JP2007086939A - Circuit simulation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アナログ回路とディジタル回路が混在したアナログ・ディジタル混在回路に対して模擬的に動作特性を解析して検証するための回路シミュレーション方法に関するものである。 The present invention relates to a circuit simulation method for analyzing and verifying operation characteristics of a mixed analog / digital circuit in which analog circuits and digital circuits are mixed.
近年、LSIの多機能化、高性能化に伴い、アナログ回路とディジタル回路を混在させて1つのLSIチップ内に集積化することが一般的になっている。このようなアナログ・ディジタル混在回路に対して模擬的に動作特性を解析して検証するための回路シミュレーション方法として、アナログ回路の解析を行うアナログシミュレータと、ディジタル回路を解析するロジックシミュレータが並列に動作し、これらのシミュレータ間でデータをやり取りすることで、LSI全体の解析を行っている。 In recent years, with the increasing functionality and performance of LSIs, it has become common to mix analog circuits and digital circuits and integrate them in one LSI chip. An analog simulator that analyzes analog circuits and a logic simulator that analyzes digital circuits operate in parallel as a circuit simulation method to simulate and verify operation characteristics for such analog / digital mixed circuits. The entire LSI is analyzed by exchanging data between these simulators.
このようなアナログ・ディジタル混在回路の回路シミュレーション方法に適用されたシミュレータとしては、現在Cadence社のSpectreVerilogがある。
このシミュレータを用いて、図3(a)のような回路のシミュレーションを行う場合について説明する。
As a simulator applied to such an analog / digital mixed circuit simulation method, there is currently SpectreVerilog of Cadence.
A case where a simulation of a circuit as shown in FIG. 3A is performed using this simulator will be described.
図3(a)の回路は、大きくアナログ部320とディジタル部321に分かれており、ディジタル部321には回路ブロックとしてロジック回路303、304、305、306が含まれている。ネット311〜319はブロック間を接続する配線であり、矢印の方向により信号が流れる向きを表している。
The circuit in FIG. 3A is roughly divided into an
以上のようなアナログ・ディジタル混在回路に対して、従来のシミュレーション方法では、まずアナログ回路とディジタル回路のつなぎ部分にAD変換素子、またはDA変換素子を挿入する。アナログ回路の出力からディジタル回路の入力に接続されるネットにはAD変換素子が挿入され、ディジタル回路の出力からアナログ回路の入力に接続されるネットにはDA変換素子が挿入される。 In contrast to the analog / digital mixed circuit as described above, in the conventional simulation method, first, an AD conversion element or a DA conversion element is inserted into a connecting portion between the analog circuit and the digital circuit. An AD conversion element is inserted into the net connected from the output of the analog circuit to the input of the digital circuit, and a DA conversion element is inserted into the net connected from the output of the digital circuit to the input of the analog circuit.
このようにAD変換素子またはDA変換素子によって分割された回路は、それぞれアナログシミュレータとロジックシミュレータに入力され、解析が行われる。アナログ回路とディジタル回路のつなぎ部分の信号が変化した場合は、AD変換素子またはDA変換素子を通してデータのやり取りが行われることで、回路全体の解析が正しく行われるしくみになっている。AD変換素子およびDA変換素子が挿入された回路図を図11に示す。ここで、1101、1102、1103はAD変換素子であり、1104はDA変換素子である。
The circuits thus divided by the AD conversion element or the DA conversion element are input to the analog simulator and the logic simulator, respectively, and are analyzed. When the signal at the connecting portion of the analog circuit and the digital circuit changes, data is exchanged through the AD conversion element or the DA conversion element, so that the entire circuit is correctly analyzed. FIG. 11 shows a circuit diagram in which an AD conversion element and a DA conversion element are inserted. Here,
このときのAD変換素子1101〜1103の特性の一例を図12に示す。従来のAD変換素子はアナログ信号の電圧があるしきい値より高いか低いかで、論理が0か1を判定して出力する。したがって、波形1201のような信号が入力され、AD変換素子のしきい値がVtである場合、出力は波形1202のようになる。
An example of the characteristics of the
上記のようなアナログ・ディジタル混在回路のシミュレーションの精度を向上させる方法(例えば、特許文献1を参照)は、ディジタル回路で消費される電流のアナログ回路への影響を考慮して、ディジタル回路とアナログ回路の連動する特性を高精度に検証することができる。 A method for improving the accuracy of simulation of the analog / digital mixed circuit as described above (see, for example, Patent Document 1) considers the influence of the current consumed by the digital circuit on the analog circuit and the analog circuit. The interlocking characteristics of the circuit can be verified with high accuracy.
このような従来の回路シミュレーション方法を以下に説明する。
図13は従来の回路シミュレーション方法を適用したアナログ・ディジタル混在回路の概略構成を示すブロック図である。図13において、1301はアナログ回路、1302はディジタル回路である。アナログ回路1301とディジタル回路1302の間を接続するネットにはAD変換素子1305、1306、およびDA変換素子1307が挿入される。
Such a conventional circuit simulation method will be described below.
FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a mixed analog / digital circuit to which a conventional circuit simulation method is applied. In FIG. 13, 1301 is an analog circuit and 1302 is a digital circuit.
また、ディジタル回路1302の動作状態に依存して変化する消費電流の情報をアナログ回路1301に与えるために、ディジタル回路1302の電流計算部1303が追加される。また、電流計算部1303の情報をアナログ回路1301のシミュレーションに反映させるため、アナログブロック1310にディジタル回路1302の電流消費を計算するための等価回路1304が追加される。
In addition, a
このようなアナログシミュレータは、等価回路1304を含むアナログブロック1310のシミュレーションを行うことでディジタル回路の消費電流を反映した解析を行うことが可能になり、電源電圧の変動などによるアナログブロック1310の動作異常などを検出することが可能になる。
しかしながら、上記のような従来の回路シミュレーション方法においては、アナログ回路とディジタル回路のつなぎの部分の特性は、AD変換素子またはDA変換素子によって決まり、信号の電圧が与えられたしきい値より大きいか小さいかで論理を判定するといった理想的な動作をしているにすぎないため、実際の回路特性を十分に表現できない場合があった。 However, in the conventional circuit simulation method as described above, the characteristic of the connection portion between the analog circuit and the digital circuit is determined by the AD conversion element or the DA conversion element, and is the signal voltage greater than a given threshold value? Since it is merely performing an ideal operation such as judging logic when it is small, there are cases where the actual circuit characteristics cannot be expressed sufficiently.
例えば、1つのLSIに集積化させる回路が複雑かつ大規模になると、LSI内部で発生するノイズなどにより、アナログ信号の出力が変動し、ロジック回路の入力にチャタリングが起こることなどがあるが、このような場合には、シミュレーションで正確な解析が行われないために、実際の回路が誤動作するという問題が発生する場合があった。 For example, when a circuit integrated in one LSI becomes complicated and large, the output of an analog signal may fluctuate due to noise generated inside the LSI, and chattering may occur at the input of the logic circuit. In such a case, since an accurate analysis is not performed in the simulation, a problem that an actual circuit malfunctions may occur.
また、特許文献1のシミュレーション方法では、ディジタル部の消費電流によるアナログ回路への影響は考慮されるが、ノイズなどそれ以外の特性については考慮されておらず、これをによる問題点を以下に説明する。
Further, in the simulation method of
図14は実際のLSIにおいてアナログ信号にノイズが乗った場合のディジタル回路とのつなぎ部分の信号を示したものである。波形1401は図12の入力信号1201にノイズが乗った場合の例である。このような波形の場合、しきい値Vtにより論理が0か1かを判断すると、短い時間内に波形としきい値Vtが何度も交わることになり、チャタリングと呼ばれる波形の振動が発生することがある。波形1402は波形1401が入力された場合の実際のディジタル回路への入力を示している。このようにアナログ信号にノイズが乗ることで、ディジタル回路の動作が不安定になる場合がある。
FIG. 14 shows a signal at a connection portion with a digital circuit when noise is added to an analog signal in an actual LSI. A
ところが、上記の回路シミュレーション方法では、回路内で発生するノイズや外部から侵入するノイズのようなチャタリングを含めてシミュレーションすることは、精度や計算時間の面から非常に困難なため、従来のディジタル・アナログ混在回路のシミュレーション方法では、このようなチャタリングが回路に与える影響を検証することができないという問題があった。 However, in the above circuit simulation method, simulation including chattering such as noise generated in the circuit or noise entering from the outside is very difficult in terms of accuracy and calculation time. The analog mixed circuit simulation method has a problem in that the effect of such chattering on the circuit cannot be verified.
また、通常の回路設計では、このようなチャタリングに対処するため、回路内でチャタリングが発生しても正常に動作するように、チャタリングによる誤動作防止回路が組み込まれている場合もある。このような誤動作防止回路を含む回路の動作をシミュレーションで解析して確認するためには、回路図またはネットリスト上でノイズ源などを手作業で追加する必要がある。 Further, in order to cope with such chattering in a normal circuit design, a malfunction prevention circuit by chattering may be incorporated so as to operate normally even if chattering occurs in the circuit. In order to analyze and confirm the operation of a circuit including such a malfunction prevention circuit by simulation, it is necessary to manually add a noise source or the like on a circuit diagram or a net list.
この場合、チャタリングが起こることが想定できるネットに関してはシミュレーションで解析するようにして動作確認ができるが、チャタリングが起こることが予想できないネットに関しては、シミュレーションで解析することはなく動作確認が行われず、そのネットに対して検証漏れが発生する可能性が高いという問題があった。 In this case, operation can be confirmed by analyzing by simulation for a net that can be expected to cause chattering, but operation confirmation is not performed for a net that cannot be expected to cause chattering without being analyzed by simulation. There was a problem that there was a high possibility that verification failure would occur for the net.
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、アナログ・ディジタル混在回路において、回路内で発生するノイズまたは外部から侵入するノイズのようなチャタリングの影響を考慮した解析を、どの場所に配置された回路ネットに対しても関係なく、漏れなく容易にかつ精度良く実行することができる回路シミュレーション方法を提供する。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and in an analog / digital mixed circuit, an analysis considering the influence of chattering such as noise generated in the circuit or noise entering from the outside is arranged at any place. There is provided a circuit simulation method that can be executed easily and accurately without omission, regardless of the circuit net.
上記の課題を解決するために、本発明の回路シミュレーション方法は、AD変換素子の中にアナログ信号の電圧または電流からディジタル信号に変換する機能、および本来入力信号には含まれないノイズに相当するチャタリングを発生する機能、およびチャタリングが発生するか否かを切り替える機能を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the circuit simulation method of the present invention corresponds to the function of converting the voltage or current of an analog signal into a digital signal in the AD conversion element, and noise that is not originally included in the input signal. A feature is that a function for generating chattering and a function for switching whether or not chattering occurs are provided.
以上により、チャタリング発生機能は、チャタリングの周波数および発生時間を、パラメータまたは入力信号の変化に応じて自由に可変することができる。 As described above, the chattering generation function can freely vary the chattering frequency and generation time in accordance with changes in parameters or input signals.
以上のように本発明によれば、チャタリング発生機能により、チャタリングの周波数および発生時間を、パラメータまたは入力信号の変化に応じて自由に可変することができる。 As described above, according to the present invention, the chattering generation function can freely vary the chattering frequency and generation time in accordance with changes in parameters or input signals.
そのため、アナログ・ディジタル混在回路において、回路内で発生するノイズまたは外部から侵入するノイズのようなチャタリングの影響を考慮した解析を、どの場所に配置された回路ネットに対しても関係なく、漏れなく容易にかつ精度良く実行することができる。 Therefore, in mixed analog / digital circuits, analysis considering the influence of chattering such as noise generated in the circuit or noise entering from the outside can be performed regardless of the circuit net placed in any place, without leakage It can be executed easily and accurately.
以下、本発明の実施の形態を示す回路シミュレーション方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1の回路シミュレーション方法を説明する。
Hereinafter, a circuit simulation method showing an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
A circuit simulation method according to the first embodiment of the present invention will be described.
図1は本実施の形態1の回路シミュレーション方法を適用したアナログ・ディジタル混在回路の構成を示すブロック図である。
図1(a)はシミュレーション対象として入力される回路構成図を示している。図1(a)に示すように、アナログ回路111とディジタル回路であるロジック回路112はネット121により接続されているものとする。ネット121に示す矢印は信号の流れる向きを示しており、この場合はアナログ回路111の出力をロジック回路112の入力に接続している。端子113は出力端子であり、ロジック回路112とネット122で接続している。AD変換素子はネット121のようなアナログ信号をロジック信号に変換する部分に自動的に挿入される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an analog / digital mixed circuit to which the circuit simulation method of the first embodiment is applied.
FIG. 1A shows a circuit configuration diagram inputted as a simulation target. As shown in FIG. 1A, it is assumed that the
AD変換素子が挿入された後の回路図を図1(b)に示す。図1(b)において、素子104がAD変換素子を示しており、内部は素子101と素子102と素子103から構成される。素子101は通常のシミュレーション方法で使用されるAD変換素子と同じものであり、アナログ信号の電圧を調べ、指定されたしきい値以上であれば「1」を出力し、そうでなければ「0」を出力することで、ロジック信号に変換する機能を持つ。素子102はチャタリング発生回路であり、ロジックが「0」から「1」または「1」から「0」に変わった瞬間にチャタリングを発生する機能を持つ。しきい値Vtや、発生するチャタリングの周波数および発生時間は、AD変換素子104のパラメータにより可変が可能である。素子103はスイッチであり、外部信号またはパラメータにより、チャタリングを発生させるか否かを切り替えることが可能である。
A circuit diagram after the AD conversion element is inserted is shown in FIG. In FIG. 1B, an
本実施の形態で使われるAD変換素子104の入出力特性を図2に示す。波形201はAD変換素子104の入力信号の一例である。グラフにおけるVtが指定されたしきい値を示している。波形202は出力信号の例である。入力波形201がしきい値と交わる瞬間にチャタリングが発生する。立ち上がりのチャタリングの発生時間tc1はAD変換素子104のパラメータにより指定される。また、この時間中のチャタリングの周波数fc1もパラメータにより指定される。立下りのチャタリングの発生時間tc2、周波数fc2についても同様にパラメータによって指定される。
FIG. 2 shows input / output characteristics of the
このように本実施の形態のシミュレーション方法を適用したアナログ・ディジタル混在回路におけるAD変換素子104は、入力信号にノイズが乗っていない場合でも、チャタリングを発生させることができ、チャタリングがディジタル回路に与える影響を容易に検証することができる。
As described above, the
次に、図3(a)に示す回路に対して本実施の形態1のアナログ・ディジタル混在回路のシミュレーション方法を適用する場合について説明する。
この場合においても、通常のアナログ・ディジタル混在回路のシミュレーション方法と同様に、AD変換素子またはDA変換素子をシミュレーション実行時に回路中に自動的に挿入する。アナログブロックの出力からロジックブロックの入力につながるネットには本実施の形態のチャタリング発生回路を持つAD変換素子を挿入する。また、ロジックブロックの出力からアナログブロックの入力につながるネットには通常のDA変換素子を挿入する。アナログブロック間の接続ネットおよびロジックブロック間を接続するネットにはAD変換素子もDA変換素子も挿入しない。
Next, the case where the simulation method of the analog / digital mixed circuit of the first embodiment is applied to the circuit shown in FIG.
In this case as well, an AD conversion element or a DA conversion element is automatically inserted into the circuit at the time of simulation, in the same way as in a normal analog / digital mixed circuit simulation method. An AD conversion element having a chattering generation circuit according to this embodiment is inserted into a net connected from the output of the analog block to the input of the logic block. In addition, a normal DA conversion element is inserted into a net connected from the output of the logic block to the input of the analog block. Neither AD conversion elements nor DA conversion elements are inserted in the connection nets between the analog blocks and the nets connecting the logic blocks.
AD変換素子またはDA変換素子が挿入された後の回路図を図3(b)に示す。ネット311、312、313はAD変換素子341、342、343が挿入されており、ネット314にはDA変換素子344が挿入されている。
FIG. 3B shows a circuit diagram after the AD conversion element or the DA conversion element is inserted. The
図3(b)の回路を用いてシミュレーションを行うが、最初の動作検証では、AD変換素子はチャタリングが発生しないようにAD変換素子に含まれるスイッチを設定する。これにより、チャタリングが発生しない場合に回路の動作が正常であることが確認できる。このときには特に各ロジック回路の出力であるネット315、316、317の波形を確認しておく必要がある。
A simulation is performed using the circuit of FIG. 3B. In the first operation verification, the AD conversion element sets a switch included in the AD conversion element so that chattering does not occur. Thereby, it can be confirmed that the operation of the circuit is normal when chattering does not occur. At this time, it is particularly necessary to check the waveforms of the
図4は回路中の波形の一例を示したものである。波形401はネット311の出力であり、波形402はAD変換素子341の出力であり、波形403はロジック回路303の出力であるネット315の波形を示している。このシミュレーションではAD変換素子の出力はチャタリングを含まない波形であり、そのためロジック回路の出力も正常な波形が得られる。
FIG. 4 shows an example of waveforms in the circuit. A
次に、AD変換素子に含まれるスイッチを、チャタリングが発生するように設定し、パラメータである周波数および発生時間を設定する。この周波数および発生時間は実際に起こるノイズを想定して設定する必要があるが、通常、周波数は実際の信号の周波数よりも十分大きな値にし、発生時間は実際の信号の周期よりも十分小さな値に設定しておく。その後、再びシミュレーションを実行し解析を行う。この解析では、AD変換素子ではチャタリング発生回路が組み込まれているため、アナログ信号がしきい値と交わる瞬間にチャタリングが発生し、ロジック回路の入力信号に追加される。したがって、ロジック回路303の入力信号は、図4の波形404のようになる。
Next, the switch included in the AD conversion element is set so that chattering occurs, and the frequency and generation time as parameters are set. This frequency and generation time must be set assuming actual noise, but usually the frequency is sufficiently larger than the actual signal frequency, and the generation time is sufficiently smaller than the actual signal period. Set to. After that, the simulation is executed again for analysis. In this analysis, since the chattering generation circuit is incorporated in the AD conversion element, chattering occurs at the moment when the analog signal crosses the threshold value and is added to the input signal of the logic circuit. Therefore, the input signal of the
通常の回路設計では、チャタリングに対処するため、回路内でチャタリングが発生しても正常に動作するように、チャタリングによる誤動作防止回路が組み込まれている場合もある。図3の回路では、ブロック303、304にはチャタリングによる誤動作防止回路が組み込まれており、ブロック305、306には組み込まれていないものとする。
In a normal circuit design, in order to cope with chattering, a malfunction prevention circuit due to chattering may be incorporated so that it operates normally even if chattering occurs in the circuit. In the circuit of FIG. 3, it is assumed that a malfunction prevention circuit due to chattering is incorporated in the
例えばブロック303には誤動作防止回路が含まれているため、チャタリングが発生してもネット315には正常な波形が出力されるはずである。ところが、ネット315の波形として、図4の波形405のように、チャタリングがないときの波形403と異なる波形が得られた場合、誤動作防止回路は正常に動作していないことが検出できる。逆にネット315の波形405が波形403と一致する場合には、誤動作防止回路が正常に動作していることが確認できる。
For example, since the
一方、例えばブロック305については誤動作防止回路が含まれていないため、チャタリングが発生すると出力波形は変化することが確認できる。たとえば、図5の波形501はネット313の信号を示している。チャタリングのない場合のロジックブロック305の入力は波形502のようになり、この場合、ネット317には波形503のような正常な出力が得られる。ところが、チャタリングを発生させた解析においてはロジックブロック305の入力は波形504になり、出力として波形505が得られるものとする。このような場合には、チャタリングが発生することで回路の出力が変化しているので、この回路にも誤動作防止回路が必要であることが確認できる。これにより、誤動作防止回路の入れ忘れを防止することが可能になる。
On the other hand, for example, since the malfunction prevention circuit is not included in the
このように、本実施の形態の回路シミュレーション方法により、アナログ・ディジタル混在回路がチャタリングに対してどのような影響を受けるかの動作確認や、チャタリングに対する誤動作防止回路が正常に動作しているか、誤動作防止回路の入れ忘れがないか、などの検証が可能となる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2の回路シミュレーション方法を説明する。
In this way, the circuit simulation method of this embodiment confirms how the analog / digital mixed circuit is affected by chattering, whether the malfunction prevention circuit for chattering is operating normally, It is possible to verify whether the prevention circuit is forgotten to be inserted.
(Embodiment 2)
A circuit simulation method according to the second embodiment of the present invention will be described.
図6は本実施の形態2の回路シミュレーション方法を適用したアナログ・ディジタル混在回路の構成を示すブロック図である。
図6(a)はシミュレーション対象として入力される回路構成図を示している。アナログ回路611とディジタル回路であるロジック回路612はネット621により接続されているものとする。ネット621に示す矢印は信号の流れる向きを示しており、この場合はアナログ回路611の出力をロジック回路612の入力に接続している。端子613は出力端子であり、ロジック回路612とネット622で接続している。AD変換素子はネット621のようなアナログ信号をロジック信号に変換する部分に自動的に挿入される。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an analog / digital mixed circuit to which the circuit simulation method of the second embodiment is applied.
FIG. 6A shows a circuit configuration diagram inputted as a simulation target. Assume that the
AD変換素子が挿入された後の回路図を図6(b)に示す。図6(b)において、素子604がAD変換素子を示しており、内部は素子601と素子602と素子603から構成される。素子601は通常のシミュレーション方法で使用されるAD変換素子と同じものであり、アナログ信号の電圧を調べ、指定されたしきい値以上であれば、「1」を出力し、そうでなければ「0」を出力することで、ロジック信号に変換する機能を持つ。素子602はチャタリング発生回路であり、ロジックが「0」から「1」または「1」から「0」に変わった瞬間にチャタリングを発生する機能を持つ。素子603はスイッチであり、外部信号またはパラメータにより、チャタリングを発生するか否かを切り替えることが可能である。
FIG. 6B shows a circuit diagram after the AD conversion element is inserted. In FIG. 6B, an
本実施の形態で使われるAD変換素子の入出力特性を図7に示す。波形701はAD変換素子604の入力信号の一例である。グラフにおけるVtが指定されたしきい値を示している。波形702は出力信号の例である。入力波形701がしきい値Vtと交わる瞬間にチャタリングが発生し、このときのチャタリング周波数fc1、fc2、fc3、fc4および発生時間tc1、tc2、tc3、tc4は、乱数によって計算される。したがって、入力波形がしきい値と交わる毎にチャタリングの周波数および発生時間が変化する。このときの周波数および発生時間の取りうる範囲はパラメータによって指定され、指定された許容範囲内の周波数あるいは発生時間のチャタリングが発生するものとする。このように乱数を用いてチャタリングの特性を毎回変化させることで、ロジック回路がどのようなチャタリングに対して影響を受けるかを、一度のシミュレーションで確認することができる。
FIG. 7 shows input / output characteristics of the AD conversion element used in this embodiment. A
たとえば、図6でロジック回路612はチャタリングの誤動作防止回路であるとする。このような誤動作防止回路の動作検証を行う場合は、様々な周波数や発生時間のチャタリングを入力して、回路が正常に動作するかを確認しなければならない。このような場合に、本実施の形態のAD変換素子を用いて動作検証を行うことが可能である。図7の波形703は、波形701を入力したときのロジック回路612の出力であるネット622の電圧を示したものである。この波形より、時刻t2でのチャタリング以外は取り除くことができていることがわかる。したがって、回路612は周波数がfc2であり、発生時間がtc2のチャタリングを取り除くことができないことを確認することができる。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3の回路シミュレーション方法を説明する。
For example, in FIG. 6, the
(Embodiment 3)
A circuit simulation method according to the third embodiment of the present invention will be described.
図8は本実施の形態3の回路シミュレーション方法を適用したアナログ・ディジタル混在回路の構成を示すブロック図である。
図8(a)はシミュレーション対象として入力される回路構成図を示している。図8(a)に示すように、アナログ回路811とディジタル回路であるロジック回路812はネット821により接続されているものとする。ネット821に示す矢印は信号の流れる向きを示しており、この場合はアナログ回路811の出力をロジック回路812の入力に接続している。端子813は出力端子であり、ロジック回路812とネット822で接続している。AD変換素子はネット821のようなアナログ信号をロジック信号に変換する部分に自動的に挿入される。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a mixed analog / digital circuit to which the circuit simulation method of the third embodiment is applied.
FIG. 8A shows a circuit configuration diagram inputted as a simulation target. As shown in FIG. 8A, it is assumed that an
このようにAD変換素子が挿入された後の回路図を図8(b)に示す。図8(b)において、素子804がAD変換素子を示しており、内部は素子801と素子802と素子803から構成される。素子801は通常のシミュレーション方法で使用されるAD変換素子と同じものであり、アナログ信号の電圧を調べ、指定されたしきい値以上であれば「1」を出力し、そうでなければ「0」を出力することで、ロジック信号に変換する機能を持つ。素子802はチャタリング発生回路であり、ロジックが「0」から「1」または「1」から「0」に変わった瞬間にチャタリングを発生する機能を持つ。素子803はスイッチであり、外部信号またはパラメータにより、チャタリングを発生するか否かを切り替えることが可能である。
A circuit diagram after the AD conversion element is thus inserted is shown in FIG. In FIG. 8B, an
本実施の形態で使われるAD変換素子の入出力特性を図9に示す。波形901はAD変換素子804の入力信号の一例である。グラフにおけるVtが指定されたしきい値を示している。波形902は出力信号の例である。入力波形901がしきい値と交わる瞬間にチャタリングが発生し、このときのチャタリング周波数fc1、fc2および発生時間tc1、tc2は、入力信号の変化から自動的に計算される。
FIG. 9 shows input / output characteristics of the AD conversion element used in this embodiment. A
まずは、入力信号であるアナログ信号のスルーレートからチャタリングの発生時間と周波数を求める場合について説明する。
立ち上がりの場合は、入力波形がしきい値Vtと交わる時刻t1とシミュレータが計算する直前の時刻との差をΔtr、このときの電圧の差をΔVrとすると、発生時間tc1および周波数fc1は以下の式により計算できる。
tc1=ktr*Δtr/ΔVr
fc1=kfr*ΔVr/Δtr
ここで、ktr、kfrはパラメータであり、任意に指定できるものとする。また、時刻t3のように、tc1が1/fc1より小さい場合にはチャタリングは発生しないものとする。
First, a case where the chattering occurrence time and frequency are obtained from the slew rate of an analog signal that is an input signal will be described.
In the case of rising, when the difference between the time t1 when the input waveform intersects the threshold value Vt and the time immediately before the simulator calculates is Δtr, and the voltage difference at this time is ΔVr, the generation time tc1 and the frequency fc1 are as follows: It can be calculated by the formula.
tc1 = ktr * Δtr / ΔVr
fc1 = kfr * ΔVr / Δtr
Here, ktr and kfr are parameters and can be arbitrarily specified. Also, chattering does not occur when tc1 is smaller than 1 / fc1 at time t3.
このような式を用いることで、緩やかに変化する信号はノイズの影響を受けやすいため、低い周波数のチャタリングを長時間発生し、急激に変化する信号はノイズの影響を受けにくいため、周波数の高いチャタリングを短時間しか発生しない、もしくはチャタリングをまったく発生しなくなる。 By using such an equation, slowly changing signals are susceptible to noise, so low frequency chattering occurs for a long time, and suddenly changing signals are less susceptible to noise, so the frequency is high. Chattering occurs only for a short time or no chattering occurs at all.
立下りの場合のチャタリングの発生時間と周波数も同様の式で定義することができる。たとえば、入力波形がしきい値Vtと交わる時刻t2とシミュレータが計算する直前の時刻との差をΔtf、このときの電圧の差をΔVfとすると、発生時間tc2および周波数fc2は以下の式により計算できる。
tc2=ktf*Δtf/ΔVf
fc2=kff*ΔVf/Δtf
ここで、ktf、kffはパラメータである。
The chattering occurrence time and frequency in the case of falling can be defined by the same expression. For example, if the difference between the time t2 when the input waveform crosses the threshold value Vt and the time immediately before the simulator calculates is Δtf, and the voltage difference at this time is ΔVf, the generation time tc2 and the frequency fc2 are calculated by the following equations: it can.
tc2 = ktf * Δtf / ΔVf
fc2 = kff * ΔVf / Δtf
Here, ktf and kff are parameters.
入力信号の周期または周波数からチャタリングの発生時間と周波数を求める方法もある。信号の周期は入力信号がしきい値Vtと交わる時刻の差により計算できる。たとえば、時刻t2における信号の周期は(t2−t1)*2により求めることができるので、この値に基づいて発生時間tc2と周波数fc2を以下の式により計算できる。
tc2=ktf*(t2−t1)
fc2=kft/(t2−t1)
この場合は入力信号の周波数が高くなるほど、チャタリングの周波数も高くなり、発生時間も短くなる。逆に入力信号の周波数が低くなるほど、チャタリングの周波数は低くなり、発生時間も長くなる。したがって、入力波形がしきい値と交わる毎に発生するチャタリングの周波数および発生時間は、入力信号の周波数やスルーレートにより変化し、実際のノイズによる影響に近いチャタリングを発生することが可能になる。
There is also a method of obtaining the chattering occurrence time and frequency from the period or frequency of the input signal. The period of the signal can be calculated from the difference in time when the input signal crosses the threshold value Vt. For example, since the period of the signal at time t2 can be obtained by (t2−t1) * 2, the generation time tc2 and the frequency fc2 can be calculated by the following formula based on this value.
tc2 = ktf * (t2-t1)
fc2 = kft / (t2-t1)
In this case, the higher the frequency of the input signal, the higher the chattering frequency and the shorter the generation time. Conversely, the lower the frequency of the input signal, the lower the chattering frequency and the longer the generation time. Therefore, the frequency and generation time of chattering that occurs every time the input waveform crosses the threshold value varies depending on the frequency and slew rate of the input signal, and chattering that is close to the influence of actual noise can be generated.
たとえば、図8でロジック回路812はチャタリングの誤動作防止回路であるとする。この回路の動作検証を行う場合は、実際に発生する可能性がある様々な周波数や発生時間のチャタリングを入力して、回路が正常に動作するかを確認しなければならない。このような場合に本実施の形態のAD変換素子を用いて動作検証を行うことが可能である。図9の波形903は、波形901を入力したときのロジック回路812の出力であるネット822の電圧を示したものである。波形901として現実的に発生する可能性のある信号を入力することにより、信号の変化によって実際に起こる様々な周波数や発生時間のチャタリングが発生することがわかる。この波形より、ロジック回路812は周波数がfc1であり、発生時間がtc1のチャタリングを取り除くことができないことを確認することができる。
For example, in FIG. 8, the
次に、図3(a)に示す回路に対して本実施の形態のアナログ・ディジタル混在回路のシミュレーション方法を適用する場合について説明する。
この回路では、チャタリングに対処するため、回路内でチャタリングが発生しても正常に動作するように、チャタリングによる誤動作防止回路が組み込まれているブロックがあるものとする。図3の回路では、ブロック303、304にはチャタリングによる誤動作防止回路が組み込まれており、ブロック305、306には組み込まれていないものとする。
Next, the case where the simulation method of the analog / digital mixed circuit of this embodiment is applied to the circuit shown in FIG.
In this circuit, in order to deal with chattering, there is a block in which a malfunction prevention circuit due to chattering is incorporated so that the circuit operates normally even if chattering occurs in the circuit. In the circuit of FIG. 3, it is assumed that a malfunction prevention circuit due to chattering is incorporated in the
ブロック305については誤動作防止回路が含まれていないため、チャタリングが発生すると回路が動作異常を起こし、出力波形は変化する。しかし、現実的には、この回路の通常の入力波形は非常に急峻であり、ノイズの影響を受けることはないと考えられる。ところが、何らかの原因により信号がゆるやかに変化した場合、誤動作をする可能性がある。このような状況を検証する場合に、本実施の形態のAD変換素子を用いることができる。
Since the malfunction prevention circuit is not included in the
たとえば、図10の波形1001はネット313の信号を示している。本実施の形態のAD変換素子を用いた場合のロジックブロック305の入力は波形1002のようになり、入力波形が滑らかに変化する部分でチャタリングが発生する。これにより、ロジックブロック305の出力317の波形は1003のようになり、動作が異常であることを確認できる。このように本実施の形態のシミュレーション方法により、入力信号の特性に合った現実的なノイズの発生による回路動作の検証が可能となる。
For example, a
本発明の回路シミュレーション方法は、アナログ・ディジタル混在回路において、回路内で発生するノイズまたは外部から侵入するノイズのようなチャタリングの影響を考慮した解析を、どの場所に配置された回路ネットに対しても関係なく、漏れなく容易にかつ精度良く実行することができるもので、アナログ・ディジタル混在回路の動作検証技術に適用できる。 According to the circuit simulation method of the present invention, in an analog / digital mixed circuit, an analysis considering the influence of chattering such as noise generated in a circuit or noise entering from the outside is performed on a circuit net disposed at any location. Regardless of this, it can be executed easily and accurately without omission, and can be applied to the operation verification technology of a mixed analog / digital circuit.
101 AD変換素子
102 チャタリング発生回路
103 スイッチ
104 AD変換素子
111 アナログ回路
112 ロジック回路
113 出力端子
121 ネット
122 ネット
201 AD変換素子の入力
202 AD変換素子の出力
301 アナログ回路
302 アナログ回路
303 ロジック回路
304 ロジック回路
305 ロジック回路
306 ロジック回路
320 アナログ部
321 ディジタル部
341 AD変換素子
342 AD変換素子
343 AD変換素子
344 DA変換素子
401 アナログ波形
402 (チャタリングのない)入力波形
403 (チャタリングのないときの)ロジック出力波形
404 (チャタリングのある)入力波形
405 (チャタリングのあるときの)ロジック出力波形
501 アナログ波形
502 (チャタリングのない)入力波形
503 (チャタリングのないときの)ロジック出力波形
504 (チャタリングのある)入力波形
505 (チャタリングのあるときの)ロジック出力波形
601 AD変換素子
602 チャタリング発生回路
603 スイッチ
604 AD変換素子
611 アナログ回路
612 ロジック回路
613 出力端子
621 ネット
622 ネット
701 アナログ波形
702 (乱数によるチャタリングのある)波形
703 (チャタリングのあるときの)ロジック出力波形
801 AD変換素子
802 チャタリング発生回路
803 スイッチ
804 AD変換素子
811 アナログ回路
812 ロジック回路
813 出力端子
821 ネット
822 ネット
901 アナログ波形
902 (入力信号の変化からチャタリングの特性を求めたときの)波形
903 (チャタリングのあるときの)ロジック出力波形
1001 アナログ波形
1002 (入力信号の変化からチャタリングの特性を求めたときの)波形
1003 (チャタリングのあるときの)ロジック出力波形
1101 AD変換素子
1102 AD変換素子
1103 AD変換素子
1104 DA変換素子
1201 AD変換素子の入力波形
1202 AD変換素子の出力波形
1301 アナログ回路
1302 ディジタル回路
1303 ディジタル回路電流計算部
1304 電流計算用等価回路
1305 AD変換素子
1306 AD変換素子
1307 DA変換素子
1401 (ノイズが乗った)アナログ波形
1402 (ノイズが乗った)ロジック波形
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 AD conversion element 102 Chattering generation circuit 103 Switch 104 AD conversion element 111 Analog circuit 112 Logic circuit 113 Output terminal 121 Net 122 Net 201 Input of AD conversion element 202 Output of AD conversion element 301 Analog circuit 302 Analog circuit 303 Logic circuit 304 Logic Circuit 305 Logic circuit 306 Logic circuit 320 Analog unit 321 Digital unit 341 AD conversion element 342 AD conversion element 343 AD conversion element 344 DA conversion element 401 Analog waveform 402 (without chattering) Input waveform 403 (without chattering) Logic output Waveform 404 Input waveform (with chattering) 405 Logic output waveform (with chattering) 501 Analog waveform 502 Input waveform 503 (without chattering) Logic output waveform 504 (without chattering) Input waveform 505 (with chattering) Logic output waveform 601 (with chattering) 601 AD converter 602 Chattering generation circuit 603 Switch 604 AD converter 611 Analog circuit 612 Logic circuit 613 Output terminal 621 Net 622 Net 701 Analog waveform 702 Waveform with random number chatter 703 Logic output waveform with chattering 801 AD conversion element 802 Chattering generation circuit 803 Switch 804 AD conversion element 811 Analog circuit 812 Logic circuit 813 Output terminal 821 Net 822 Net 901 Analog waveform 902 (Chattering from change of input signal Waveform 903 (when characteristic is obtained) Logic output waveform 1001 (when chattering is present) 1001 Analog waveform 1002 Waveform (when characteristic of chattering is obtained from change of input signal) 1003 Logic output waveform (when chattering is present) 1101 AD conversion element 1102 AD conversion element 1103 AD conversion element 1104 DA conversion element 1201 Input waveform of AD conversion element 1202 Output waveform of AD conversion element 1301 Analog circuit 1302 Digital circuit 1303 Digital circuit current calculation unit 1304 Equivalent circuit for current calculation 1305 AD Conversion element 1306 AD conversion element 1307 DA conversion element 1401 Analog waveform (with noise) 1402 Logic waveform (with noise)
Claims (11)
入力された前記アナログ信号をディジタル信号に変換する機能、および入力信号とは異なるノイズを発生する機能を持つAD変換素子を、前記アナログ・ディジタル混在回路の前記アナログ回路と前記ディジタル回路を接続するネットに挿入する工程と、
前記解析を実行する工程とを有し、
前記解析を実行する工程は、
前記アナログ回路と前記ディジタル回路を接続するネット部分の波形に前記AD変換素子で発生した前記ノイズを付加した状態で解析を実行する
ことを特徴とする回路シミュレーション方法。 A circuit simulation method for simulating operation characteristics of an analog / digital mixed circuit in which an analog circuit for processing an analog signal and a digital circuit for processing a digital signal are mixed,
An AD conversion element having a function of converting the input analog signal into a digital signal and a function of generating noise different from the input signal is connected to a network connecting the analog circuit and the digital circuit of the analog / digital mixed circuit. Inserting into,
Performing the analysis,
The step of performing the analysis includes:
A circuit simulation method comprising: performing analysis in a state where the noise generated by the AD conversion element is added to a waveform of a net part connecting the analog circuit and the digital circuit.
前記AD変換素子に、
前記入力されたアナログ信号の電圧または電流にしたがって出力のディジタル信号を決める変換工程と、
前記変換工程でディジタル信号が変化する毎に前記ノイズを発生する工程とを持たせた
ことを特徴とする回路シミュレーション方法。 A circuit simulation method according to claim 1,
In the AD conversion element,
A conversion step of determining an output digital signal according to the voltage or current of the input analog signal;
And a step of generating the noise every time a digital signal changes in the conversion step.
前記AD変換素子に、
前記ノイズを発生する工程において、
前記ノイズの周波数に対応させて設定されたパラメータに応じて、発生するノイズの周波数を可変する工程を持たせた
ことを特徴とする回路シミュレーション方法。 The circuit simulation method according to claim 2,
In the AD conversion element,
In the step of generating the noise,
A circuit simulation method comprising a step of varying a frequency of generated noise according to a parameter set corresponding to the frequency of the noise.
前記AD変換素子に、
前記周波数を可変する工程において、
前記発生するノイズの周波数を、許容範囲内で乱数を用いて変動させ、前記変換工程でディジタル信号が変化する毎に前記周波数の異なるノイズを発生する工程を持たせた
ことを特徴とする回路シミュレーション方法。 The circuit simulation method according to claim 3,
In the AD conversion element,
In the step of varying the frequency,
A circuit simulation characterized by having a step of generating a noise having a different frequency each time a digital signal is changed in the conversion step by changing a frequency of the generated noise using a random number within an allowable range. Method.
前記AD変換素子に、
前記ノイズを発生する工程において、
前記ノイズの発生時間に対応させて設定されたパラメータに応じて、前記ノイズの発生時間を可変する工程を持たせた
ことを特徴とする回路シミュレーション方法。 The circuit simulation method according to claim 2,
In the AD conversion element,
In the step of generating the noise,
A circuit simulation method comprising a step of varying the noise generation time in accordance with a parameter set corresponding to the noise generation time.
前記AD変換素子に、
前記発生時間を可変する工程において、
前記ノイズの発生時間を、許容範囲内で乱数を用いて変動させ、
前記変換工程でディジタル信号が変化する毎に前記発生時間の異なるノイズを発生する工程を持たせた
ことを特徴とする回路シミュレーション方法。 The circuit simulation method according to claim 5,
In the AD conversion element,
In the step of varying the generation time,
The generation time of the noise is varied using a random number within an allowable range,
A circuit simulation method comprising a step of generating noise having a different generation time each time a digital signal changes in the conversion step.
前記AD変換素子に、
前記ノイズを発生する工程において、
前記ノイズを発生するか否かに対応させて入力された外部信号または設定されたパラメータに応じて、前記ノイズを発生するか否かを切り替える工程を持たせた
ことを特徴とする回路シミュレーション方法。 The circuit simulation method according to claim 2,
In the AD conversion element,
In the step of generating the noise,
A circuit simulation method comprising a step of switching whether or not to generate the noise according to an external signal or a set parameter input corresponding to whether or not to generate the noise.
前記AD変換素子に、
前記ノイズを発生する工程において、
前記入力されたアナログ信号の周波数を基に前記ノイズの周波数を得るための計算式に従って、
前記アナログ信号の周波数変化に応じて、発生するノイズの周波数を可変する工程を持たせた
ことを特徴とする回路シミュレーション方法。 The circuit simulation method according to claim 2,
In the AD conversion element,
In the step of generating the noise,
According to a calculation formula for obtaining the noise frequency based on the frequency of the input analog signal,
A circuit simulation method comprising a step of varying a frequency of generated noise according to a frequency change of the analog signal.
前記AD変換素子に、
前記ノイズを発生する工程において、
前記入力されたアナログ信号のスルーレートを基に前記ノイズの周波数を得るための計算式に従って、
前記アナログ信号のスルーレート変化に応じて、発生するノイズの周波数を可変する工程を持たせた
ことを特徴とする回路シミュレーション方法。 The circuit simulation method according to claim 2,
In the AD conversion element,
In the step of generating the noise,
According to a calculation formula for obtaining the frequency of the noise based on the slew rate of the input analog signal,
A circuit simulation method comprising a step of varying a frequency of generated noise in accordance with a change in slew rate of the analog signal.
前記AD変換素子に、
前記ノイズを発生する工程において、
前記入力されたアナログ信号の周波数を基に前記ノイズの発生時間を得るための計算式に従って、
前記アナログ信号の周波数変化に応じて、前記ノイズの発生時間を可変する工程を持たせた
ことを特徴とする回路シミュレーション方法。 The circuit simulation method according to claim 2,
In the AD conversion element,
In the step of generating the noise,
According to a calculation formula for obtaining the generation time of the noise based on the frequency of the input analog signal,
A circuit simulation method comprising a step of varying a generation time of the noise according to a frequency change of the analog signal.
前記AD変換素子に、
前記ノイズを発生する工程において、
前記入力されたアナログ信号のスルーレートを基に前記ノイズの発生時間を得るための計算式に従って、
前記アナログ信号のスルーレート変化に応じて、前記ノイズの発生時間を可変する工程を持たせた
ことを特徴とする回路シミュレーション方法。 The circuit simulation method according to claim 2,
In the AD conversion element,
In the step of generating the noise,
According to a calculation formula for obtaining the generation time of the noise based on the slew rate of the input analog signal,
A circuit simulation method comprising a step of varying the generation time of the noise according to a change in the slew rate of the analog signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005272991A JP2007086939A (en) | 2005-09-21 | 2005-09-21 | Circuit simulation method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9727674B2 (en) | 2014-10-21 | 2017-08-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of operating simulator compensating for delay and device for performing the same |
-
2005
- 2005-09-21 JP JP2005272991A patent/JP2007086939A/en active Pending
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US9727674B2 (en) | 2014-10-21 | 2017-08-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of operating simulator compensating for delay and device for performing the same |
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