JP2005165871A - Noise analysis method of semiconductor integrated circuit, noise analyzer and program - Google Patents

Noise analysis method of semiconductor integrated circuit, noise analyzer and program Download PDF

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Takanori Unou
高徳 鵜生
Koji Ichikawa
浩司 市川
Masaki Miyamoto
雅規 宮本
Takeshi Matsui
松井  武
Yuichi Mabuchi
雄一 馬淵
Akira Mishima
彰 三島
Kinya Kobayashi
金也 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately design arrangement (such as component arrangement and wiring patterns) of each circuit by evaluating an effect of noise to be superimposed on a signal outputted from a semiconductor integrated circuit to an external circuit in advance at a design stage of an electronic device. <P>SOLUTION: In the case of analyzing the noise to flow from the semiconductor integrated circuit (IC) to the external circuit in an oscillation circuit comprising the IC and its external circuit, a noise source in the oscillation circuit is modeled. Concretely, noise spectrum and various impedance characteristics at a noise outflow point are extracted and a noise model circuit 30 is created based on the extracted data. Then, the noise in the external circuit (the circuit comprising a quartz resonator 28, capacitors C1, C2) constituting the oscillation circuit is analyzed using the created noise model circuit 30. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体集積回路とその外部回路とからなる電子機器において、半導体集積回路から外部回路へ出力される信号に重畳されるノイズの影響を電子機器の設計段階で事前評価するための、半導体集積回路のノイズ解析方法、半導体集積回路のノイズ解析装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to a semiconductor device for pre-evaluating the influence of noise superimposed on a signal output from a semiconductor integrated circuit to an external circuit in an electronic device composed of a semiconductor integrated circuit and its external circuit at the design stage of the electronic device. The present invention relates to an integrated circuit noise analysis method, a semiconductor integrated circuit noise analysis apparatus, and a program.

近年、電子機器の動作の高速化・高機能化などに伴い、機器内部で発生する不要電磁波放射(ノイズ)が機器内部や他の電子機器に悪影響を与えて誤動作させるという、いわゆるEMIの問題がクローズアップされている。電子機器における主なノイズ発生要因の一つとして、例えば1チップマイコン等の半導体集積回路が挙げられる。   In recent years, with the increase in operation speed and functionality of electronic devices, there is a problem of so-called EMI that unnecessary electromagnetic radiation (noise) generated inside the device adversely affects the inside of the device and other electronic devices and causes malfunction. Close up. As one of main noise generating factors in electronic equipment, for example, a semiconductor integrated circuit such as a one-chip microcomputer can be cited.

そのため、半導体集積回路を備える電子機器を製造するにあたっては、電子機器内において半導体集積回路から外部回路に出力される信号に重畳されるノイズ(高調波)の影響を、設計段階で予め解析・検討する必要がある。そして、この設計段階でのノイズ解析を適切に行うことにより、プリント配線基板(以下「PCB」という)上における半導体集積回路や外部回路の配置(部品配置や配線パターン等)を適切に設計することができ、ノイズによる悪影響を抑制することが可能となる。   Therefore, when manufacturing electronic devices equipped with semiconductor integrated circuits, the effects of noise (harmonics) superimposed on signals output from the semiconductor integrated circuit to external circuits within the electronic devices are analyzed and studied in advance at the design stage. There is a need to. And by appropriately performing noise analysis at this design stage, the layout of semiconductor integrated circuits and external circuits (component layout, wiring pattern, etc.) on the printed circuit board (hereinafter referred to as “PCB”) should be designed appropriately. And adverse effects due to noise can be suppressed.

半導体集積回路からのノイズを解析する方法は、従来から種々の方法が提案されており、例えば、半導体集積回路の電源端子におけるスイッチングノイズを解析する方法が知られている。具体的には、半導体集積回路内のデジタル回路をスイッチ素子と寄生容量とによりモデル化し、スイッチ素子のスイッチング動作に伴う電源電流波形の変化を解析するものである(例えば、特許文献1参照。)。   Various methods have been proposed for analyzing noise from a semiconductor integrated circuit. For example, a method for analyzing switching noise at a power supply terminal of a semiconductor integrated circuit is known. Specifically, a digital circuit in a semiconductor integrated circuit is modeled by a switch element and a parasitic capacitance, and a change in a power supply current waveform accompanying a switching operation of the switch element is analyzed (for example, see Patent Document 1). .

また、半導体集積回路と外部回路との間で伝送される信号の解析手法として、ANSI(American National Standards Institute )で標準化された、半導体集積回路の信号入出力特性を記述したアナログ高周波モデルであるIBIS(I/O Buffer Information Specification)モデルを用いる方法も知られている。
特開2002−231813号公報
As an analysis method for signals transmitted between a semiconductor integrated circuit and an external circuit, an IBIS, which is an analog high-frequency model describing signal input / output characteristics of a semiconductor integrated circuit, standardized by ANSI (American National Standards Institute). A method using an (I / O Buffer Information Specification) model is also known.
JP 2002-231813 A

しかしながら、上記特許文献1に記載された技術は、半導体集積回路の電源電流波形から電源/グランド(GND)端子のノイズについては解析できるが、それ以外の各種信号端子などから流出するノイズを解析する手法としては適用できなかった。   However, although the technique described in Patent Document 1 can analyze the noise of the power supply / ground (GND) terminal from the power supply current waveform of the semiconductor integrated circuit, it analyzes the noise flowing out from various other signal terminals. It was not applicable as a method.

一方、上記IBISモデルの場合、各種信号端子における入出力特性を解析することはできるが、IBISモデルは信号の過渡解析を目的とするため、ノイズ解析のような周波数軸での解析には不向きであった。   On the other hand, in the case of the IBIS model, input / output characteristics at various signal terminals can be analyzed. However, since the IBIS model is intended for signal transient analysis, it is not suitable for analysis on a frequency axis such as noise analysis. there were.

そのため、半導体集積回路から外部回路へ出力される制御信号、或いは、半導体集積回路中に形成された回路素子と外部回路とによって構成される一つの特定機能回路(例えば発振回路)における上記回路素子から外部回路へ出力される信号などの各種信号について、その信号に重畳して出力されるノイズを設計段階で予め解析することにより、PCB上の回路配置・配線パターン等を適切に設計する手法の確立が望まれていた。   Therefore, the control signal output from the semiconductor integrated circuit to the external circuit or the circuit element in one specific function circuit (for example, an oscillation circuit) constituted by the circuit element formed in the semiconductor integrated circuit and the external circuit. Establishing a method to appropriately design circuit layout, wiring patterns, etc. on PCBs by analyzing in advance, at the design stage, noise that is superimposed on the various signals such as signals output to external circuits. Was desired.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、半導体集積回路とその外部回路とからなる電子機器において、半導体集積回路から外部回路へ出力される信号に重畳されるノイズの影響を電子機器の設計段階で事前評価することにより、各回路の配置(部品配置や配線パターン等)を適切に設計できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems. In an electronic device including a semiconductor integrated circuit and its external circuit, the influence of noise superimposed on a signal output from the semiconductor integrated circuit to the external circuit is designed in the electronic device. The purpose of this is to make it possible to appropriately design the arrangement of each circuit (component arrangement, wiring pattern, etc.) by performing preliminary evaluation in stages.

上記課題を解決するためになされた請求項1記載の発明は、半導体集積回路から外部回路へ出力される信号に重畳する、該信号より高い周波数の電流成分であるノイズを解析する方法であって、前記半導体集積回路から前記外部回路へ出力される前記ノイズの周波数特性を取得する特性取得ステップと、該取得した周波数特性に基づき、前記解析すべき周波数の前記ノイズが出力されるようなノイズモデル回路を作成するモデル回路作成ステップと、前記作成したノイズモデル回路を用いて、前記ノイズが前記外部回路に入力された場合の該外部回路内のノイズ解析を、該外部回路の回路パターンに応じて行うノイズ解析ステップと、を備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 1, which has been made to solve the above problem, is a method of analyzing noise that is a current component having a frequency higher than that of a signal that is superimposed on a signal output from a semiconductor integrated circuit to an external circuit. A characteristic acquisition step of acquiring a frequency characteristic of the noise output from the semiconductor integrated circuit to the external circuit, and a noise model that outputs the noise of the frequency to be analyzed based on the acquired frequency characteristic A model circuit creation step for creating a circuit and a noise analysis in the external circuit when the noise is input to the external circuit using the created noise model circuit according to a circuit pattern of the external circuit And a noise analysis step to be performed.

即ち、ノイズモデル回路は、特性取得ステップにて取得したノイズと同じノイズが出力されるようなモデル回路であり、例えば解析対象ノイズの周波数がf[MHz]であるときに、上記取得結果における周波数fのときのノイズと同じノイズを出力するように作成する。   That is, the noise model circuit is a model circuit that outputs the same noise as the noise acquired in the characteristic acquisition step. For example, when the frequency of the noise to be analyzed is f [MHz], the frequency in the acquisition result is It is created so as to output the same noise as that at f.

特性取得ステップにおけるノイズの周波数特性の取得方法は、例えば半導体集積回路と外部回路とを実際にPCB上に構成して半導体集積回路からのノイズを実測することによって取得してもよいし、また例えば、コンピュータを用いたシミュレーションによって取得してもよく、具体的な取得方法は特に限定されない。   The noise frequency characteristic acquisition method in the characteristic acquisition step may be acquired, for example, by actually configuring a semiconductor integrated circuit and an external circuit on a PCB and actually measuring noise from the semiconductor integrated circuit. Further, it may be acquired by simulation using a computer, and a specific acquisition method is not particularly limited.

なお、上記例示した二つの方法を比較した場合、実測による取得方法は実際の生のデータが得られるが、シミュレーションによる取得方法は、シミュレーションのやり方によってその精度も異なってくるため、データの精度を考慮すれば実測の方が好ましい。一方、実測する際には、実際に半導体回路及び外部回路を用意して回路構成する必要があるため、データの取得し易さの観点からいえば、実際の部品・回路等が不要なシミュレーションによる取得方法が便利である。   In addition, when the two methods illustrated above are compared, the actual acquisition data can be obtained by the actual acquisition method. However, the accuracy of the acquisition method by the simulation varies depending on the simulation method. Considering this, actual measurement is preferable. On the other hand, when actually measuring, it is necessary to prepare a semiconductor circuit and an external circuit and configure the circuit, so from the viewpoint of easy data acquisition, it is based on a simulation that does not require actual parts / circuits. The acquisition method is convenient.

ノイズ解析ステップでは、作成したノイズモデル回路と外部回路とを組み合わせて回路解析を行う。これにより、ノイズモデル回路から出力されるノイズの外部回路における振る舞いをみることが可能となる。周知のように、所定の回路に対して周波数の高い電流(ノイズ)が入力された場合、その回路における電流分布は、その回路を構成する部品の配置や配線パターン等によって異なってくる。つまり、本発明においても、外部回路の回路パターン(例えば部品の配置や配線パターンなど)の違いによって、半導体集積回路からのノイズが外部回路中においてどのように、どの程度、分布するかは異なってくる。   In the noise analysis step, circuit analysis is performed by combining the created noise model circuit and an external circuit. This makes it possible to see the behavior of the noise output from the noise model circuit in the external circuit. As is well known, when a current (noise) having a high frequency is input to a predetermined circuit, the current distribution in the circuit varies depending on the arrangement of components constituting the circuit, the wiring pattern, and the like. That is, also in the present invention, how and how much noise from the semiconductor integrated circuit is distributed in the external circuit differs depending on the circuit pattern of the external circuit (for example, the arrangement of components and wiring pattern). come.

そこで本発明では、ノイズモデル回路を作成し、そのノイズモデル回路からのノイズを外部回路へ出力したときの外部回路内のノイズを解析することにより、外部回路の回路パターンの違いに応じたノイズ解析を実現しているのである。   Therefore, in the present invention, a noise model circuit is created, and the noise in the external circuit when the noise from the noise model circuit is output to the external circuit is analyzed, so that noise analysis corresponding to the circuit pattern difference of the external circuit is performed. Is realized.

なお、半導体集積回路における上記ノイズの出力源と、外部回路とは、個々に異なる機能を有する回路であってもよいし、半導体集積回路の一部と外部回路とによって一つの機能を備えた回路が構成されていてもよい。前者の例としては、例えば半導体集積回路内に構成されたメモリ制御回路から外部のメモリ回路(メモリIC)へ各種制御信号が出力される場合が考えられる。一方、後者の例としては、例えば後述の請求項4のように、半導体集積回路の一部と外部回路とによって一つの発振回路が構成される場合が考えられる。   The noise output source in the semiconductor integrated circuit and the external circuit may be circuits having different functions, respectively, or a circuit having one function by a part of the semiconductor integrated circuit and the external circuit. May be configured. As an example of the former, for example, a case where various control signals are output from a memory control circuit configured in a semiconductor integrated circuit to an external memory circuit (memory IC) can be considered. On the other hand, as the latter example, for example, as in claim 4 described later, a case where one oscillation circuit is configured by a part of the semiconductor integrated circuit and an external circuit is conceivable.

従って、本発明(請求項1)記載のノイズ解析方法によれば、半導体集積回路から外部回路へのノイズ解析を設計段階で適切に行うことができ、例えば半導体集積回路と外部回路とを搭載した電子機器において、半導体集積回路から外部回路へ出力される信号に重畳されるノイズの影響を電子機器の設計段階で事前評価することにより、各回路の配置(部品配置や配線パターン等)を適切に設計することが可能となる。   Therefore, according to the noise analysis method of the present invention (Claim 1), noise analysis from the semiconductor integrated circuit to the external circuit can be appropriately performed at the design stage. For example, the semiconductor integrated circuit and the external circuit are mounted. In electronic equipment, the influence of noise superimposed on the signal output from the semiconductor integrated circuit to the external circuit is evaluated in advance at the design stage of the electronic equipment, so that the placement of each circuit (part placement, wiring pattern, etc.) is appropriately It becomes possible to design.

ここで、モデル回路作成ステップにおいて作成されるノイズモデル回路の具体的構成は、所望のノイズを出力出来る限り種々考えられるが、例えば請求項2に記載のように、前記特性取得ステップにおいて取得した周波数特性に対応した電流が出力される、内部抵抗ゼロの理想電流源からなる回路として構成してもよい。ノイズモデル回路をこのように構成すれば、ノイズモデル回路をより容易に作成することができる。   Here, various specific configurations of the noise model circuit created in the model circuit creation step are conceivable as long as desired noise can be output. For example, as described in claim 2, the frequency acquired in the characteristic acquisition step You may comprise as a circuit which consists of an ideal current source of zero internal resistance which outputs the electric current corresponding to a characteristic. If the noise model circuit is configured in this way, the noise model circuit can be created more easily.

一方、ノイズモデル回路を理想電流源のみによって構成すると、ノイズモデル回路の作成は容易になるが、ノイズの発生源である半導体集積回路内部のインピーダンスや、ノイズ流出先である外部回路のインピーダンス等が考慮されていないため、ノイズ解析の精度が低くなるおそれがある。   On the other hand, if the noise model circuit is configured with only the ideal current source, it is easy to create the noise model circuit, but the impedance inside the semiconductor integrated circuit that is the source of noise, the impedance of the external circuit that is the destination of the noise, etc. Since this is not taken into account, the accuracy of noise analysis may be lowered.

そこで、例えば請求項3に記載のように、前記特性取得ステップでは、更に、前記半導体集積回路において前記ノイズが出力されるノイズ出力部から該半導体集積回路内部をみたインピーダンスの周波数特性と、該ノイズ出力部から前記外部回路側をみたインピーダンスの周波数特性とを取得し、前記モデル回路作成ステップでは、前記特性取得ステップにて取得した前記各周波数特性に基づいて、理想電流源及び該理想電流源に並列接続された内部インピーダンスからなる前記ノイズモデル回路を作成するようにしてもよい。このようにすれば、実際のノイズ源により即したノイズモデル回路が作成されることになるため、ノイズ解析を高精度に行うことができる。   Therefore, for example, as in claim 3, in the characteristic acquisition step, an impedance frequency characteristic when the semiconductor integrated circuit is viewed from a noise output unit that outputs the noise in the semiconductor integrated circuit, and the noise The frequency characteristics of the impedance viewed from the output circuit side from the output unit are acquired, and in the model circuit creation step, the ideal current source and the ideal current source are determined based on the frequency characteristics acquired in the characteristic acquisition step. You may make it produce the said noise model circuit which consists of internal impedance connected in parallel. In this way, a noise model circuit that matches the actual noise source is created, so that noise analysis can be performed with high accuracy.

請求項4記載の半導体集積回路のノイズ解析方法は、請求項1〜3いずれかに記載の半導体集積回路のノイズ解析方法であって、前記外部回路と前記半導体集積回路の一部とにより、該半導体集積回路内へ所定周波数の発振信号を供給する発振回路が構成され、前記ノイズは、前記発振回路内において、前記半導体集積回路側から前記外部回路へ出力されるものである。このようにすれば、比較的ノイズの多い発振回路におけるノイズの評価を設計段階で適切に行うことができ、例えば発振回路をPCB上でどのように構成・配置すべきかを適切に設計することが可能となる。   The noise analysis method for a semiconductor integrated circuit according to claim 4 is the noise analysis method for a semiconductor integrated circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the external circuit and a part of the semiconductor integrated circuit An oscillation circuit that supplies an oscillation signal of a predetermined frequency into the semiconductor integrated circuit is configured, and the noise is output from the semiconductor integrated circuit side to the external circuit in the oscillation circuit. In this way, noise evaluation in a relatively noisy oscillation circuit can be performed appropriately at the design stage. For example, it is possible to appropriately design how the oscillation circuit should be configured and arranged on the PCB. It becomes possible.

次に、請求項5記載の発明は、半導体集積回路から外部回路へ出力される信号に重畳する、該信号より高い周波数の電流成分であるノイズを解析する装置であって、前記半導体集積回路から前記外部回路へ出力される前記ノイズの周波数特性を取得する特性取得手段と、該取得した周波数特性に基づき、前記解析すべき周波数の前記ノイズが出力されるようなノイズモデル回路を作成するモデル回路作成手段と、前記作成したノイズモデル回路を用いて、前記ノイズが前記外部回路に入力された場合の該外部回路内のノイズ解析を、該外部回路の回路パターンに応じて行うノイズ解析手段と、を備えたことを特徴とする。   Next, the invention according to claim 5 is an apparatus for analyzing noise that is a current component having a frequency higher than that of a signal that is superimposed on a signal output from the semiconductor integrated circuit to an external circuit, from the semiconductor integrated circuit. A characteristic acquisition means for acquiring a frequency characteristic of the noise output to the external circuit, and a model circuit for creating a noise model circuit that outputs the noise of the frequency to be analyzed based on the acquired frequency characteristic Noise analysis means for performing noise analysis in the external circuit when the noise is input to the external circuit using the created noise model circuit, according to a circuit pattern of the external circuit, It is provided with.

このため、この請求項5に記載のノイズ解析装置を用いれば、請求項1に記載のノイズ解析方法を実現することができ、その場合、請求項1に記載のノイズ解析方法と同様の作用・効果を得ることができる。   For this reason, if the noise analysis device according to claim 5 is used, the noise analysis method according to claim 1 can be realized. In this case, the same operation and effect as the noise analysis method according to claim 1 can be realized. An effect can be obtained.

上記請求項5に記載の半導体集積回路のノイズ解析装置において、例えば請求項6に記載のように、前記モデル回路作成手段が、前記特性取得手段が取得した周波数特性に対応した電流が出力される、内部抵抗ゼロの理想電流源からなる前記ノイズモデル回路を作成するものであってもよい。このように構成されたノイズ解析装置を用いれば、請求項2に記載のノイズ解析方法を実現することができ、その場合、請求項2に記載のノイズ解析方法と同様の作用・効果を得ることができる。   In the noise analysis apparatus for a semiconductor integrated circuit according to claim 5, the current corresponding to the frequency characteristic acquired by the characteristic acquisition unit is output from the model circuit generation unit as described in claim 6, for example. The noise model circuit including an ideal current source having zero internal resistance may be created. If the noise analysis apparatus configured as described above is used, the noise analysis method according to claim 2 can be realized, and in this case, the same operation and effect as the noise analysis method according to claim 2 can be obtained. Can do.

また、上記請求項5に記載の半導体集積回路のノイズ解析装置は、例えば請求項7に記載のように、前記特性取得手段は、更に、前記半導体集積回路において前記ノイズが出力されるノイズ出力部から該半導体集積回路内部をみたインピーダンスの周波数特性と、該ノイズ出力部から前記外部回路側をみたインピーダンスの周波数特性とを取得し、前記モデル回路作成手段は、前記特性取得手段が取得した前記各周波数特性に基づいて、理想電流源及び該理想電流源に並列接続された内部インピーダンスからなる前記ノイズモデル回路を作成するものとして構成してもよい。このように構成されたノイズ解析装置を用いれば、請求項3に記載のノイズ解析方法を実現することができ、その場合、請求項3に記載のノイズ解析方法と同様の作用・効果を得ることができる。   The noise analysis device for a semiconductor integrated circuit according to claim 5 is characterized in that, as described in claim 7, for example, the characteristic acquisition means further includes a noise output unit for outputting the noise in the semiconductor integrated circuit. Obtaining the frequency characteristics of the impedance viewed from the inside of the semiconductor integrated circuit and the frequency characteristics of the impedance viewed from the noise output section from the noise output section, and the model circuit creating means obtains each of the characteristics obtained by the characteristic obtaining means. The noise model circuit including an ideal current source and an internal impedance connected in parallel to the ideal current source may be created based on the frequency characteristics. If the thus configured noise analysis apparatus is used, the noise analysis method according to claim 3 can be realized, and in this case, the same operation and effect as the noise analysis method according to claim 3 can be obtained. Can do.

請求項8記載の半導体集積回路のノイズ解析装置は、請求項5〜7いずれかに記載のノイズ解析装置であって、前記外部回路と前記半導体集積回路の一部とにより、該半導体集積回路内へ所定周波数の発振信号を供給する発振回路が構成され、前記ノイズは、前記発振回路内において、前記半導体集積回路側から前記外部回路へ出力されるものである。このように構成されたノイズ解析装置を用いれば、請求項4に記載のノイズ解析方法を実現することができ、その場合、請求項4に記載のノイズ解析方法と同様の作用・効果を得ることができる。   A noise analysis apparatus for a semiconductor integrated circuit according to claim 8 is the noise analysis apparatus according to any one of claims 5 to 7, wherein the external circuit and a part of the semiconductor integrated circuit are used to generate an internal noise in the semiconductor integrated circuit. An oscillation circuit that supplies an oscillation signal having a predetermined frequency to the oscillation circuit is configured, and the noise is output from the semiconductor integrated circuit side to the external circuit in the oscillation circuit. If the noise analysis device configured as described above is used, the noise analysis method according to claim 4 can be realized, and in this case, the same operation and effect as the noise analysis method according to claim 4 can be obtained. Can do.

そして、上記発振回路の具体例としては、例えば請求項9に記載のようなCMOS発振回路であってもよい。即ち、請求項9記載の半導体集積回路のノイズ解析装置は、請求項8記載のノイズ解析装置であって、前記発振回路は、少なくとも、前記半導体集積回路内に形成されたCMOSインバータと、前記外部回路を構成するものであって前記CMOSインバータの出力側に接続される振動子とからなるCMOS発振回路であり、前記ノイズは、前記CMOSインバータから前記振動子側へ出力されるものとして構成されている。CMOS発振回路は半導体集積回路における内部クロックを生成する発振回路として代表的なものであるため、本発明(請求項9)によってCMOS発振回路におけるノイズ解析を行うようにするとより効果的である。   As a specific example of the oscillation circuit, for example, a CMOS oscillation circuit as set forth in claim 9 may be used. That is, the noise analysis device for a semiconductor integrated circuit according to claim 9 is the noise analysis device according to claim 8, wherein the oscillation circuit includes at least a CMOS inverter formed in the semiconductor integrated circuit and the external circuit. A CMOS oscillation circuit comprising a vibrator connected to an output side of the CMOS inverter, the noise being configured to be output from the CMOS inverter to the vibrator side Yes. Since the CMOS oscillation circuit is a typical oscillation circuit for generating an internal clock in a semiconductor integrated circuit, it is more effective to perform noise analysis in the CMOS oscillation circuit according to the present invention (claim 9).

また、本発明のノイズ解析装置(請求項5〜9)は、例えば別途ハードウェアにより実現することができるなど、種々の方法により実現可能であるが、コンピュータがアプリケーションソフト(プログラム)を実行することにより実現することができる。   The noise analysis apparatus according to the present invention (claims 5 to 9) can be realized by various methods, for example, can be realized separately by hardware, but the computer executes application software (program). Can be realized.

即ち、例えば請求項10に記載のように、請求項5〜9のいずれかに記載の半導体集積回路のノイズ解析装置における前記各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを備え、コンピュータがそのプログラムを実行することにより、本発明のノイズ解析装置を実現するのである。   That is, for example, as described in claim 10, a program for causing a computer to function as each means in the noise analysis apparatus for a semiconductor integrated circuit according to any one of claims 5 to 9 is provided, and the computer stores the program. By executing this, the noise analysis apparatus of the present invention is realized.

そして、コンピュータを本発明のノイズ解析装置として機能させるための各プログラムは、例えばフロッピー(登録商標)ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、メモリーカード、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータにロードして起動することにより用いることができる。   Each program for causing the computer to function as the noise analysis apparatus of the present invention is recorded on a computer-readable recording medium such as a floppy (registered trademark) disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a memory card, or a hard disk. If necessary, it can be used by loading it into a computer and starting it.

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。まず、本実施形態におけるノイズ解析の対象となる発振回路について、図1に基づいて説明する。図1に示す如く、本実施形態の発振回路10は、半導体集積回路(以下「IC」という)20の内部に形成されたインバータ26及びインバータ27(いずれもCMOSインバータ)と、IC20の外部回路である、水晶振動子28及び二つのコンデンサC1,C2からなる回路と、により構成された周知のCMOS発振回路である。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an oscillation circuit to be subjected to noise analysis in the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the oscillation circuit 10 of this embodiment includes an inverter 26 and an inverter 27 (both CMOS inverters) formed inside a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as “IC”) 20 and an external circuit of the IC 20. This is a well-known CMOS oscillation circuit composed of a crystal resonator 28 and a circuit composed of two capacitors C1 and C2.

具体的には、IC20内部において、インバータ26の入力側はIC20のインバータ入力端子21に接続され、インバータ26の出力側は、IC20のインバータ出力端子22に接続されると共に後段のインバータ27の入力側にも接続されている。一方、外部回路においては、水晶振動子28の両端が夫々IC20のインバータ入力端子21及びインバータ出力端子22に接続されており、インバータ入力端子21には更にコンデンサC2の一端が接続され、インバータ出力端子22には更にコンデンサC1の一端が接続されている。そして、コンデンサC1,C2の他端はいずれも、IC20のグランド(GND)端子23に接続されている。なお、本実施形態では振動子として水晶振動子28を例に挙げたが、水晶振動子に限らないことはいうまでもなく、例えばセラミック振動子であってもよい。   Specifically, in the IC 20, the input side of the inverter 26 is connected to the inverter input terminal 21 of the IC 20, and the output side of the inverter 26 is connected to the inverter output terminal 22 of the IC 20 and the input side of the subsequent inverter 27. Also connected to. On the other hand, in the external circuit, both ends of the crystal resonator 28 are connected to the inverter input terminal 21 and the inverter output terminal 22 of the IC 20, respectively. One end of the capacitor C2 is further connected to the inverter input terminal 21, and the inverter output terminal 22 is further connected to one end of a capacitor C1. The other ends of the capacitors C1 and C2 are both connected to the ground (GND) terminal 23 of the IC 20. In the present embodiment, the crystal resonator 28 is taken as an example of the resonator. However, it is needless to say that the resonator is not limited to a crystal resonator, and may be a ceramic resonator, for example.

上記のように構成された発振回路10では、IC20内部における非線形性、具体的には例えばインバータ26等を構成する半導体素子の非線形性によって、出力には発振周波数の高次高調波が含まれ、これらがIC20から流れ出ることでノイズ問題が発生する。そこで本願発明者らは、発振回路10におけるノイズ電流の伝搬経路を明らかにすると共に、ノイズ発生源のモデル化を行った。   In the oscillation circuit 10 configured as described above, the output includes high-order harmonics of the oscillation frequency due to nonlinearity inside the IC 20, specifically, for example, nonlinearity of a semiconductor element constituting the inverter 26 and the like. As these flow out of the IC 20, noise problems occur. Therefore, the inventors of the present application clarified the propagation path of the noise current in the oscillation circuit 10 and modeled the noise generation source.

図1に示すように、IC20から流れ出す電流の経路は周波数成分によって異なっており、発振周波数の電流成分のほとんどは水晶振動子28を通過し、コンデンサC2を経てIC20の帰還路であるGND端子23へ流れる。一方、ノイズである高次高調波の電流成分のほとんどは、インバータ出力端子22から流出した後、コンデンサC1を経て帰還路へ流れる。このことから、発振回路10のノイズ源のモデル化は、インバータ出力端子22からノイズが流出するようなモデルとすればよいことがわかる。   As shown in FIG. 1, the path of the current flowing out from the IC 20 differs depending on the frequency component, and most of the current component of the oscillation frequency passes through the crystal resonator 28, passes through the capacitor C2, and is connected to the GND terminal 23 which is the feedback path of the IC 20. To flow. On the other hand, most of the current components of high-order harmonics that are noise flow out of the inverter output terminal 22 and then flow to the feedback path via the capacitor C1. From this, it is understood that the noise source of the oscillation circuit 10 may be modeled so that noise flows out from the inverter output terminal 22.

これにより、本実施形態では、後述するようにまず発振回路10のノイズ源のモデル化を行い、そのモデル化された回路(ノイズモデル回路30;図2参照)からノイズ流出先の外部回路へノイズが流出するような回路を構築することによって、IC20からのノイズが外部回路に与える影響を解析している。   Thus, in the present embodiment, as will be described later, the noise source of the oscillation circuit 10 is first modeled, and noise is transferred from the modeled circuit (noise model circuit 30; see FIG. 2) to the external circuit where the noise flows out. By constructing a circuit such that the noise flows out, the influence of noise from the IC 20 on the external circuit is analyzed.

次に、本実施形態における、発振回路10のノイズ解析方法、即ち発振回路10を構成するIC20から外部回路へ出力されるノイズの解析方法について、図2に基づいて説明する。本実施形態のノイズ解析は、大きく分けて、以下の(1)〜(3)の3ステップで行われる。
(1)インバータ出力端子22における各種特性を抽出(取得)するステップ(図2(a)参照)
(2)抽出した特性に基づいてノイズモデル回路を作成するステップ(図2(b)参照)
(3)作成したノイズモデル回路を用いて発振回路10のノイズ解析を行うステップ(図2(c)参照)
なお、上記(1)のステップは本発明の特性取得ステップに相当するものであって本発明の特性取得手段が実行する処理に相当し、上記(2)のステップは本発明のモデル回路作成ステップに相当するものであって本発明のモデル回路作成手段が実行する処理に相当し、上記(3)のステップは本発明のノイズ解析ステップに相当するものであって本発明のノイズ解析手段が実行する処理に相当する。以下、上記(1)〜(3)のステップにより実現される本実施形態の発振回路10におけるノイズ解析方法について、図2に基づいて具体的に説明する。
Next, a noise analysis method for the oscillation circuit 10 in this embodiment, that is, a method for analyzing noise output from the IC 20 constituting the oscillation circuit 10 to an external circuit will be described with reference to FIG. The noise analysis of the present embodiment is roughly divided into the following three steps (1) to (3).
(1) Step of extracting (acquiring) various characteristics at the inverter output terminal 22 (see FIG. 2A)
(2) Step of creating a noise model circuit based on the extracted characteristics (see FIG. 2B)
(3) Step of performing noise analysis of the oscillation circuit 10 using the created noise model circuit (see FIG. 2C)
The step (1) corresponds to the characteristic acquisition step of the present invention and corresponds to the processing executed by the characteristic acquisition means of the present invention, and the step (2) corresponds to the model circuit creation step of the present invention. The step (3) corresponds to the noise analysis step of the present invention and is executed by the noise analysis unit of the present invention. It corresponds to the processing. Hereinafter, the noise analysis method in the oscillation circuit 10 of the present embodiment realized by the steps (1) to (3) will be specifically described with reference to FIG.

図2(a)に示すように、まず、上記(1)のステップであるインバータ出力端子22における各種特性の抽出を行う。具体的には、本例ではノイズ電流の周波数特性(ノイズスペクトル)と、内部インピーダンス、つまりインバータ出力端子22からIC20内部をみたインピーダンスの周波数特性と、外部インピーダンス、つまりインバータ出力端子22から外部回路をみたインピーダンスの周波数特性とを抽出する。   As shown in FIG. 2A, first, various characteristics are extracted at the inverter output terminal 22 which is the step of the above (1). Specifically, in this example, the frequency characteristic (noise spectrum) of the noise current, the internal impedance, that is, the frequency characteristic of the impedance viewed from the inverter output terminal 22 inside the IC 20, and the external impedance, that is, the external circuit from the inverter output terminal 22 The frequency characteristics of the observed impedance are extracted.

本実施形態におけるノイズスペクトルの抽出は、PCB上に上記発振回路10のみを配置した評価用基板を作成し、発振回路10を実際に動作(発振)させたときのインバータ出力端子22の電流を計測することにより行った。ただし、必ずしも発振回路10を発振させる必要はなく、例えばインバータ26に外部の信号発生器から所定周波数の信号を入力するいわゆるオープンループ動作を行ってその際の電流を計測してもよい。   In the present embodiment, the noise spectrum is extracted by creating an evaluation board in which only the oscillation circuit 10 is arranged on the PCB, and measuring the current at the inverter output terminal 22 when the oscillation circuit 10 is actually operated (oscillated). It was done by doing. However, it is not always necessary to cause the oscillation circuit 10 to oscillate. For example, a so-called open loop operation in which a signal having a predetermined frequency is input to the inverter 26 from an external signal generator may be performed to measure the current at that time.

また例えば、実測ではなく、図示しないコンピュータ上で回路シミュレーション用のプログラム等を動作させることによってノイズスペクトルを抽出するようにしてもよい。その場合、抽出した各種特性を表すデータは、コンピュータのメモリやハードディスク等に記憶されるよう構成されている。   Further, for example, the noise spectrum may be extracted by operating a circuit simulation program or the like on a computer (not shown) instead of actual measurement. In that case, the extracted data representing various characteristics is configured to be stored in a memory or a hard disk of a computer.

次に、上記(2)のステップであるノイズモデル回路の作成を行う。本実施形態では、図2(b)に示すように、理想電流源(以下単に「電流源」という)31と内部インピーダンス32とからなるノイズモデル回路30を作成する。このうち、内部インピーダンス32は、その特性が上記(1)のステップによって抽出した内部インピーダンス特性と同じ特性となるような等価回路にて構成されている。そして、電流源31の電流値は、上記抽出したノイズ電流の周波数特性、内部インピーダンス特性、及び外部インピーダンス特性に基づいて、周波数ごとに算出する。   Next, the noise model circuit which is the step (2) is created. In the present embodiment, as shown in FIG. 2B, a noise model circuit 30 including an ideal current source (hereinafter simply referred to as “current source”) 31 and an internal impedance 32 is created. Among these, the internal impedance 32 is configured by an equivalent circuit whose characteristics are the same as the internal impedance characteristics extracted in the step (1). The current value of the current source 31 is calculated for each frequency based on the frequency characteristics, internal impedance characteristics, and external impedance characteristics of the extracted noise current.

なお、内部インピーダンス32は、上記のように周波数特性を有する等価回路にて構成する必要はなく、例えば、解析すべき特定の周波数における内部インピーダンス値に固定されたものであってもよい。また、GND端子23を、電源端子24(図1参照)としてもよい。また、内部端子33の処理としては、IC20内部の設計レイアウトを考慮して電源もしくはGNDに接続させる。   The internal impedance 32 does not need to be configured by an equivalent circuit having frequency characteristics as described above, and may be fixed to an internal impedance value at a specific frequency to be analyzed, for example. Alternatively, the GND terminal 23 may be the power supply terminal 24 (see FIG. 1). Further, as processing of the internal terminal 33, the internal layout of the IC 20 is taken into consideration and connected to the power supply or GND.

また、上記ノイズモデル回路30を作成する作業は、コンピュータ上で動作するプログラムによって実行するよう構成されている。そして、作成されたノイズモデル回路30を表現するデータは、コンピュータのメモリやハードディスク等に記憶されるよう構成されている。   The operation of creating the noise model circuit 30 is configured to be executed by a program operating on a computer. The generated data representing the noise model circuit 30 is configured to be stored in a computer memory, a hard disk, or the like.

次に、上記(3)のステップである発振回路10のノイズ解析を行う。具体的には、図2(c)に示すように、上記(2)のステップにて作成されたノイズモデル回路30を用いて発振回路10を構成し、その回路の電流特性など各種特性を解析する。即ち、ノイズモデル回路30と、発振回路10におけるIC20外部の回路とを接続した回路を構成し、ノイズモデル回路30から出力されるノイズに対する外部回路の各部の電流波形解析などを行い、そのノイズレベルの検証等を行うのである。   Next, noise analysis of the oscillation circuit 10 which is the step (3) is performed. Specifically, as shown in FIG. 2C, the oscillation circuit 10 is configured by using the noise model circuit 30 created in the step (2), and various characteristics such as current characteristics of the circuit are analyzed. To do. That is, a circuit in which the noise model circuit 30 and the circuit outside the IC 20 in the oscillation circuit 10 are connected is configured, and the current waveform analysis of each part of the external circuit with respect to the noise output from the noise model circuit 30 is performed. Is verified.

ノイズモデル回路30と外部回路を接続することによる解析用回路の構築、及びその解析用回路による各種解析は、いずれもコンピュータ上で動作するプログラムによって実行されるよう構成されている。そして、上記解析用回路を表現するデータや解析結果などの各種データは、コンピュータのメモリやハードディスク等に記憶されるよう構成されている。   The construction of the analysis circuit by connecting the noise model circuit 30 and the external circuit and the various analyzes by the analysis circuit are all configured to be executed by a program operating on the computer. The data representing the analysis circuit and various data such as analysis results are stored in a computer memory, hard disk, or the like.

そして、上記解析用回路のうち、上記外部回路、即ち水晶発振子28及び各コンデンサC1,C2からなる回路をコンピュータ上で表現する際に、PCB上における実際の部品配置・配線パターンを加味したものとすることで、PCBで実際に発振回路を形成した場合のノイズ分布を解析できる。つまり、設計段階においてコンピュータ上にてノイズ解析を行い、PCBにおいて発振回路10をどのように形成するのが最適であるかといった、最適設計を行うことが可能となるのである。   Of the above analysis circuits, when the external circuit, that is, the circuit comprising the crystal oscillator 28 and the capacitors C1 and C2, is expressed on a computer, the actual component arrangement / wiring pattern on the PCB is taken into account. By doing so, it is possible to analyze a noise distribution when an oscillation circuit is actually formed by a PCB. In other words, it is possible to perform an optimal design such as how to optimally form the oscillation circuit 10 on the PCB by performing noise analysis on a computer at the design stage.

なお、本実施形態では、コンピュータと、このコンピュータ上で動作させる各種プログラム(上記(1)〜(3)の各ステップを実行するための既述のプログラム)とによって、本発明の半導体集積回路のノイズ解析装置が構成される。但し、上記(1)のステップを実測にて行う場合は、実測のために必要な評価用基板や計測機器(いずれも図示略)も本発明のノイズ解析装置の構成要素となる。   In the present embodiment, the semiconductor integrated circuit of the present invention is constituted by a computer and various programs (the above-described programs for executing the steps (1) to (3)) that are executed on the computer. A noise analyzer is configured. However, when the step (1) is performed by actual measurement, an evaluation board and measurement equipment (both not shown) necessary for the actual measurement are components of the noise analysis apparatus of the present invention.

上記説明した本実施形態のノイズ解析方法(ノイズ解析装置)を用いて発振回路10を構成する外部回路のノイズ解析結果、及びその解析結果に基づいて外部回路の配置(部品配置・パターン)を適切に変更した場合の例を、図3及び図4に示す。   Using the above-described noise analysis method (noise analysis device) of the present embodiment, the noise analysis result of the external circuit constituting the oscillation circuit 10 and the arrangement of the external circuit (component arrangement / pattern) are appropriately set based on the analysis result An example in the case of changing to is shown in FIGS.

図3は、発振回路10が形成されたPCB端部のノイズレベルを解析した結果を示すものであり、「変更前」とあるのは図4におけるPCB60の解析結果であり、「変更後」とあるのは図4におけるPCB60aの解析結果である。即ち、図4に示すPCB60及びPCB60aはいずれも、発振回路10が形成されたPCBの具体例を示したものである。そして、各PCB60,60a毎に、それぞれ部品配置や配線パターン等を考慮した上記解析用回路を構築して、ノイズ解析を行うと、図示のような電流密度の分布データが得られる。   FIG. 3 shows the result of analyzing the noise level at the PCB end where the oscillation circuit 10 is formed. “Before change” is the analysis result of the PCB 60 in FIG. There is an analysis result of PCB 60a in FIG. That is, each of the PCB 60 and the PCB 60a shown in FIG. 4 shows a specific example of the PCB on which the oscillation circuit 10 is formed. Then, when the analysis circuit is constructed for each of the PCBs 60 and 60a in consideration of the component arrangement, the wiring pattern, and the like, and noise analysis is performed, distribution data of current density as illustrated is obtained.

ここで、「変更前」のPCB60では、その部分拡大図からわかるように、インバータ出力端子22とGND端子とが離れている。そのため、インバータ出力端子22からコンデンサC1を経由したノイズは、コンデンサC1の他端が接続されたランドからGND端子23へ到達する間に外部へ放射され、結果としてその周辺のノイズレベルが高くなってしまう。   Here, in the PCB 60 “before change”, as can be seen from the partially enlarged view, the inverter output terminal 22 and the GND terminal are separated from each other. Therefore, noise from the inverter output terminal 22 via the capacitor C1 is radiated to the outside while reaching the GND terminal 23 from the land to which the other end of the capacitor C1 is connected, and as a result, the noise level in the vicinity increases. End up.

これに対し、ノイズを低減させるべく配線パターンを変更したものが「変更後」のPCB60aであり、その部分拡大図に示す通り、インバータ出力端子22とGND端子23とを隣接させている。これにより、図3からも明らかな通りPCB端部のノイズレベルは減少し、また、図4におけるPCB60とPCB60aの電流密度分布からも明らかな通りPCB上のノイズレベルが低減している。   On the other hand, the PCB 60a after “change” is a wiring pattern changed to reduce noise, and the inverter output terminal 22 and the GND terminal 23 are adjacent to each other as shown in the enlarged partial view thereof. As a result, the noise level at the PCB end is reduced as is apparent from FIG. 3, and the noise level on the PCB is reduced as is clear from the current density distribution of the PCB 60 and PCB 60a in FIG.

このように、本実施形態では、発振回路10をPCB上に形成するにあたり、発振回路10のノイズモデル回路30を作成して、そのノイズモデル回路30を用いてノイズ解析を行うようにしている。これにより、発振回路10におけるIC20の外部回路をPCB上でどのように配置するのが最適かを、予め設計段階で検証できるのである。   As described above, in this embodiment, when the oscillation circuit 10 is formed on the PCB, the noise model circuit 30 of the oscillation circuit 10 is created, and noise analysis is performed using the noise model circuit 30. As a result, it is possible to verify in advance at the design stage how the external circuit of the IC 20 in the oscillation circuit 10 is optimally arranged on the PCB.

従って、本実施形態のノイズ解析方法(ノイズ解析装置)によれば、IC20とその外部回路とからなる発振回路10において、IC20から外部回路へのノイズ解析を設計段階で適切に行うことができ、IC20から外部回路へ出力される信号に重畳されるノイズの影響をPCBの設計段階で事前評価することにより、各回路の配置(部品配置や配線パターン等)を適切に設計することが可能となる。   Therefore, according to the noise analysis method (noise analysis apparatus) of the present embodiment, in the oscillation circuit 10 including the IC 20 and its external circuit, noise analysis from the IC 20 to the external circuit can be appropriately performed at the design stage. By pre-evaluating the influence of noise superimposed on the signal output from the IC 20 to the external circuit at the PCB design stage, it becomes possible to appropriately design the arrangement of each circuit (component arrangement, wiring pattern, etc.). .

尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、ノイズモデル回路30を電流源31と内部インピーダンス32とにより構成したが、図5(a)に示すノイズモデル回路40のように、電流源41のみによって構成することもできる。この場合、上記(1)の各種特性を抽出するステップにおいては、ノイズスペクトルのみを抽出し、その抽出したノイズを発生するような電流源41を設定すればよい。そのため、上記各インピーダンスを抽出する必要がなく、ノイズモデル回路40をより容易に作成することができる。
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various forms can be adopted as long as it belongs to the technical scope of the present invention.
For example, in the above embodiment, the noise model circuit 30 includes the current source 31 and the internal impedance 32. However, the noise model circuit 30 may include only the current source 41 as in the noise model circuit 40 illustrated in FIG. . In this case, in the step (1) of extracting various characteristics, it is only necessary to set the current source 41 that extracts only the noise spectrum and generates the extracted noise. Therefore, it is not necessary to extract each impedance, and the noise model circuit 40 can be created more easily.

但し、ノイズ解析結果により高い精度を求めるのであれば、上記実施形態のように内部インピーダンス32を含むノイズモデル回路30を作成するのが好ましい。このようにすれば、実際のノイズ源により即したノイズモデル回路が作成されることになるため、ノイズ解析を高精度に行うことができるのである。   However, if high accuracy is required from the noise analysis result, it is preferable to create the noise model circuit 30 including the internal impedance 32 as in the above embodiment. In this way, a noise model circuit that matches the actual noise source is created, so that noise analysis can be performed with high accuracy.

また例えば、上記ノイズモデル回路を、例えば図5(b)に示すような電圧源モデルとしてもよい。即ち、図5(b)のノイズモデル回路50は、理想電圧源51と内部インピーダンス52とにより構成されたものである。このノイズモデル回路50を用いることによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。   For example, the noise model circuit may be a voltage source model as shown in FIG. That is, the noise model circuit 50 of FIG. 5B is configured by an ideal voltage source 51 and an internal impedance 52. By using the noise model circuit 50, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

更に、上記実施形態では、半導体集積回路とその外部回路とからなる発振回路10を例に挙げ、そのノイズ解析を行う場合について説明したが、本発明の適用は発振回路に限定されないことはいうまでもなく、半導体集積回路から外部回路への信号にノイズが重畳するあらゆる場合に適用することができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the noise analysis is performed using the oscillation circuit 10 including the semiconductor integrated circuit and the external circuit as an example has been described. However, the application of the present invention is not limited to the oscillation circuit. The present invention can be applied to any case where noise is superimposed on a signal from a semiconductor integrated circuit to an external circuit.

更にまた、上記各実施形態では、本発明の描画処理システムとして機能させるための各種プログラムが、いずれもHDD13内に格納されたものとして説明したが、これら各種プログラムを、例えばフロッピー(登録商標)ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、ハードディスク等の各種ストレージデバイス(コンピュータ読み取り可能な記録媒体)に記録しておくこともできる。   Furthermore, in each of the above-described embodiments, various programs for causing the drawing processing system of the present invention to function are described as being stored in the HDD 13. For example, these various programs are stored on a floppy (registered trademark) disk. It can also be recorded in various storage devices (computer-readable recording media) such as a magneto-optical disk, CD-ROM, and hard disk.

この場合、記録媒体に記録したプログラムを必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより、そのコンピュータシステムにおいて本発明の描画処理システムを実現することができる。尚、ROMやバックアップRAMをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として上記各プログラムを記録しておき、このROMあるいはバックアップRAMをコンピュータシステムに組み込んで用いても良い。また、プログラムを通信回線を介してコンピュータにインストールすることもできる。この通信回線により送信されるプログラムも、請求項21記載のプログラムに該当するものである。   In this case, the drawing processing system of the present invention can be realized in the computer system by loading the program recorded in the recording medium into the computer system and starting it as necessary. It should be noted that the ROM and backup RAM may be recorded as computer-readable recording media so that the programs are recorded, and the ROM or backup RAM may be incorporated into a computer system. The program can also be installed on the computer via a communication line. The program transmitted through the communication line also corresponds to the program according to claim 21.

本実施形態の発振回路の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of the oscillation circuit of this embodiment. 本実施形態の発振回路におけるノイズ解析方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the noise analysis method in the oscillation circuit of this embodiment. 本実施形態のノイズ解析方法を用いたノイズレベルの解析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result of the noise level using the noise analysis method of this embodiment. 本実施形態のノイズ解析方法を用いてPCB上の電流密度分布を解析した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having analyzed the current density distribution on PCB using the noise analysis method of this embodiment. ノイズモデル回路の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of a noise model circuit.

符号の説明Explanation of symbols

10…発振回路、20…IC(半導体集積回路)、21…インバータ入力端子、22…インバータ出力端子、23…GND端子、24…電源端子、26,27…インバータ、28…水晶振動子、30,40,50…ノイズモデル回路、31,41…電流源、32,52…内部インピーダンス、33…内部端子、51…理想電圧源、60,60a…PCB(プリント基板)、C1,C2…コンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Oscillator circuit, 20 ... IC (semiconductor integrated circuit), 21 ... Inverter input terminal, 22 ... Inverter output terminal, 23 ... GND terminal, 24 ... Power supply terminal, 26, 27 ... Inverter, 28 ... Crystal oscillator, 30, 40, 50 ... Noise model circuit, 31, 41 ... Current source, 32, 52 ... Internal impedance, 33 ... Internal terminal, 51 ... Ideal voltage source, 60, 60a ... PCB (printed circuit board), C1, C2 ... Capacitor

Claims (10)

半導体集積回路から外部回路へ出力される信号に重畳する、該信号より高い周波数の電流成分であるノイズを解析する方法であって、
前記半導体集積回路から前記外部回路へ出力される前記ノイズの周波数特性を取得する特性取得ステップと、
該取得した周波数特性に基づき、前記解析すべき周波数の前記ノイズが出力されるようなノイズモデル回路を作成するモデル回路作成ステップと、
前記作成したノイズモデル回路を用いて、前記ノイズが前記外部回路に入力された場合の該外部回路内のノイズ解析を、該外部回路の回路パターンに応じて行うノイズ解析ステップと、
を備えたことを特徴とする半導体集積回路のノイズ解析方法。
A method of analyzing noise that is a current component having a frequency higher than that of a signal superimposed on a signal output from a semiconductor integrated circuit to an external circuit,
A characteristic acquisition step of acquiring a frequency characteristic of the noise output from the semiconductor integrated circuit to the external circuit;
A model circuit creating step for creating a noise model circuit that outputs the noise of the frequency to be analyzed based on the acquired frequency characteristics;
Using the created noise model circuit, a noise analysis step in which noise analysis in the external circuit when the noise is input to the external circuit is performed according to a circuit pattern of the external circuit;
A noise analysis method for a semiconductor integrated circuit, comprising:
前記モデル回路作成ステップにおいて作成されるノイズモデル回路は、前記特性取得ステップにおいて取得した周波数特性に対応した電流が出力される、内部抵抗ゼロの理想電流源からなる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路のノイズ解析方法。
The noise model circuit created in the model circuit creating step comprises an ideal current source having zero internal resistance, which outputs a current corresponding to the frequency characteristic obtained in the characteristic obtaining step. Noise analysis method for semiconductor integrated circuits.
前記特性取得ステップでは、更に、前記半導体集積回路において前記ノイズが出力されるノイズ出力部から該半導体集積回路内部をみたインピーダンスの周波数特性と、該ノイズ出力部から前記外部回路側をみたインピーダンスの周波数特性とを取得し、
前記モデル回路作成ステップでは、前記特性取得ステップにて取得した前記各周波数特性に基づいて、理想電流源及び該理想電流源に並列接続された内部インピーダンスからなる前記ノイズモデル回路を作成する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路のノイズ解析方法。
In the characteristic acquisition step, the frequency characteristics of the impedance when the semiconductor integrated circuit is viewed from the noise output section from which the noise is output in the semiconductor integrated circuit, and the impedance frequency when the external circuit side is viewed from the noise output section. Get the characteristics and
In the model circuit creation step, the noise model circuit including an ideal current source and an internal impedance connected in parallel to the ideal current source is created based on each frequency characteristic acquired in the characteristic acquisition step. 2. The noise analysis method for a semiconductor integrated circuit according to claim 1.
前記外部回路と前記半導体集積回路の一部とにより、該半導体集積回路内へ所定周波数の発振信号を供給する発振回路が構成され、
前記ノイズは、前記発振回路内において、前記半導体集積回路側から前記外部回路へ出力されるものである
ことを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の半導体集積回路のノイズ解析方法。
The external circuit and a part of the semiconductor integrated circuit constitute an oscillation circuit that supplies an oscillation signal having a predetermined frequency into the semiconductor integrated circuit.
The noise analysis method for a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the noise is output from the semiconductor integrated circuit side to the external circuit in the oscillation circuit.
半導体集積回路から外部回路へ出力される信号に重畳する、該信号より高い周波数の電流成分であるノイズを解析する装置であって、
前記半導体集積回路から前記外部回路へ出力される前記ノイズの周波数特性を取得する特性取得手段と、
該取得した周波数特性に基づき、前記解析すべき周波数の前記ノイズが出力されるようなノイズモデル回路を作成するモデル回路作成手段と、
前記作成したノイズモデル回路を用いて、前記ノイズが前記外部回路に入力された場合の該外部回路内のノイズ解析を、該外部回路の回路パターンに応じて行うノイズ解析手段と、
を備えたことを特徴とする半導体集積回路のノイズ解析装置。
An apparatus for analyzing noise that is a current component having a frequency higher than that of a signal superimposed on a signal output from a semiconductor integrated circuit to an external circuit,
Characteristic acquisition means for acquiring frequency characteristics of the noise output from the semiconductor integrated circuit to the external circuit;
Model circuit creating means for creating a noise model circuit that outputs the noise of the frequency to be analyzed based on the acquired frequency characteristics;
Noise analysis means for performing noise analysis in the external circuit when the noise is input to the external circuit using the created noise model circuit, according to a circuit pattern of the external circuit;
A noise analysis apparatus for a semiconductor integrated circuit, comprising:
前記モデル回路作成手段は、前記特性取得手段が取得した周波数特性に対応した電流が出力される、内部抵抗ゼロの理想電流源からなる前記ノイズモデル回路を作成する
ことを特徴とする請求項5記載の半導体集積回路のノイズ解析装置。
The said model circuit creation means creates the said noise model circuit which consists of an ideal current source of zero internal resistance from which the electric current corresponding to the frequency characteristic acquired by the said characteristic acquisition means is output. Noise analysis device for semiconductor integrated circuits.
前記特性取得手段は、更に、前記半導体集積回路において前記ノイズが出力されるノイズ出力部から該半導体集積回路内部をみたインピーダンスの周波数特性と、該ノイズ出力部から前記外部回路側をみたインピーダンスの周波数特性とを取得し、
前記モデル回路作成手段は、前記特性取得手段が取得した前記各周波数特性に基づいて、理想電流源及び該理想電流源に並列接続された内部インピーダンスからなる前記ノイズモデル回路を作成する
ことを特徴とする請求項5記載の半導体集積回路のノイズ解析装置。
The characteristic acquisition means further includes an impedance frequency characteristic when the semiconductor integrated circuit is viewed from a noise output section from which the noise is output in the semiconductor integrated circuit, and an impedance frequency when the external circuit side is viewed from the noise output section. Get the characteristics and
The model circuit creating means creates the noise model circuit composed of an ideal current source and an internal impedance connected in parallel to the ideal current source based on each frequency characteristic acquired by the characteristic acquiring unit. The noise analysis apparatus for a semiconductor integrated circuit according to claim 5.
前記外部回路と前記半導体集積回路の一部とにより、該半導体集積回路内へ所定周波数の発振信号を供給する発振回路が構成され、
前記ノイズは、前記発振回路内において、前記半導体集積回路側から前記外部回路へ出力されるものである
ことを特徴とする請求項5〜7いずれかに記載の半導体集積回路のノイズ解析装置。
The external circuit and a part of the semiconductor integrated circuit constitute an oscillation circuit that supplies an oscillation signal having a predetermined frequency into the semiconductor integrated circuit.
The noise analysis device for a semiconductor integrated circuit according to any one of claims 5 to 7, wherein the noise is output from the semiconductor integrated circuit side to the external circuit in the oscillation circuit.
前記発振回路は、少なくとも、前記半導体集積回路内に形成されたCMOSインバータと、前記外部回路を構成するものであって前記CMOSインバータの出力側に接続される振動子とからなるCMOS発振回路であり、前記ノイズは、前記CMOSインバータから前記振動子側へ出力されるものである
ことを特徴とする請求項8記載の半導体集積回路のノイズ解析装置。
The oscillation circuit is a CMOS oscillation circuit including at least a CMOS inverter formed in the semiconductor integrated circuit and a vibrator that constitutes the external circuit and is connected to an output side of the CMOS inverter. The noise analysis device for a semiconductor integrated circuit according to claim 8, wherein the noise is output from the CMOS inverter to the vibrator side.
請求項5〜9のいずれかに記載の半導体集積回路のノイズ解析装置における前記各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as said each means in the noise analysis apparatus of the semiconductor integrated circuit in any one of Claims 5-9.
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