Verilog-A 仿真器函数（$ 系统任务与函数）

与仿真器交互的函数/任务，多以 $ 开头。

收敛辅助

$discontinuity —— 告知不连续点

$discontinuity(expr);

expr = 不连续的阶数：0 =函数本身不连续，1 =一阶导数不连续。
放在可能不连续计算点的后一句。例：三角波反向点。
配合 limit 使用时用 $discontinuity(-1)。

$bound_step —— 限定最大步长

$bound_step(max_step);

未来 max_step 时间内至少计算一次。仿真器步长已更小时此语句无效。
用途：频率随参数变化的模型，按需调整步长。

$limit —— 限制/收敛辅助

$limit(exp);
$limit(exp, string, arg_list);      // string: 仿真器内建函数名 pnjlim/fetlim 等
$limit(exp, function, arg_list);    // function: 用户自定义函数

告诉仿真器此处可能不连续，并给出推荐的限定计算函数。
经典用法——二极管模型 pn 结限幅（配合自定义 spicepnjlim 与 $discontinuity(-1)），完整代码见吴顺珉书 3.8.3 节。

仿真参数查询

函数	含义
`$abstime()`	瞬态仿真当前时间
`$realtime([time_scale])`	当前时间（可设单位：1/10/100 + s/ms/us/ns/ps/fs）
`$temperature()`	当前温度（绝对温度，室温=300K）
`$vt([temp])`	热电压 KT/q（可手动指定温度）
`$simparam("param" [, expr])`	仿真器参数：`scale`(尺寸倍数)、`gmin`(最小跨导)、`iteration`(迭代次数)

网表节点访问（跨模块）

V(out) <+ V(top.level1.level2.netA);

访问其他模块内部节点电压；netA 必须是明确定义的 electrical 节点。
指定层次任一层不存在则仿真报错；跨模块电流访问各仿真器限制多，不保证可用。

analysis —— 判断仿真类型

analysis("dc"|"static"|"tran"|"ac"|"noise"|...);

返回 1/0 判断当前仿真类型。
static 覆盖所有 OP（DC/AC/noise 前的初始工作点）。
用途：不同仿真类型给不同模型行为：

if (analysis("dc","ic"))
    V(out) <+ 1;
else
    V(out) <+ transition(outvalue, 5n, 1n, 1n);

⚠️ 不支持 RF 仿真类型（恒返回 0）。

AC 信号源

ac_stim(["analysis_type" [, mag [, phase]]]);

产生小信号 AC 源，仅 AC 仿真有效，大信号仿真输出 0。
analysis_type 默认 "ac"（设其他值无意义）。

噪声源（仅小信号噪声仿真有效）

函数	说明
`white_noise(pd [, name])`	白噪声，pd=谱密度；name=噪声源名称
`flicker_noise(power, exp [, name])`	闪烁噪声，power=1Hz 处谱密度，exp=频率阶数
`noise_table(vector [, name])`	表格噪声：数组首元素为频率，依次递增

随机数

$random —— 伪随机

$random([seed]);

seed 必须为变量（每次调用更新种子），相同 seed 得相同序列。

分布随机数（dist 开头=整数，rdist 开头=实数）

分布	函数
Uniform 均匀	`$dist_uniform(seed, start, end)` / `$rdist_uniform(...)`
Gaussian 高斯	`$dist_normal(seed, mean, sdev)` / `$rdist_normal(...)`
Exponential 指数	`$dist_exponential(seed, mean)` / `$rdist_exponential(...)`
Poisson 泊松	`$dist_poisson(seed, mean)` / `$rdist_poisson(...)`
Chi-square 卡方	`$dist_chi_square(seed, df)` / `$rdist_chi_square(...)`
Student's T	`$dist_t(seed, df)` / `$rdist_t(...)`
Erlang 爱尔郎	`$dist_erlang(seed, k, mean)` / `$rdist_erlang(...)`

用于 Monte Carlo 等随机量仿真。dist 可用于数字/模拟域；rdist 仅模拟域。
MC 仿真真随机种子：Cadence 用 $cds_get_mc_trial_number()（见 14 - VerilogA 调试与收敛）。

查表 $table_model

$table_model(variable, table_source [, ctrl_string]);

输入信号查表得输出，避免复杂算式。
table_source 可以是文件（每行：索引 X Y ... Out）或数组：

// 数组形式
X={1,1,1,2}; Y={1,2,3,1}; FOut={2,5,10,7};
V(out) <+ $table_model(V(x), V(y), X, Y, FOut);

ctrl_string 控制插值方式：[I|D]+[1|2|3]+[C|L|S|E]——I=忽略数组/D=不插值，C=clamp/L=linear/S=spline/E=越界报错。

输出结果（调试）

$strobe(xargs);    // 打印 + 换行
$display(xargs);   // 与 $strobe 完全等效
$write(xargs);     // 不自动换行
$monitor(xargs);   // 仅参数变化时输出（控制输出量）
$debug(xargs);     // 每次仿真迭代都输出（⚠️ 巨量输出）

格式符：%d整数 %e科学计数 %f浮点 %g最短表示 %b二进制 %o八进制 %h十六进制 %c字符 %s字符串 %m/%M当前模块名（层次路径）；转义：\n \t \\ \" %%

$strobe("Instance is %m, time=%g, par1=%d", $abstime, par1);

退出仿真

$finish(code);   // 直接退出返回操作系统
$stop(code);     // 退出并给出 tcl 命令行

code：0 =不输出，1 =仿真时间+位置，2 =再加统计信息/CPU/内存。

文件操作

函数	说明
`$fopen("file", "r"/"w"/"a")`	打开/创建文件，返回 32bit 句柄
`$fscanf(fd, format, storage_arg)`	读文件（按格式符匹配数值）
`$fstrobe(fd, xargs)`	写文件（自动换行）
`$fdisplay(fd, xargs)`	写文件
`$fwrite(fd, xargs)`	写文件（不换行）
`$fclose(fd)`	关闭文件

文件名内建特殊字符：%C当前设计文件 %D日期 %H主机名 %S仿真器名 %P进程号 %T时间 %I模块名 %A仿真类型；修饰符 :r根目录 :e完整路径 :h路径头 :s路径尾 ::字符:

integer fhandle;
@(initial_step) fhandle = $fopen("/tmp/debug.csv", "w");
@(timer(0, 10u)) $fstrobe(fhandle, "%m, %g, %g", $abstime, V(in));
@(final_step) $fclose(fhandle);

类型转换（见 10 - 常用函数）

$rtoi(real→int) $itor(int→real) $realtobits(real→bits) $bitstoreal(bits→real)