JP2007128383A - 類似回路検索装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設計した回路の検査方法を選択するために，類似回路を検索するのに適したデータベースを構築するとともに，そのデータベースから容易に類似回路を検索できる類似回路検索装置およびその方法を提供すること。
【解決手段】本発明の類似回路検索装置１０は，回路図データに基づいて正方マトリクスである回路マトリクスを作成するマトリクス化部１２と，過去に作成された回路マトリクスを蓄積する回路マトリクスデータベース１５と，マトリクス化部１２で新たに作成された回路マトリクスと回路マトリクスデータベース１５に蓄積されている回路マトリクスとの相関値を算出する相関演算部１３と，回路マトリクスデータベース１５に蓄積されている回路マトリクスのうち，相関演算部１３で算出された相関値の高いものを選択する選択部１４とを有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は，回路データのデータベースを構築し，そのデータベースから類似回路データを検索するための類似回路検索装置およびその方法に関する。さらに詳細には，ＣＡＤデータを専用の形式に変換して蓄積する類似回路検索装置およびその方法に関するものである。

近年，回路設計はＣＡＤによる支援システムを利用して行われることが一般的である。そして，ＣＡＤを利用して設計された回路ＣＡＤデータは，部品情報と接続情報とを含むデータとしてデータベースに蓄積されている。このデータベースを有効に活用して，効率的に回路設計を行うために，例えば，特許文献１には，主要部品にかかわる回路情報と主要部品に接続されている周辺部品情報とを抽出する技術が開示されている。この文献の技術によれば，接続の有無を問わず，既設計回路を利用して，主要部品に対する周辺回路を再利用して回路設計を行うことができるとされている。

また，特許文献２には，構造を持った情報である回路図データをノードとエッジとからなるグラフに変換して，グラフ間のマッチングを行う方法が開示されている。この文献の技術によれば，データベースからマッチング度の高い回路データを検索し，その検索した回路データの対となる配置データを利用することにより，熟練者と同様な配置ができるとされている。
特開２００４−２８０５３５号公報 特開２０００−２００２９８号公報

しかしながら，上記の各技術のようにデータベースを活用して回路設計の補助手段としたとしても，その設計された回路の製造後に行うべき検査方法の選択には向いていなかった。一般的には，構成が類似の回路では，検査方法もほぼ同じものが使用できる。しかし，入力回路として用いられる場合と出力回路として用いられる場合とのように用途が大きく異なる場合には，類似した構成の回路であっても，検査方法が異なる場合が多い。これは，その使用箇所により要求される安全基準が大きく異なる場合があるためである。このような検査のノウハウをデータベースとして蓄積する技術はなく，専門家の判断に委ねられることが多かった。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，設計した回路の検査方法を選択するために，類似回路を検索するのに適したデータベースを構築するとともに，そのデータベースから容易に類似回路を検索できる類似回路検索装置およびその方法を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の類似回路検索装置は，回路図データに基づいて正方マトリクスである回路マトリクスを作成するマトリクス化部と，過去に作成された回路マトリクスを蓄積する回路マトリクス蓄積部と，マトリクス化部で新たに作成された回路マトリクスと回路マトリクス蓄積部に蓄積されている回路マトリクスとの相関値を算出する相関演算部と，回路マトリクス蓄積部に蓄積されている回路マトリクスのうち，相関演算部で算出された相関値の高いものを選択する選択部とを有するものである。

本発明の類似回路検索装置によれば，マトリクス化部によって回路図データがマトリクス化されるので，データの取扱が容易であるとともに，蓄積されるデータ量が小さいものとなる。そして相関演算部によって，作成された回路マトリクスと回路マトリクス蓄積部に蓄積されている回路マトリクスとの相関値が算出される。従って，類似性を数値化して得ることができる。さらに，選択部を有するので，算出された相関値の高いすなわち類似性の高い回路マトリクスが選択される。従って，類似回路を検索するのに適したデータベースが構築されるとともに，そのデータベースから容易に類似回路を検索できる。

さらに本発明では，マトリクス化部は，回路図データ中の回路要素に対応する値を正方マトリクスフォーム中の対応する位置に配置し，正方マトリクスフォーム中の残った部分のすべての位置に既定値を配置して回路マトリクスとすることが望ましい。このようなものであれば，回路図データのマトリクス化が容易であるとともに，相関値の算出も容易となる。

さらに本発明では，マトリクス化部は，奇数次の正方マトリクスフォームを用い，回路図中の接続端子より外側の部分の要素に対応する値を最左列または最右列に配置し，回路図中の接続端子要素に対応する値を最左列のすぐ右の列または最右列のすぐ左の列に配置し，回路図中の電源要素およびグランド要素に対応する値を最上行または最下行に配置し，回路図中のトランジスタに対応する値を縦横ともに中央の位置に配置し，残った部分に配置する既定値として「０」を用いるものであることが望ましい。このようなものであれば，要素の種別とその接続位置が回路マトリクスに反映されている。

さらに本発明では，回路図データを属性分類する属性判別部を有し，回路マトリクス蓄積部は，回路マトリクスをその属性分類とともに蓄積するものであり，相関演算部は，回路マトリクス蓄積部に蓄積されている回路マトリクスのうち，新たに作成された回路マトリクスと同一の属性分類のものを対象とするものであることが望ましい。このようなものであれば，判別の対象とされる回路マトリクスがある程度絞り込まれる。さらには，回路構成が類似していても属性が異なる回路マトリクスが選択されるおそれがない。

さらに本発明では，属性判別部および回路マトリクス蓄積部における属性分類は，入力回路と出力回路との区別と，トランジスタを含むか含まないかの区別とによる４分類であることが望ましい。このように分類すれば，用途の大きく異なる回路が類似回路として選択されることがない。

さらに本発明では，回路マトリクス蓄積部に蓄積される回路マトリクスの推奨検査方法データを，回路マトリクスとの関係とともに蓄積する検査方法データ蓄積部を有し，選択部は，選択した回路マトリクスに対応する推奨検査方法データの検査方法データ蓄積部からの選択をも行うものであることが望ましい。このようなものであれば，類似回路が検索されれば推奨検査方法も選択されるので，新たな回路に推奨される検査方法が選択できる。

また，本発明は，回路図データに基づいて過去に作成された正方マトリクスである回路マトリクスを蓄積しておき，新たな回路図データに基づいて回路マトリクスを作成し，新たに作成した回路マトリクスと蓄積されている回路マトリクスとの相関値を算出し，蓄積されている回路マトリクスのうち，算出された相関値の高いものを選択し，選択された回路マトリクスを，新たに作成した回路マトリクスに類似するものとする類似回路検索方法にも及ぶ。

本発明の類似回路検索装置およびその方法によれば，設計した回路の検査方法を選択するために，類似回路を検索するのに適したデータベースが構築されるとともに，そのデータベースから容易に類似回路を検索できる。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，回路図データを回路マトリクスに変換して蓄積し，回路マトリクス間の相関係数を利用して類似回路を検索する検索システムとして本発明を具体化したものである。

本形態の検索システムは，図１に示すように，類似回路検索装置１０を中心として構成されている。類似回路検索装置１０は，属性判別部１１，マトリクス化部１２，相関演算部１３，選択部１４の各部および，回路マトリクスデータベース１５と検査方法データベース１６とのデータベースを有している。属性判別部１１は，回路図データを属性分類するものである。マトリクス化部１２は，回路図データに基づいて対応する回路マトリクスを作成するものである。回路図データや回路マトリクスについては後述する。相関演算部１３は，作成した回路マトリクスと，他の回路マトリクスとの相関値を算出するものである。選択部１４は，相関演算部１３で算出された相関値を比較して，相関値の高い回路マトリクスを選択するものである。

また，回路マトリクスデータベース１５と検査方法データベース１６とは，そのデータが互いに関係づけられて蓄積されている。すなわち，回路マトリクスデータベース１５に蓄積されている回路マトリクスを指定すれば，その回路マトリクスに対応する推奨検査方法（１つとは限らない）が検査方法データベース１６から検索できる。なお，これらの類似回路検索装置１０は，コンピュータおよびその記憶装置によって構成することができる。

また，本形態の検索システムは，選択部１４による選択結果を表示する表示部１７と，検査法作成者用端末１８とを有している。表示部１７は一般的なディスプレイ等であり，このシステムのユーザが使用する。検査法作成者用端末１８は，検査法作成者（検査に関する専門家）が使用する端末である。検査法作成者は，この端末から，新たな回路マトリクスや検査方法データの類似回路検索装置１０への登録や，類似回路検索装置１０での類似回路の検索が不調であった場合の判断等を行う。

さらに本システムは，回路ＣＡＤ２１，回路図データベース２２，回路シミュレーションエンジン２３，回路シミュレータ２４を有している。回路ＣＡＤ２１では，新たな回路の設計や，既存回路図の確認・変更等が行われる。作成された回路図から，ＩＣ−コネクタ間の接続リスト部分等の回路図データが切り出され，回路図データベース２２に蓄積される。また，回路シミュレーションエンジン２３は，一般化された回路図データに回路図から読み取った定数を付与し，シミュレーション用回路ブロックを作成して回路シミュレータ２４に渡す。回路シミュレータ２４は，受け取った回路ブロックに対してシミュレーション処理を実行し，その結果を回路シミュレーションエンジン２３に返す。

次に，各種のデータベースに蓄積されるデータの構成について説明する。回路図データベース２２には，回路ＣＡＤ２１によって作成された回路図から切り出された回路図データが蓄積されている。回路図データは，図２の例に示すように，ＩＣの脚の１つとコネクタとの間に単純な受動素子のみが含まれる回路部分の接続リストである。１つの装置の回路図中から，このような部分が複数切り出され，それぞれ回路図データとして蓄えられる。そのほかに，ＩＣ−ＩＣ間，コネクタ−コネクタ間の接続リストもそれぞれ区別して蓄積されていても良い。

そして，回路図データベース２２に蓄積されている回路図データを基に，図３に示すような回路マトリクスが作成される。これは，その回路図データに含まれている各素子に対応する要素を，マトリクスフォーム内のそれぞれ所定の位置に配置することにより作成されたマトリクスである。ここでは，各回路マトリクスは，一律に４７セル×４７セルサイズのマトリクスとした。

次に，回路マトリクスの作成方法について説明する。回路マトリクスを作成するには，まず，回路図データ中の各素子をそれぞれ１つの要素に対応付ける。各要素は，各ビットにそれぞれ素子の種類を対応させた８ビットデータとする。例えば，各ビットが［抵抗，コンデンサ，コイル，ダイオード，バリスタ，トランジスタまたはＦＥＴ，電源，ＧＮＤ］を表すものと定めておけば，要素の値によってそれが何に対応しているのかが把握できる。この場合では，対応する素子が抵抗である要素は，［１０００００００］＝８０Ｈとなる。素子の種類がもっと多い場合には，データのビット数を増やして対応することができる。

次に，これらの各要素を図３に示すように，マトリクスフォーム中に配置する。このとき，ＩＣ，トランジスタ，コネクタに対応する各要素は，マトリクスフォーム内の配置をあらかじめ定めている。これらは，マトリクスフォームの上下方向に中央の行に配置され，最左列のすぐ右の列にＩＣ，中央列にトランジスタ，最右列のすぐ左の列にコネクタが配置される。具体的には，図３に斜線の入った丸印で示すように，第２４行第２列にＩＣ，第２４行第２４列にトランジスタ，第２４行第４６列にコネクタにそれぞれ対応する要素が配置される。この中央位置のセルが確定されるように，回路マトリクスは必ず縦横のセルサイズとも奇数にされている。

次に，マトリクスフォームの最上行位置に，電源あるいはバッテリに対応する要素を配置する。また，マトリクスフォームの最下行位置には，ＧＮＤに対応する要素を配置する。これらは，ＩＣより左外側に接続されている場合は最左列に，コネクタより右外側に接続されている場合は最右列に配置される。トランジスタに直接接続されている場合は中央列に，それ以外はトランジスタのどちら側かによって，トランジスタとＩＣまたはコネクタとの間の列に配置される。

さらに，ＩＣやコネクタより外側に接続されているその他の素子に対応する要素は，最左列または最右列に配置する。例えば，図２においてコネクタの外側に接続されているコイル（ＡＣＴ）に対応する要素は，第２行第４７列に配置する。これら以外の素子に対応する要素は，配置が決まっているのではなく，他の要素に対して左詰め・上詰めで設定される。例えば，ＩＣに隣接して接続されている抵抗に対応する要素は，回路マトリクスにおいてもＩＣに隣接して第２４行第３列に配置される。

また，回路図データ中の全ての素子に対応する要素をマトリクスフォーム内に配置したら，残りの領域は全て０とする。こうして，図２の回路図データに基づいて，図３の回路マトリクスが完成した。図３中には斜線を入れた丸と白丸との２種類にしか区別していないが，実際には，上記したように要素の種類に対応してそれぞれ異なる値となっている。なお，以上から判るように，この回路マトリクスは回路図データが一般化されたものであり，抵抗値や静電容量等の定数情報は含まれていない。これは，検査方法の選択のために行われる類似回路検索では，定数情報は必要ないからである。

また，上記の例では，回路図データ中のトランジスタは１個のみであったが，２個以上のトランジスタが含まれている回路図データもあり得る。その場合には，２個目のトランジスタに対応する要素は，それぞれマトリクスフォームの中央行と中央列とを除いた１／４領域の中央位置に配置する。さらに３個目のトランジスタがある場合には，１／４領域の中央行と中央列とを除いた１／１６領域の中央位置に配置する。

ここで，各回路図データおよび回路マトリクスは，その属性により次の４種類に分類されている。第１類は，トランジスタを含む入力回路である。第２類は，トランジスタを含まない入力回路である。第３類は，トランジスタを含む出力回路である。第４類は，トランジスタを含まない出力回路である。図２と図３に示した例は，トランジスタを含む出力回路の例であり，第３類に分類される。

その他の属性分類に当てはまる例を，図４〜図６に示す。図４に示したのは，トランジスタを含む入力回路であり，第１類の例である。図３の場合と同様に，トランジスタに対応する要素は，マトリクスフォームの中央位置に配置される。図５に示したのは，トランジスタを含まない入力回路であり，第２類の例である。マトリクスフォームの中央位置には該当する要素がないので，０が埋められる。また，図６に示したのは，トランジスタを含まない出力回路であり，第４類の例である。図５の例と同様に，マトリクスフォームの中央位置には０が埋められる。

次に，属性判別部１１による分類判別方法について説明する。トランジスタの有無については，回路図データに含まれる素子を調べることにより容易に判別できる。そこで，入力回路であるか出力回路であるかを判別することが必要となる。そのために，下記のように入力回路であるか出力回路であるかを判別するための判別ポイントを設定した。ここで，ＩＣ側とは，ＩＣの端子に直接接続されていることを示し，外部回路とはＩＣ−コネクタ間の外側に接続された部分のことを示している。

まず，次の（Ａ）〜（Ｄ）のいずれかを満たすものは，入力回路であると判断する。
（Ａ）ＩＣ−コネクタ間でＩＣ側にコンデンサがある。
（Ｂ）ＩＣ−コネクタ間でＩＣ側にトランジスタのコレクタ端子，あるいはＭＯＳトランジスタのソース端子が接続されている。
（Ｃ）ＩＣ−コネクタ間でＩＣ側端子がＡＤコンバータに接続されている。
（Ｄ）ＩＣ−コネクタ間でコネクタ側外部回路がスイッチに接続されている。
この４つのいずれかを満たすものは入力回路である。

あるいは，次の（Ｅ）〜（Ｇ）のいずれかを満たすものは出力回路であると判断する。（Ｅ）ＩＣ−コネクタ間でコネクタ側にコンデンサが接続されている。
（Ｆ）ＩＣ−コネクタ間でコネクタ側にトランジスタのコレクタ端子が接続されている。
（Ｇ）ＩＣ−コネクタ間でＩＣ側端子がＤＡコンバータに接続されている。
この３つのいずれかを満たすものは出力回路である。そして，上記の（Ａ）〜（Ｇ）のいずれの条件にも当てはまらない場合は入力回路と仮定する。

このようにして，属性判別部１１では，回路図データからその属性分類を判別することができる。回路マトリクスの属性分類は，その基となった回路図データの属性分類に従う。そして，この属性分類は，回路マトリクスデータベース１５に蓄積されている各回路マトリクスに付加されて記憶されている。このように分類しておくことにより，一次ローパスフィルタの位置，増幅回路の有無等の重要な差異がある回路を混同するおそれはなくなる。

次に，相関演算部１３による相関値の算出方法について説明する。これは，一般的なマトリクス同士の相関値と同様である。すなわち，マトリクスの積を各マトリクスの絶対値の積で除したものである。例えば，マトリクスＡ（ｉｊ番目の要素をａ_ijとする）とマトリクスＢ（ｉｊ番目の要素をｂ_ijとする）との相関係数の算出方法は，以下の式１の通りである。

この算出された相関係数の値が大きいものほど，互いに類似していることを示す。そこで，本形態の選択部１４では，所定のしきい値を設定しておき，相関係数値がそのしきい値より大きい回路マトリクスを選択する。さらに，選択された回路マトリクスを，相関計数値の大きい順に表示部１７に表示する。選択された回路マトリクスの数が多いときは，相関係数値の大きいものから所定個数だけ表示するようにしても良い。このとき，選択された各回路マトリクスに対応して検査方法データベース１６に記憶されている推奨検査方法をも表示する。これにより，その回路図データに推奨される検査方法が容易に選択できる。

次に，本形態の検索システムによる類似回路検索方法について，図７に示すフローチャートを参照して説明する。新規に回路の設計を行った場合には，まず，その回路のＣＡＤデータからＩＣ−コネクタ間となる回路図データを切り出す（Ｓ１０１）。次に，属性判別部１１によって，回路図データの属性によって４つのいずれかに分類する（Ｓ１０２）。続いて，マトリクス化部１２によって回路図データから回路マトリクスを作成する（Ｓ１０３）。

そして，回路マトリクスデータベース１５に蓄積されている既存の回路マトリクスのうち，属性分類が新規の回路マトリクスと同じものを選択する（Ｓ１０４）。さらに，相関演算部１３によって，選択された既存の回路マトリクスと新規の回路マトリクスとの相関値を算出する（Ｓ１０５）。そして，既存の回路マトリクスのうち，属性分類が新規の回路マトリクスと同じものをすべて選択し終わったかどうかを判断する（Ｓ１０６）。まだ残っている場合は（Ｓ１０６：Ｎｏ），続けて順に選択して（Ｓ１０４），相関値の算出を行う（Ｓ１０５）。

属性分類が同じ回路マトリクスすべてについて相関値の算出が終わったら（Ｓ１０６：Ｙｅｓ），選択部１４において相関計数値が所定のしきい値より大きいものを選ぶ（Ｓ１０７）。ここでは，あらかじめ４つに分類しているので，相関係数のしきい値を高めに設定することができる。従って，類似度の小さいものが混入するおそれはなく，類似性の高いもののみを抽出できる。

そこで，相関係数値の大きいものから順に５つ程度の回路マトリクスを抽出して表示する。さらに，その抽出された回路マトリクスに推奨されている検査方法を新規回路の検査方法として選択する（Ｓ１０８）。従って，本形態によれば熟達した専門家ではない検査者によっても，過去の蓄積であるデータベースから類似回路およびその回路に推奨されている検査方法を検索することにより，適切な検査方法の選択が可能となった。

以上詳細に説明したように，本形態の検索システムによれば，新規に設計された回路図から回路図データを切り出し，その回路図データを基にして回路マトリクスを作成する。さらに，回路マトリクスを４種類に分類し，同一の分類とされた既存の回路マトリクスに対する相関係数を算出する。そして，相関係数値の大きいものほど類似性が高いと判断され，その類似回路に推奨されている検査方法を新規回路の検査方法として選択する。このように，設計した回路の検査方法を選択するために，類似回路を検索するのに適したデータベースを構築するとともに，そのデータベースから容易に類似回路を検索できる。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，回路マトリクスの各要素中の対応する素子の種類やその順序については適宜変更可能である。

本形態に係る検索システムの概略構成を示すブロック図である。 回路図データの例を示す説明図である。 回路図マトリクスデータの例を示す説明図である。 回路図マトリクスデータの例を示す説明図である。 回路図マトリクスデータの例を示す説明図である。 回路図マトリクスデータの例を示す説明図である。 検索システムによる類似回路検索処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 類似回路検索装置
１１ 属性判別部
１２ マトリクス化部
１３ 相関演算部
１４ 選択部
１５ 回路マトリクスデータベース
１６ 検査方法データベース

Claims (7)

1. 回路図データに基づいて正方マトリクスである回路マトリクスを作成するマトリクス化部と，
   過去に作成された回路マトリクスを蓄積する回路マトリクス蓄積部と，
   前記マトリクス化部で新たに作成された回路マトリクスと前記回路マトリクス蓄積部に蓄積されている回路マトリクスとの相関値を算出する相関演算部と，
   前記回路マトリクス蓄積部に蓄積されている回路マトリクスのうち，前記相関演算部で算出された相関値の高いものを選択する選択部とを有することを特徴とする類似回路検索装置。
2. 請求項１に記載の類似回路検索装置において，前記マトリクス化部は，
   回路図データ中の回路要素に対応する値を正方マトリクスフォーム中の対応する位置に配置し，正方マトリクスフォーム中の残った部分のすべての位置に既定値を配置して回路マトリクスとするものであることを特徴とする類似回路検索装置。
3. 請求項１に記載の類似回路検索装置において，前記マトリクス化部は，
   奇数次の正方マトリクスフォームを用い，
   回路図中の接続端子より外側の部分の要素に対応する値を最左列または最右列に配置し，
   回路図中の接続端子要素に対応する値を最左列のすぐ右の列または最右列のすぐ左の列に配置し，
   回路図中の電源要素およびグランド要素に対応する値を最上行または最下行に配置し，
   回路図中のトランジスタに対応する値を縦横ともに中央の位置に配置し，
   残った部分に配置する既定値として「０」を用いるものであることを特徴とする類似回路検索装置。
4. 請求項１に記載の類似回路検索装置において，
   回路図データを属性分類する属性判別部を有し，
   前記回路マトリクス蓄積部は，回路マトリクスをその属性分類とともに蓄積するものであり，
   前記相関演算部は，前記回路マトリクス蓄積部に蓄積されている回路マトリクスのうち，新たに作成された回路マトリクスと同一の属性分類のものを対象とするものであることを特徴とする類似回路検索装置。
5. 請求項４に記載の類似回路検索装置において，
   前記属性判別部および前記回路マトリクス蓄積部における属性分類は，入力回路と出力回路との区別と，トランジスタを含むか含まないかの区別とによる４分類であることを特徴とする類似回路検索装置。
6. 請求項１に記載の類似回路検索装置において，
   前記回路マトリクス蓄積部に蓄積される回路マトリクスの推奨検査方法データを，回路マトリクスとの関係とともに蓄積する検査方法データ蓄積部を有し，
   前記選択部は，選択した回路マトリクスに対応する推奨検査方法データの前記検査方法データ蓄積部からの選択をも行うものであることを特徴とする類似回路検索装置。
7. 回路図データに基づいて過去に作成された正方マトリクスである回路マトリクスを蓄積しておき，
   新たな回路図データに基づいて回路マトリクスを作成し，
   新たに作成した回路マトリクスと蓄積されている回路マトリクスとの相関値を算出し，
   蓄積されている回路マトリクスのうち，算出された相関値の高いものを選択し，
   選択された回路マトリクスを，新たに作成した回路マトリクスに類似するものとすることを特徴とする類似回路検索方法。

Images