CN109714057A - 一种动态的数模信号转换模型及建模方法 - Google Patents

Abstract

一种动态的数模信号转换模型建模方法，包括以下步骤：引入可变值的电源电压为参考电压；输入数字信号，根据数字信号的状态变化，输出连续变化的模拟信号，根据所述参考电压及模型参数计算模拟信号的转变斜率；输入连续变化的模拟信号，根据所述参考电压及模型参数计算阈值电压，根据所述阈值电压，输出所述模拟信号对应的所述数字信号。本发明提供了一种动态的数模信号转换模型，提高了仿真结果的准确性和可靠性，动态的反应出实际物理电路中的信号转换行为，为设计人员提供更加准确可靠的仿真结果，进而提高设计效率。

Description

一种动态的数模信号转换模型及建模方法

技术领域

本发明涉及集成电路自动化设计技术领域，特别是涉及一种动态的数模信号转换模型及建模方法。

背景技术

集成电路自动化设计仿真通常分为两种，数字电路设计仿真和模拟电路仿真，有各自的仿真算法和实现方式。一般情况下两种类型的电路是分别进行设计仿真的，但是对于一些同时存在数字部分电路和模拟部分电路的集成电路设计，那么就需要数字和模拟两种仿真同步进行仿真验证。数模混合仿真需要仿真工具提供两种信号之间转换的模型，包括数字信号到模拟信号转换的模型和模拟信号到数字信号的转换模型。如何准确的描述出出物理电路中两种信号的转换关系，将会帮助集成电路设计工程师得到更加可信的仿真结果，从而使得电路设计更加高效合理，符合设计要求。

物理电路中，数字信号和模拟信号之间的转换的阈值电压通常不是静态的，如果仿真中的模型依赖于静态的阈值可能造成仿真结果与实际结果的不同。因此，模型中根据参考源动态的调整阈值点，有助于提高仿真结果的准确性、可靠性。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种动态的数模信号转换模型及建模方法模型，可以提供更加符合物理电路的行为模型，提高了仿真的精确性。

为实现上述目的，本发明提供的动态的数模信号转换模型建模方法，包括以下步骤：

1）引入可变值的电源电压为参考电压；

2）输入数字信号，根据数字信号的状态变化，输出连续变化的模拟信号，根据所述参考电压及模型参数计算所述转变斜率；

3）输入连续变化的模拟信号，根据所述参考电压及模型参数计算阈值电压，根据所述阈值电压，输出所述模拟信号对应的所述数字信号。

进一步地，步骤2）所述的数字信号，由低电平变为高电平时，所述模拟信号向所述参考电压的当前电压值转变；由高电平变为低电平时，所述模拟信号向0值电压转变。

进一步地，步骤2）所述转变斜率，

为当前参考电压值与所述模型中的上升时间参数的比值确定时，根据不同时刻的所述参考电压值而变化，所述模拟信号电压值不超过所述参考电压源的当前时刻电压值；

为当前参考电压值与所述模型中的下降时间参数的比值确定时，在下降过程中不变，所述模拟信号最终变为0值电压。

进一步地，在所述步骤2），所述数字信号由低电平变为不确定态，所述模拟信号由0值向所述参考电压值的二分之一值转变。

进一步地，所述转变斜率为当前参考电压值与所述模型中上升时间参数的比值，所述模拟信号电压值不超过当前参考电压值的二分之一。

进一步地，所述数字信号由高电平变为不确定态，所述模拟信号由当前电压值向所述参考电压值的二分之一值转变。

进一步地，所述步骤3），进一步包括，获取所述参考电压的固定百分比设为高电平阈值电压，当所述模拟信号高于所述高电平阈值电压时，所述数字信号输出高电平。

进一步地，所述步骤3），进一步包括，获取所述参考电压的固定百分比设为低电平阈值电压，当所述模拟信号低于所述低电平阈值电压时，所述数字信号输出低电平。

更进一步地，所述步骤3），进一步包括，所述模拟信号处于两个阈值之间，并持续时间超过设定时间值，所述数字信号输出不确定态。

为实现上述目的，本发明提供的一种动态的数模信号转换模型，包括，D2A模型和A2D模型，其中，

所述D2A模型，具有单一的可变电压源作为参考电压，用来提供信号变化的参考值；输入数字信号，根据数字信号的状态变化，输出连续变化的模拟信号，且模拟信号的变化斜率根据参考电压及模型参数确定，为可变斜率；

所述A2D模型，具有单一的可变电压源作为参考电压，用来提供信号变化的参考值；输入连续变化的模拟信号，根据当前时刻模型中的阈值电压，确定此时刻输出的数字信号状态；本模型中的阈值电压通过参考电压及模型参数确定，为可变阈值。

本发明的动态的数模信号转换模型及建模方法，具有以下有益效果：

1）提高仿真结果的准确性和可靠性，动态的反应出实际物理电路中的信号转换行为。

2）可以通过合理的设置参数和参考电压，以更加准确的反应物理电路的信号转换行为，为设计人员提供更加准确可靠的仿真结果，进而提高设计效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的一种动态的数模信号转换模型建模方法流程图；

图2为根据本发明的一种动态的数字信号转换模拟信号模型示意图；

图3为根据本发明的一种动态的模拟信号转换数字信号模型示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为根据本发明的一种动态的数模信号转换模型建模方法流程图，下面将参考提1，对本发明的动态的数模信号转换模型建模方法进行详细描述。

首先，在步骤101，引入可变值的电源电压为参考电压。该步骤中，所述参考电压的电压变化曲线，决定了数字信号转换成的模拟信号的变化范围以及信号的变化斜率。

在步骤102，输入数字信号，根据数字信号的状态变化，输出连续变化的模拟信号，根据所述参考电压及模型参数计算所述转变斜率。该步骤中，所述转变斜率为可变斜率，仿真过程中的数字信号，通常有四种状态：高电平、低电平、不确定态、高阻态；当数字信号由一种状态变为另一种状态，输出的信号开始变化，变化速率由参考电压和模型参数计算得出，参考电压越大，变化速率越快。

优选地，所述数字信号由低电平变为高电平时，所述模拟信号向所述参考电压的当前电压值转变。

优选地，所述转变斜率为当前参考电压值与所述模型中的上升时间参数的比值，所述转变斜率会根据不同时刻的所述参考电压值而变化，所述模拟信号电压值不超过所述参考电压源的当前时刻电压值。

优选地，所述数字信号由高电平变为低电平时，所述模拟信号向0值电压转变。

优选地，所述转变斜率为当前参考电压值与所述模型中的下降时间参数的比值确定，所述转变斜率在下降过程中不变，所述模拟信号最终变为0值电压。

优选地，所述数字信号由低电平变为不确定态，所述模拟信号由0值向所述参考电压值的二分之一值转变。

优选地，所述转变斜率为当前参考电压值与所述模型中的上升时间参数的比值，所述模拟信号电压值不超过当前参考电压值的二分之一。

优选地，所述数字信号由高电平变为不确定态。所述模拟信号由当前电压值向所述参考电压值的二分之一值转变。

优选地，所述转变斜率为当前参考电压值与所述模型中的下降时间参数的比值，所述模拟信号电压值不低于当前参考电压值的二分之一。

在步骤103，输入连续变化的模拟信号，根据所述参考电压及模型参数计算阈值电压，根据所述阈值电压，输出所述模拟信号对应的所述数字信号。该步骤中，模拟信号通常为连续变化的电压信号。

优选地，获取所述参考电压的固定百分比设为高电平阈值电压，当所述模拟信号高于所述高电平阈值电压时，所述数字信号输出高电平。

优选地，获取所述参考电压的固定百分比设为低电平阈值电压，当所述模拟信号低于所述低电平阈值电压时，所述数字信号输出低电平。

优选地，所述模拟信号处于两个阈值之间，并持续时间超过设定时间值，所述数字信号输出不确定态。

集成电路仿真过程中的器件模型，通常理解为一组计算模块，在给定的一组参数下，将输入信号经过运算得到对应的输出信号；本发明中的动态数模信号转换模型遵守这一基本定义，接受给定的一组参数，用于模型计算；对输入的一类信号，该输入信号为数字信号或者模拟信号中的一种，计算转换后对应的输出信号。

本发明的动态的数模信号转换模型，包括，数字信号转换模拟信号模型（D2A模型）和动态的模拟信号转换数字信号模型（A2D模型）。

图2为根据本发明的一种动态的数字信号转换模拟信号模型示意图，下面将参考图2，对该模型从数字信号转换为模拟信号的行为进行描述。

首先，201为模型中参考电压源的电压变化曲线，它决定了数字信号转换成的模拟信号的变化范围以及信号的变化斜率。

在202为模型的输入信号，即实例化的某一时间段数字信号，实例中的数字信号有三种状态，低电平、高电平和不确定态。

在203为本模型的输出信号，即将102中的数字信号转换输出的模拟信号。

具体模型行为举例描述：

情况1：当202中的数字信号由低电平变为高电平时，203中的模拟信号开始向201参考电压源的当前电压值转变，转变斜率为当前201参考电压源值与模型中上升时间参数的比值确定，因此变化斜率会根据不同时刻的201电压值而变化，同时103的模拟信号电压值不得超过当前时刻101参考电源电压值。

情况2：当202中的数字信号有高电平变为低电平时，203中的模拟信号开始向0值电压变化，转变斜率为当前201参考电压源值与模型中下降时间参数的比值确定，在下降过程中斜率不变，203模拟信号最终变为0值电压；

情况3：当202中的数字信号由低电平变为不确定态时，203中的模拟信号由0值向当前201参考电源电压值的二分之一值变化，每一时刻的斜率由当前201参考电压源值与模型中上升时间参数的比值确定，同样，203的模拟信号电压值不得超过当前参考电源电压值的二分之一。

情况4：当202中的数字信号由高电平变为不确定态时，203中的模拟信号由当前电压值向当前201参考电源电压值的二分之一值变化，斜率由当前201参考电压源值与模型中下降时间参数的比值确定，同样，203的模拟信号电压值不得低于当前参考电源电压值的二分之一。

图3为根据本发明的一种动态的模拟信号转换数字信号模型示意图，下面将参考图3，对该模型中的模拟信号转换为数字信号的行为进行描述。

首先，301为模型中参考电压源的电压变化曲线，它决定了输入的模拟信号转换为数字信号需要的阈值电压。

在302中，该虚线为301参考电源所对应的高电平阈值电压，通常取301电源电压的某一固定百分比。

在303中，该虚线为301参考电源所对应的低电平阈值电压，也通常取301电源电压的某一固定百分比，并低于302的高电平阈值电压。

在304为模型的输入信号，即实例化的某一时间段的模拟信号。

在305中，为本模型的输出数字信号，即将102中的数字信号转换输出的模拟信号。

具体模型行为举例描述：

情况1，当模拟信号变化，并在某一时刻超过基于301参考电压计算出的高电平阈值，即302虚线，则对应的输出数字信号由原来的状态转变为高电平状态。

情况2，当模拟信号变化，并在某一时刻低于基于301参考电压计算出的低电平阈值，即303虚线，则对应的输出数字信号由原来的状态转变为低电平状态。

为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行如上文所述的动态的数模信号转换模型建模方法步骤。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动态的数模信号转换模型建模方法，包括以下步骤：

1）引入可变值的电源电压为参考电压；

2）输入数字信号，根据数字信号的状态变化，输出连续变化的模拟信号，根据所述参考电压及模型参数计算模拟信号的转变斜率；

3）输入连续变化的模拟信号，根据所述参考电压及模型参数计算阈值电压，根据所述阈值电压，输出所述模拟信号对应的所述数字信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）所述的数字信号，由低电平变为高电平时，所述模拟信号向所述参考电压的当前电压值转变；由高电平变为低电平时，所述模拟信号向0值电压转变。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2）所述转变斜率，

为当前参考电压值与所述模型中的上升时间参数的比值确定时，根据不同时刻的所述参考电压值而变化；同时，所述模拟信号电压值不超过所述参考电压源的当前时刻电压值；

为当前参考电压值与所述模型中的下降时间参数的比值确定时，在下降过程中不变，所述模拟信号最终变为0值电压。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2），所述数字信号由低电平变为不确定态，所述模拟信号由0值向所述参考电压值的二分之一值转变。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述转变斜率为当前参考电压值与所述数字信号上升时间参数的比值，所述模拟信号电压值不超过当前参考电压值的二分之一。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字信号由高电平变为不确定态，所述模拟信号由当前电压值向所述参考电压值的二分之一值转变。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3），进一步包括，获取所述参考电压的固定百分比设为高电平阈值电压，当所述模拟信号高于所述高电平阈值电压时，所述数字信号输出高电平。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3），进一步包括，获取所述参考电压的固定百分比设为低电平阈值电压，当所述模拟信号低于所述低电平阈值电压时，所述数字信号输出低电平。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3），进一步包括，所述模拟信号处于两个阈值之间，并持续时间超过设定时间值，所述数字信号输出不确定态。

10.一种动态的数模信号转换模型，其特征在于，所述动态的数模信号转换模型，包括，D2A模型和A2D模型，其中，

所述D2A模型，具有单一的可变电压源作为参考电压，用来提供信号变化的参考值；输入数字信号，根据数字信号的状态变化，输出连续变化的模拟信号，且模拟信号的变化斜率根据参考电压及模型参数确定，为可变斜率；

所述A2D模型，具有单一的可变电压源作为参考电压，用来提供信号变化的参考值；输入连续变化的模拟信号，根据当前时刻模型中的阈值电压，确定此时刻输出的数字信号状态；本模型中的阈值电压通过参考电压及模型参数确定，为可变阈值。