在本文中，我們將討論一種大大增加收斂概率的方法，并在縮短模擬時間的同時實現這一目標。在振蕩器嵌入數百個其他電路塊的層次結構中，這種技術已被證明在獲得收斂方面是有效的。

初始設置

重要的是設置模擬選項，以最大限度地減少 Spectre 在尋找解決方案時的工作，以便當 PSS 確實收斂時；它實際上收斂到一個準確的結果。有一些默認的 Spectre 設置過于嚴格，對于大多數設計來說，這只是等待發生的意外——例如，“iabstol”。然而，對于高 Q xtal 振蕩器，默認的 reltol 精度是不夠的。

建議的起點是：

reltol=10e-6

iabstol=10p

gmin=10p

Spectre/SPICE 默認值通常為 1pA 的電流容錯和 0.1% 的相對容差。使用標準雙精度算法時，SPICE 只能在變量跨越不超過約 12 個數量級的范圍時收斂，因此 1pA 對大多數電路來說是非?？量痰?。對于大電流，將此值增加到 100 pA 甚至 1 nA 有時是個好主意。然而，為了獲得可靠的相位噪聲精度，0.1% 的默認 reltol 還遠遠不夠。

一個合理的起始值是 10e-6，但對于某些電路，這需要增加到 1e-6。不準確結果的一個明顯跡象是相位噪聲圖中存在階躍跳躍。

PSS 設置

必須設置 PSS 表格，以便始終執行預反式運行“tstab”。廣泛的模擬表明，對于難以收斂的振蕩器，旨在提高收斂性的選項基本上總是失敗。那就是永遠不應該使用檢測“穩態”和“計算初始條件”。

建議的起點是：

諧波數=50

精度默認值=保守

運行瞬態=YES

停止時間=如下所述

檢測穩定=未啟用

計算初始條件=未啟用

除了簡單的正弦波輸出之外，Shooting Method 通常是任何振蕩器系統的最佳方法。大多數振蕩器應用都需要平方限制器，以使系統具有高度非線性。因此，50 個諧波的默認值是一個很好的起點。對于特別困難的電路，可能需要 100 個諧波。同樣，如果整體相位噪聲圖不平滑，則表明該圖很可能是錯誤的。保守的精度設置向 Spectre 發出信號，要求實際上使 retol 的初始 10e-6 設置更加嚴格。

請注意，像往常一樣，將振蕩器節點設置為 XTAL 節點。

PNoise 設置

PNoise 設置是相對標準的。為了準確起見，將默認的最大邊帶設置為 50。

為了減少仿真時間，但仍能獲得合理的平滑圖，每十倍頻點 10 點的對數圖通常就足夠了。通常只關注相位噪聲，因此請選中相應的框。

輸出/繪圖設置

為確保振蕩器實際工作，應首先運行節奏穩定性分析。

不幸的是，在撰寫本文時，Cadence Stability Analysis 存在一個基本缺陷，即阻止使用其直接繪圖功能輸出環路增益裕度和環路相位裕度。（這是呃。. ahhmmm 。..。..盡管工單已提交給他們的 ahmmm 。..。..支持部門。..。..）

Cadence Spectre 日志將生成以下內容……

“ 警告 （SPECTRE-16922）：由于電路是正反饋系統且不穩定，因此無法獲得相位裕度和增益裕度。這是因為當 loopGain 的相位過零時，loopGain 的幅度在 10.003 MHz 處大于 1。為了使電路穩定，當loopGain的相位過零時，要保證loopGain的幅度小于1。”

所以，當然，它是一個振蕩器！無論如何，只要吐出結果 Dah！…

所以。..。..輸出表單應該使用手動腳本設置，如下所示：

循環階段

phaseDegUnwrapped（getData（“loopGain” ？result “stb”））

環路增益

db（mag（getData（“loopGain” ？result “stb”）））

振蕩頻率

cross（leafValue（phaseDegUnwrapped（getData（“loopGain” ？result “stb”））） “0” 1 “either” nil nil nil）

振蕩增益

值（leafValue（db（mag（getData（“loopGain”？result“stb”））））cross（leafValue（phaseDegUnwrapped（getData（“loopGain”？result“stb”）））“0”1“任一”無無零））

有時，根據電路的不同，相位會發生 360 度的整體偏移，因此應適當修改交叉點“0”。

XTAL 模型設置

應設置 XTAL 的原理圖，以便原理圖根據 XTAL 的 c1 和 XTAL 頻率計算所需的 XTAL 電感。

因此，電感器在其設置形式的電感字段中應具有以下設置：

1/（pPar（“C1”）*（（2*3.141592654*pPar（“FS”））*（2*3.141592654*pPar（“FS”））））

組件 ICLAMP 是一個 Verilog 電壓/電流限制器，有助于收斂，因為高 Q XTALS 可以生成 100kV 類型的數字，因此 SPICE 在收斂過程中可以產生更高的電壓。它有助于避免那些“最后收斂節點=123.8 MV”的錯誤。但是，這可能不是必需的。

它的代碼是：

`包括“constants.vams”

`包括“學科.vams”

模塊 vclamp_verilog（A， B）;

輸入A；

電氣 A;

輸入 B;

電氣 B;

參數實 imax = 0.5 ;

參數實 vmax = 1 ;

參數實 i0 = 1E-18；

模擬開始

I（A，B） 《+imax*tanh（i0*sinh（100*tanh（（40/vmax/100）*V（A，B））））;

結尾

電感兩端的電容是一個非常小的虛擬電容，通常為 1e-20F。作為將電感器兩端的初始電壓強制為 0V 的便捷方法，這是必需的。此節點電壓設置是此收斂技術的一部分。

收斂法

高 Q XTALS 收斂的問題是 Spectre 難以收斂，僅僅因為 Q 高。對于相同的電路，但 Q 值較低，通常問題不大。因此，該方法是求解低 Q 電路并使用該結果來幫助求解全 Q 值。

關鍵原則是低 Q XTAL 將比高 Q XTAL 更快地達到其穩態值。也就是說，如果 XTAL 以 100 倍“去Qed”，那么模擬的穩定速度將快 100 倍。

XTAL 振蕩器的 Q 值由 XTAL 的 C1（串聯電阻）決定。然而，XTAL 電感器中的穩態電流與 C1 無關。因此，低 Q 電感電流可用作全 Q XTAL 的初始電流。

因此，該方法的原理是將電感器電流初始化為接近穩態時的電流，該電流通過首先運行低 Q 版本的電路來確定。

設置模擬的一種方便方法是引入一個變量（例如 QR），它與 C1 相乘，因此首先將 QR 設置為 100 用于低 Q 運行，然后設置為 1 用于完整 Q 運行。例如：

示例示意圖

示例波形

上圖顯示了低 Q 和高 Q 運行時 X1 處的信號電壓。下圖顯示了低 Q 和高 Q 運行的電感器電流。

可以看出，從低 Q 配置確定的值允許高 Q 配置基本上立即啟動。

這使 PSS 有一個更好的起始條件，因此它更有可能收斂。在這種特殊情況下，PSS tstab 時間僅設置為 1us。對于困難的情況，需要根據經驗確定。

特蘭

PSSR

相位噪聲