以變成是正的
2 _/ H; P# V( i, D' D. T, k另外,vout的部份,因為你是作.DC的sweep,而且是對NMOS,所以,source端一定要加最低電位(也就是0V)然後對drain作dc sweep
; @; ^2 c3 I+ g. B7 N4 c6 J! z反之若是PMOS,則是要加最高電位(亦即VDD)
這是因為PMOS和NMOS兩者對VSS和VDD有不一樣的變化

dogst

嗯嗯  有沒有加電阻  真的有差  謝謝
+ Z: J$ O) Q. e可是又有一個問題(不好意思 問題真多 多多包含)
3 v5 v' P3 K! `' H5 M, }% V" ^' wvvdd   vdd   0  3.0v
vvss   vss   0  0v
3 T3 }0 t4 v- p: D1 X8 ]" B' h+ tvvin   vin   0  0v
6 Q! b, R+ m# u$ t5 Pvvout  vout  0  0v
* D$ _7 c5 E  T! n+ [' e* Nm1   vin   vdd   vout  vss  nch3  w=3.5u   l=0.35u
8 Q/ P& ?# m8 s% O5 {; A.print a=par('(v(vin)-v(vout))/i(m1)') b=par('v(vin)/i(m1)')
0 z4 ~; N0 H: H就是在vout的部份 有沒有設成0好像結果差很多耶  為何會這樣呢
還有在量Ron部份時  到底是要par('(v(vin)-v(vout))/i(m1)')還是要par('v(vin)/i(m1)')
3 @  `% G, Y, D6 k因為版主在回覆時  兩者都有提到  可是還是不清楚
! K" R; |. W% l可否幫忙解答?
9 s8 A! I/ q; Q- h( h2 }6 BThanks