如何將Hspice資料轉進MATLAB計算

finster

不好意思,昨天一時眼花沒看清楚單位,把Fin的KHz看成MHz,sorry....
所以才會說你的取樣頻率和輸入信號頻率非常地接近,這是我這方面的缺失
. t: V( g4 Q7 Z1 g. _
至於FFT取樣點的問題,我之前是作88MHz,10-bit dual channel DAC,我之前有比較過FFT取樣2048點和4096點,甚至是8192點的差別,結果誠如我前面所言,MATLAB跑出來的結果只有小數點後面3位-5位之後才有差異,前面的數值都是一樣的,所以我才會說一般取到1024點或者2048點就已經非常足夠了
' g* U: f9 a5 D而且,用SPICE跑模擬從2048點到4096點的時間非常地久,所增加的時間可能不只一倍,而是數倍,可是從MATLAB所計算出來的卻是差異不大,故而,如果paper提供到這麼大的取樣點,那就跑吧,只不過,時間會非常地久,印象中,我之前跑2048點的SPICE模擬DAC大概需要5-7天,而取樣到4096點大概就增加到接近三週的時間,這,純是個人以前的小小經驗,如果是ADC的話,那會更久

至於另外個問題,我的回答是,對的
7 {- X+ I3 }& n! [但,要先把一些參數改成你們自己的規格才行

monkeybad

我補充一下
! n$ H, t0 G0 T1 ?緣緣網友應該是在作over-sampling的ADC 跟Finster作的架構不太一樣
3 U% {2 p8 q' a/ r: X" f5 Q; Pvideo DAC or ADC 跟Finster講的一樣 取樣1024以上其實模擬結果就差不多了
: l, ]& F1 N. P# @5 f至少我模擬起來也是這樣
% w  O+ t# E# I% f0 u: g而over-sampling的架構 顧名思義 就是以超取樣來提高SNR 藉以換取高解析度的ADC
; D) L/ o1 H- u0 E所以我想取樣點很多應該是正常的吧

緣緣

再次謝謝finster副版主的詳細解說與monkeybad版主的指導。
說來好笑，我本身出了一個小烏龍，我從11/13回帖後，就一直期待finster副版主的回復，所以我幾乎每天都上論壇來看看有沒有新消息，可是我連續等了好幾天，直到今日(11/26)，我才突然發現finster副版主早於我回帖的隔天11/14回我消息，以至於我沒有第一時間答謝finster副版主的指導，真有點不好意思。
說來慚愧，我沒有注意到我的帖子已經有第2頁，直到今天才發現，真有點啼笑皆非。
在此，根據finster的指導，我會再試試，有什麼新問題，再向你請教。
此外，回答monkeybad版主的問題：我的確作的是over-sampling的ADC，所以， 才需要取樣到32k points那麼多吧，畢竟我也希望取點取少一點作計算，可是又怕算出來不準確，我想，我應該會比較一下1024點與32K點的差異，如果差異不大，或許我就可以將點數減少來計算。   
∼謝謝！∼

緣緣

請問finster副版主:
( n- S' c, y: m/ d# Q* F我依照你提供的程式，修改成我的規格後，程式修改如下：
% --------------The number of FFT -------------
, n# n$ |$ G/ K5 J' Z0 b+ Tfin=5;% *KHz
fs=5120; % *KHz
2 [% c9 k) \( T8 m! bcycle=1; % cycle = 2^N ; N = 0~5
- S* V* y" M' ~) G- H  b6 NM=round(cycle*fs/fin);
8 O9 x& p: E7 V- v) ?! ^0 c% --------------Load the binary code -------------
8 j& s' v4 i) M* v" Q* X- E! d% @; O8 K0 Dload sdm_out.txt -ascii
start = 1;
step  = 1;
%ADC
x=sdm_out(start:step:M);
1 ~2 N( \' J8 \( K/ c, H% --------------Using minimum 4-term Blackman-harris Windows -------------
ptst = 1;
+ ^( ?# t$ f/ F' u% W( Y: ]  _ptfi = M;
pts = M;
nb=1:1ts;
kb=0.355768-0.487396*cos(2*pi*nb/(pts))+0.144232*cos(4*pi*nb/(pts))-0.012604*cos(6*pi*nb/(pts));
$ ]* x4 X$ i8 Dwin_gain=sum(kb)/pts;
$ H8 U+ D: d5 d8 O" y2 Fkb=kb/win_gain;
% --------------- Calculated fft --------------------------
! ?# E$ l' X, |' uyb=kb.*x(ptsttfi);
- w& G: j0 o& |5 b8 C& ]; nyk=fft(yb);
fft_no=length(yk);
f=fs*(0:fft_no-1)/fft_no;
* U# n$ \2 i. l$ Q; a! P) p) QPyy=yk.*conj(yk)/((fft_no/2)^2);
% ---------- Calculate THD ----------------------------
j=1;
for i=1:1fft_no/2)
) }- d* T2 ^  r  Y: h! l; Q    if (f(i) == (fi*j))  
        HD(j)=Pyy(i);     %% find all harmonic distortion components
2 y, c6 x" h. N' d* o) x% u# t        j=j+1;
    end
0 F' E2 g( \: A0 A$ ]7 Nend
- F& o7 W/ e' IP_hd=sum(HD(2:9));
5 y3 M+ _1 ]- y4 X( LTHD =10*log10(P_hd/HD(1));  %% HD(1) is fundamental signal;
& c: ?' ]) g# l1 M6 O7 sfprintf('THD = %g dB\n',THD);
% ---------- Calculate SNR ----------------------------
fundamen_dB=max(10*log10(Pyy(1:fft_no/2)));
fundamen_no=find(10*log10(Pyy(1:fft_no/2))==fundamen_dB);
1 F! Y8 T8 j! O7 p2 s* {span=max(round(fft_no/200),5);
; @+ n' d! {0 G+ I, W5 SP_sig=sum(Pyy(fundamen_no-span:fundamen_no+span));
. D: P  v0 c9 L" l' sP_noise=sum(Pyy(1:fft_no/2))-P_sig-P_hd;
P_noise_hd=sum(Pyy(1:fft_no/2))-P_sig;
- j: ]( n7 W' X- iSNR=10*log10(P_sig/P_noise);
SNDR=10*log10(P_sig/P_noise_hd);
) I9 _% U3 p/ w: _2 O& `fprintf('SNR = %g dB\n',SNR);
fprintf('SNDR = %g dB\n',SNDR);
) d3 n- ?( A7 K( `
, l! i. e9 q% v5 p! k藍色字體部分為我新增的程式，當我run到紅色字體部分，matlab顯示以下訊息：
??? Error using ==> times
% z9 B9 `! @  oMatrix dimensions must agree.

; H/ `) W) ~# U( EError in ==> sndrtest at 21
yb=kb.*x(ptsttfi);

因x函數是我自行定義的，可否幫我看看要如何修改？
% l7 Y' A+ R. ~% }1 Y另外，在程式底下的藍色字體部分，是我增加對SNDR的計算式，不知有沒有錯？
除了以上兩點外，全部程式中有沒有哪裡有問題，也請幫我看看。
$ c" B& v* @7 y3 j' X% B附件是我取1024點得到的SDM digital code，我是由第2 個clock開始抓輸出資料，我的測試條件為：Fin=5k,Fs=5.12M。
' m6 n! `; h7 v9 \8 O( D以上麻煩finster副版主賜教。

finster

我看了一下你的MATLAB程式,發覺到有一個地方有問題
那就是你設ptst和ptfi是同一個值是不對的
ptst是計算fft開始的值
9 F# A1 b/ n0 L2 J而ptfi則是計算fft的range,如8~519,total則為512點
故而你在執行MATLAB程式時就會出現錯誤
: N# ]2 \  q0 J% N5 z0 n- n
. H! y0 w1 r* U1 `! E. c我看了一下你的MATLAB程式,基本上沒有多大問題
不過,要小心計算THD的值和範圍
0 H* q" D$ [& L0 P. q因為有不少人問過我為什麼在這個地方會出現錯誤,而當我看到他們的錯誤訊息時,便會發覺到他們的取様範圍太少,以致會計算不到第9個harmonic distortion components而出現錯誤
( t5 G2 k" Z4 Q+ a
: q  D8 ^% `% D4 o最後,計算noise有好幾種定義方式
& n( C2 ^3 S2 a原本我所寫的程式有兩種計算SNR,SFDR的計算式,後來,經過我們內部討論的結果只用我給你的那一種計算方式,因為那個方式比較合理
6 m$ f  s+ }$ i# c/ Z我個人覺得計算noise的方式,只要能夠說服的了別人,同時也能夠提出合理的解釋即可
, B- P' V) O0 S6 q: L! _- G因為目前在計算noise上並沒有很統一的說詞,故而,只要解釋的合理即可

緣緣

感謝finster的解說，我解釋一下你的回復，我程式中ptst是設1，但我的ptfi是設ptfi=M=round(cycle*fs/fin)=1024，所以並不是同樣數值，取1024是因為我有1024筆資料，還是說我這樣的寫法不對？
( D+ I; w, W$ I" [& [3 M因為我希望計算的點數為32k，所以先以1024(1k)的點數來試著計算看看，如果沒問題再計算32k點。
( a6 R/ |" ]$ Q' u1 z我想我程式的問題在於x函數是我自行定義的，可能有錯，可否再幫我看看要如何修改？
謝謝！

finster

我想,你可能有點誤解了我的意思了
& k1 Q# Z" v0 P2 s# d/ ~: J我列出我當初寫ptst和ptfi的式子關係式
0 p: J9 F2 v, A! {5 x2 z9 }: ]" ~ptst=2^3;          % calculated fft of start point
pts=2^9;           % calculated fft of end point
! @$ p2 g, Z, r8 fptfi=ptst+pts-1;   % calculated fft range: 8 ~ 519, total: 512 point
0 r; }+ g7 h: {8 m8 C因為我們不是從第一點就取來作fft運算,故而在設ptfi時,它的值是取(2^N)再加上從第幾個cysle值所取的值
如此一來才能夠取到足夠運算fft的值
2 ^* t) _7 y( M* i$ _
  d; j5 ^" o2 K" A& t; v0 ^% V8 S' u另外,還有一點,x陣列的值要比ptfi的值大,或者等同於此值
如果你的x陣列內的值沒有到達ptfi,那MATLAB就會判斷出錯誤
1 @/ E+ Y6 w* F9 o
如果對於要設的參數仍有問題
5 N2 R1 T" G1 @9 l0 N' t我可以把我最原始的程式寄給你參考

# }* E& h2 H( w* A$ a. P! z[ 本帖最後由 finster 於 2007-12-2 09:43 PM 編輯 ]

緣緣

謝謝finster的指導，我試著把你的方法帶入程式驗證，matlab仍然出現:
* l2 p2 X  F2 X??? Error using ==> times
Matrix dimensions must agree.

7 r6 `* e1 u$ m' dError in ==> sndrtest at 26
yb=kb.*x(ptst:ptfi);
那麼，就麻煩finster把你原始的程式寄給我參考，另外，可否附上hspice轉出來的digital code，我好方便作個比對。
∼感激不盡∼
$ U+ u0 \- p$ `  f( Yps.我的E-mail address我會以短消息傳給你，謝謝！

liuyj610

很有用啊，谢谢各位的指导，特别是finster太强了，对了，你能不能给我们多介绍一下关于整个ADC，DAC的设计流程与方法啊？
特别是仿真方法（从用matlab系统仿真到fft仿真分析。。。）

winnie22

請問一下
+ \9 ^5 ^8 T3 U. r如果要在HSPICE模擬ADC的INL及DNL的流程及作法??
+ y1 i# }/ W6 [因為沒有MATLAB請問HPICE可以直接做嗎??
& F, ?7 I  @- ]) m$ o& c; X
請各位做過ADC的高手幫忙回覆..

finster

基本上作ADC,DAC的模擬,還是以HSPICE為首選建議的模擬軟體
/ w8 ~. s9 W/ }9 ]( I; ]至於用spectre,h-sim,matlab....等,均可對ADC,DAC作模擬
但,在業界,個人的建議是,還是要跑HSPICE會比較保險
至於INL,DNL,SFDR,SNR....等,基本上很難直接用HSPICE跑出來,因為有些計算式子在HSPICE中要撰寫出來很麻煩(用.measure指令來作計算),我曾經嘗試過,但最後不得不放棄,因為有些計算真的很麻煩,而且用MATLAB很快便可達到計算
& V4 E) M# Z) b% n一般都是把HSPICE模擬出來的數值帶到MATLAB中去作計算會比較簡易
而如果沒有MATLAB,也可以用C來作數學運算,不過,印象中C沒有FFT的計算函式,所以,可能會需要一些額外的撰寫FFT運算程式才行

盧志良

請問一下:我想把hspice模擬出來的波形,放到matlab裡面做比較,請問要怎麼操作呢?
  J1 {5 _: K0 U& L. m, r                請各位了解的高手幫忙,謝謝.

緣緣

請問你是要將hspice模擬出來的波形，然後用Matlab叫出來比較呢？
還是要將hspice模擬出來的數據，然後使用matlab做分析?

盧志良

目前我是要將hspice模擬出來的波形,然後用matlab叫出來做比較,請問這要怎麼弄呢?

盧志良

另外,也要將hspice模擬出來的數據,丟到matlab裡面做比較分析
. U4 L* {/ `% {: M請各位高手幫忙,謝謝.

緣緣

志良你好：
% D  ^+ B8 q/ f2 p+ K$ Y如果你是要將hspice的波形用matlab叫出來比較，你可以去Matlab網站下載hspice toolbox來用，至於用法，我之前有在網路上搜尋到hspice toolbox的英文及簡體的說明檔，我另外自己也寫了一份繁體中文檔，我把他們全部置於附件中，供你參考，你看完說明檔後，應該就會用了，有問題再發問吧。
關於你的第二個問題，這說起來可能有點複雜，你可以看一下版面上我之前與版主及副版主的問與答內容，應該可以知道如何從hspice下指令得到所需的資料，matlab程式的寫法，可以去買有關matlab的書來看，到時有問題再發問了。希望對你有幫助。

, ?9 G9 b+ _8 R[ 本帖最後由 緣緣 於 2008-4-28 05:48 PM 編輯 ]

盧志良

請問一下,第一個問題我看完附件後,第三個步驟還是不太懂,是要先把hspice的波形檔放到hspice toolbox裡面嗎?那在matlab裡要怎樣叫出波形檔呢?

緣緣

1.首先你跑完hspice會產生一個*.tr0的檔案。
2.然後開啟matlab軟體。
3 i% S) l2 [& Z! ~- K3.從matlab的工具列會有一行current directory設定你hspice *.tr0檔案的存放路徑，或是把檔案copy到你現在matlab工作的路徑。
4.在matlab的命令執行列執行X=loadsig('xxx.tr0')指令(說明檔裡面都有);  載入波形檔xxx.tr0到結構x中。
5.再執行說明檔中相關指令，即可看到你所想看的各點波形。

盧志良

請問結構x是什麼意思呢?
- P$ j' t+ o7 m% [% B  {# S
error in hs_allocate_sf: unexpected values in block1 header
??? One or more output arguments not assigned during call to 'loadsig'.
這是怎樣的錯誤呢?

緣緣

首先x結構類似數學中的X函數，只是將loadsig('xxx.tr0')的指令指向X函數，你也可以用y,z....，此種寫法類似C語言的寫法。
第二個問題好像是你的電路輸出節點有重複或是你的*.tr0檔案有問題，這我就沒遇過了，你可能要自己查一下。