JP2007147373A - Impedance analyzing program, storage medium, and analyzing method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2次元/3次元電磁界解析によって電気配線の特性インピーダンスを導出するインピーダンス解析プログラム、記憶媒体、解析方法および解析装置の構成に関する。 The present invention relates to an impedance analysis program, a storage medium, an analysis method, and an analysis apparatus for deriving a characteristic impedance of an electrical wiring by two-dimensional / three-dimensional electromagnetic field analysis.
近年のデジタル機器では回路動作の高速化に伴い、リンギングやオーバーシュートなど信号品質低下による機器の誤動作・ノイズ発生などの問題が増加している。このような波形品質低下は、動作周波数の高速化に伴って、プリント基板をはじめとした電気配線が周囲の3次元構造から受ける電磁気的影響の増大により、いわゆる電気配線の特性インピーダンスが変化し、電気配線中を伝播する信号が特性インピーダンスの不整合により反射・共振するため発生する。同様の問題は、プリント基板やLSI(Large Scale Integrated circuit)パッケージ、IC(Integrated Circuit)等においても発生する。 In recent digital devices, as the circuit operation speeds up, problems such as device malfunction and noise due to signal quality degradation such as ringing and overshoot increase. Such deterioration in waveform quality is caused by an increase in electromagnetic influence that electrical wiring including a printed circuit board receives from the surrounding three-dimensional structure as the operating frequency increases, so that the characteristic impedance of the electrical wiring changes, This occurs because the signal propagating in the electrical wiring is reflected and resonated due to mismatch of characteristic impedance. Similar problems also occur in printed circuit boards, LSI (Large Scale Integrated circuit) packages, ICs (Integrated Circuits), and the like.
このような特性インピーダンスの不整合を設計段階で解決する手段として、2次元/3次元電磁界解析を、回路設計に適用し、プリント基板上を伝播する信号線のシミュレーションに適用する取り組みが報告されている。たとえば、非特許文献1には基板上の電気配線の断面形状と、この配線に対応するグランド電極の位置から電気配線の特性インピーダンスを計算する手法が記述されている。このように、電気配線の特性インピーダンスが得られれば、SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)などの回路シミュレータによって解析し、リンギングやオーバーシュートを検出することが可能となる。
As a means to solve such characteristic impedance mismatches at the design stage, 2D / 3D electromagnetic field analysis has been reported to be applied to circuit design and applied to simulation of signal lines propagating on a printed circuit board. ing. For example, Non-Patent
また、実際に作成されたプリント基板上の電気配線の特性インピーダンスを測定により求める方法として、TDR(Time Domain Reflectmetry)法という手法がある。たとえば、特許文献1では、電気配線に対してパルスを印加し、反射パルスを観測する事によって電気配線の特性インピーダンスを測定する方法が開示されている。この方法による特性インピーダンスを回路シミュレータに与えて解析を行っても、上述と同様にリンギングやオーバーシュートを検出することができる。
非特許文献1に記載された手法では、電気配線の断面と、対応するグランド電極の構造が異なる場合それぞれに対し、対応する特性インピーダンスを求める必要がある。したがって、回路基板内の配線のように、線の幅が異なる場合、あるいは、多層基板の内層・外層に配線される場合、あるいは、隣接する配線との距離が変化する場合など、電気配線とグランド電極の構造が変化するたびに断面を抽出して特性インピーダンスを求める必要が生じる。特に、配線が複雑になるに従い、配線と、それに対応するグランド電極以外にも近接する他の配線によりインピーダンスが変化してしまうため、正確なインピーダンスを求めるには、その配線のインピーダンスに寄与する全ての配線とグランドの構造を抽出する必要が生じる。このため、配線数の多い基板では、特徴的な断面の抽出に多大な手間を要する。この結果、大規模な基板では特性インピーダンスの不整合を全て検出するのが極めて難しいという課題がある。
In the method described in
また、特許文献1に記載されたTDR法では、電気配線を伝播する信号の反射を検出する方式である。基板設計データに基づいてTDR法のシミュレーションを実施することは可能であるが、配線中に複数の特性インピーダンス不整合が複数箇所存在すると、それぞれからの反射が合成されてしまい、複雑な信号線には対応しきれないという課題がある。
The TDR method described in
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、基板上の配線数が多い場合や複雑な形状を有する配線に対しても、電気配線の各所における特性インピーダンスを導出することが可能なインピーダンス解析プログラム、解析方法および解析装置を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its purpose is to provide characteristics at various locations of electrical wiring even when the number of wirings on a substrate is large or wiring having a complicated shape. An impedance analysis program, an analysis method, and an analysis apparatus capable of deriving impedance are provided.
本発明の一つの局面に従うと、電気配線を有する構造物において電気配線の特性インピーダンスを求める解析処理を、演算処理部を有するコンピュータに実行させるためのプログラムであって、演算処理部が、構造物の各部の電圧を所定の電位に初期化し、出力インピーダンスおよび出力電圧が既知の電圧源により電気配線へ印加したステップ電圧の時間応答を数値解析により求める時間領域での電磁界解析を実行するステップと、演算処理部が、電磁界解析によって求められたステップ電圧の時間応答に基づいて、電気配線の電気的状態を空間的・時間的に抽出するステップと、演算処理部は、電気配線上の所定の複数の観測地点において、電気的状態の時間的変化を検出し、複数の観測地点と電気配線上で隣接する地点との間の電気的状態との比較に基づいて、電圧源からのステップ電圧の伝播経路に従って逐次的に特性インピーダンスを求めることで観測地点の特性インピーダンスを導出するステップとを備える。 According to one aspect of the present invention, there is provided a program for causing a computer having an arithmetic processing unit to execute an analysis process for obtaining a characteristic impedance of an electric wiring in a structure having electric wiring, wherein the arithmetic processing unit includes the structure Initializing the voltage of each part to a predetermined potential, and performing an electromagnetic field analysis in a time domain in which the time response of the step voltage applied to the electrical wiring by a voltage source having a known output impedance and output voltage is obtained by numerical analysis; and The arithmetic processing unit extracts the electrical state of the electrical wiring spatially and temporally based on the time response of the step voltage obtained by the electromagnetic field analysis; Detects temporal changes in the electrical state at multiple observation points in the area, and detects electrical conditions between the multiple observation points and adjacent points on the electrical wiring. Based on a comparison between, and a step of deriving a sequentially characteristic impedance of the observation point by obtaining the characteristic impedance in accordance with the propagation path of the step voltage from the voltage source.
好ましくは、電気的状態は電気配線上の電圧であり、電気配線の電気的状態を空間的・時間的に抽出するステップは、演算処理部が、数値解析によって求められたステップ電圧の時間応答に基づいて、電気配線上の各部の電圧を時系列的に抽出し、電気配線上の観測地点における電圧がゼロから非ゼロに変化する時間軸上の点を検出するステップを含み、特性インピーダンスを導出するステップは、演算処理部が、各観測地点の検出された第1の非ゼロ電圧と、各観測地点と電気配線上で隣接する地点の電圧がゼロから非ゼロに変化したときの第2の非ゼロ電圧との比較を行なうステップと、比較結果に基づいて、電圧源からのステップ電圧が伝播する地点から逐次的に特性インピーダンスを求めることで観測地点の特性インピーダンスを導出するステップとを含む。 Preferably, the electrical state is a voltage on the electrical wiring, and the step of extracting the electrical state of the electrical wiring spatially and temporally is performed by the arithmetic processing unit according to the time response of the step voltage obtained by numerical analysis. Based on this, the voltage of each part on the electrical wiring is extracted in time series, and the characteristic impedance is derived by detecting the point on the time axis where the voltage at the observation point on the electrical wiring changes from zero to non-zero The step of performing the second step when the arithmetic processing unit changes the first non-zero voltage detected at each observation point and the voltage at a point adjacent to each observation point on the electrical wiring from zero to non-zero. The characteristic impedance at the observation point is derived by sequentially obtaining the characteristic impedance from the step where the step voltage from the voltage source propagates based on the comparison step and the comparison result with the non-zero voltage. And a step of.
好ましくは、コンピュータは、さらに記憶部を有し、第2の非ゼロ電圧は、第1の非ゼロ電圧に対応する第1の観測地点よりもステップ電圧が早く伝播した、第1の観測地点と隣接する第2の観測地点の電圧がゼロから非ゼロに変化したときの電圧であり、第2の非ゼロ電圧との比較を行なうステップは、演算処理部が、第1の非ゼロ電圧と、第2の非ゼロ電圧との比較から求めた電圧変化率を、記憶部に格納するステップを含み、特性インピーダンスを導出するステップは、演算処理部が、電圧源の既知の出力電圧および出力インピーダンスと、記憶部に格納された電圧変化率とに基づいて、伝播経路に従う特性インピーダンスを算出するステップとを含む。 Preferably, the computer further includes a storage unit, and the second non-zero voltage is a first observation point where the step voltage has propagated earlier than the first observation point corresponding to the first non-zero voltage. The voltage at the time when the voltage at the adjacent second observation point changes from zero to non-zero, and the step of performing comparison with the second non-zero voltage is performed by the arithmetic processing unit including the first non-zero voltage, The step of deriving the characteristic impedance includes the step of storing the voltage change rate obtained from the comparison with the second non-zero voltage in the storage unit. And calculating the characteristic impedance according to the propagation path based on the voltage change rate stored in the storage unit.
好ましくは、電気配線上の任意の観測地点において、電圧を観測する時間の間隔をΔt、電圧がゼロからゼロでない電圧Vxに変化したことが観測された時刻をt0、隣接する地点の時刻t=t0−Δtにおける電圧をVx−1、特性インピーダンスをZx−1、とするとき、電圧変化率を、記憶部に格納するステップは、電圧変化率kxをkx=Vx/Vx−1から求めるステップを含み、特性インピーダンスを算出するステップは、観測地点の特性インピーダンスZxをZx=kx/(2−kx)Zx−1から求めるステップとを含む。 Preferably, at an arbitrary observation point on the electrical wiring, the time interval for observing the voltage is Δt, the time when the voltage is observed to change from zero to a non-zero voltage V x is t0, and the time t of the adjacent point is When the voltage at t0−Δt is V x−1 and the characteristic impedance is Z x−1 , the step of storing the voltage change rate in the storage unit is to change the voltage change rate k x to k x = V x / V. comprising the step of obtaining from the x-1, calculating a characteristic impedance, and determining a characteristic impedance Z x of the observation point from Z x = k x / (2 -k x) Z x-1.
好ましくは、コンピュータは、合成処理部をさらに有し、演算処理部が、導出した特性インピーダンスの値を視覚できる情報に変換するステップと、合成処理部が、電気配線上の地点に対応するよう合成して表示するステップをさらに備える。 Preferably, the computer further includes a synthesis processing unit, wherein the arithmetic processing unit converts the derived characteristic impedance value into visible information, and the synthesis processing unit performs synthesis so as to correspond to a point on the electrical wiring. And displaying.
本発明の他の局面に従うと、上記解析プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。 According to another aspect of the present invention, a computer-readable storage medium storing the analysis program is provided.
本発明のさらに他の局面に従うと、電気配線を有する構造物において電気配線の特性インピーダンスを求める解析装置であって、構造物の各部の電圧を所定の電位に初期化し、出力インピーダンスおよび出力電圧が既知の電圧源により電気配線へ印加したステップ電圧の時間応答を数値解析により求める時間領域での電磁界解析を実行する手段と、電磁界解析によって求められたステップ電圧の時間応答に基づいて、電気配線の電気的状態を空間的・時間的に抽出する手段と、電気配線上の所定の複数の観測地点において、電気的状態の時間的変化を検出し、複数の観測地点と電気配線上で隣接する地点との間の電気的状態との比較に基づいて、電圧源からのステップ電圧の伝播経路に従って逐次的に特性インピーダンスを求めることで観測地点の特性インピーダンスを導出する手段とを備える。 According to still another aspect of the present invention, there is provided an analysis device for obtaining a characteristic impedance of an electric wiring in a structure having electric wiring, wherein the voltages of respective parts of the structure are initialized to predetermined potentials, and the output impedance and the output voltage are Based on the time response of the step voltage obtained by the electromagnetic field analysis based on the means for executing the electromagnetic field analysis in the time domain to obtain the time response of the step voltage applied to the electrical wiring by the known voltage source by the numerical analysis. A means for extracting the electrical state of the wiring spatially and temporally, and detecting a temporal change in the electrical state at a plurality of predetermined observation points on the electric wiring, and adjacent to the plurality of observation points on the electric wiring. Observed by sequentially obtaining the characteristic impedance according to the propagation path of the step voltage from the voltage source based on the comparison with the electrical state between And means for deriving the characteristic impedance of the point.
本発明のさらに他の局面に従うと、電気配線を有する構造物において電気配線の特性インピーダンスを求める解析方法であって、構造物の各部の電圧を所定の電位に初期化し、出力インピーダンスおよび出力電圧が既知の電圧源により電気配線へ印加したステップ電圧の時間応答を数値解析により求める時間領域での電磁界解析を実行するステップと、電磁界解析によって求められたステップ電圧の時間応答に基づいて、電気配線の電気的状態を空間的・時間的に抽出するステップと、電気配線上の所定の複数の観測地点において、電気的状態の時間的変化を検出し、複数の観測地点と電気配線上で隣接する地点との間の電気的状態との比較に基づいて、電圧源からのステップ電圧の伝播経路に従って逐次的に特性インピーダンスを求めることで観測地点の特性インピーダンスを導出するステップとを備える。 According to still another aspect of the present invention, there is provided an analysis method for obtaining a characteristic impedance of an electric wiring in a structure having electric wiring, wherein the voltage of each part of the structure is initialized to a predetermined potential, and the output impedance and the output voltage are Based on the step of performing electromagnetic field analysis in the time domain, where the time response of the step voltage applied to the electrical wiring from a known voltage source is obtained by numerical analysis, and the time response of the step voltage determined by the electromagnetic field analysis, Extracting the electrical state of the wiring spatially and temporally, and detecting temporal changes in the electrical state at a plurality of predetermined observation points on the electrical wiring, and adjacent to the plurality of observation points on the electrical wiring Based on the comparison with the electrical state between the voltage source and the point where In comprising the step of deriving the characteristic impedance of the observation point.
本発明の解析プログラムでは、複雑・大規模なプリント基板において、多大な手間が必要な配線の特徴を抽出する作業をすることなく配線各所の特性インピーダンスを求めることができるため、シミュレーションにより、配線上の問題を配線パターンが設計された構造のままに解析することが可能となる。 In the analysis program of the present invention, the characteristic impedance of each part of the wiring can be obtained on a complicated and large-scale printed circuit board without extracting the characteristics of the wiring that requires a lot of labor. This problem can be analyzed with the wiring pattern designed.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについては詳細な説明は繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
以下の説明で明らかとなるように、本発明のインピーダンス解析プログラムや解析方法では、プリント基板と基板上の電気配線を対象にFDTD(Finite Differential Time Domain)法などの時間領域の電磁界解析を実施することで、基板上の電気配線を伝播する信号波形を、配線パターンが設計された構造のままに解析し、電気配線の各所における特性インピーダンスを導出する。 As will be apparent from the following description, in the impedance analysis program and analysis method of the present invention, time domain electromagnetic field analysis such as FDTD (Finite Differential Time Domain) method is performed on the printed circuit board and the electrical wiring on the board. Thus, the signal waveform propagating through the electric wiring on the substrate is analyzed with the wiring pattern designed, and characteristic impedances at various portions of the electric wiring are derived.
(1.本発明のシステム構成)
図1は、本発明の解析プログラムを実行するコンピュータ100の一例を示す概念図である。
(1. System configuration of the present invention)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a
図1において、電気配線の特性インピーダンスを解析するためのプログラムを実行させるためのコンピュータ100は、CD−ROM(Compact Disc Read-Only Memory)等の光ディスク上の情報を読み込むための光ディスクドライブ108およびフレキシブルディスク(Flexible Disk、以下FD)116に情報を読み書きするためのFDドライブ106を備えたコンピュータ本体102と、コンピュータ本体102に接続された表示装置としてのディスプレイ104と、同じくコンピュータ本体102に接続された入力装置としてのキーボード110およびマウス112とを備える。
In FIG. 1, a
図2は、このコンピュータ100の構成をブロック図形式で示す図である。
図2に示されるように、このコンピュータ100を構成するコンピュータ本体102は、光ディスクドライブ108およびFDドライブ106に加えて、それぞれバス105に接続されたCPU(Central Processing Unit)120と、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を含むメモリ122と、直接アクセスメモリ装置、たとえば、ハードディスク124と、外部とデータの授受を行なうための通信インターフェイス128とを含んでいる。光ディスクドライブ108にはCD−ROM118が装着される。FDドライブ106にはFD116が装着される。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
As shown in FIG. 2, in addition to the
また、ハードディスク124内には、解析対象となる基板上の配線について、基板の形状、基板の誘電率等の基板の物理的性質を表現するパラメータ、配線の形状および配線の導電率等の配線の物理的性質を表現するパラメータ等が格納された基板CAD(Computer Aided Design)データ134と、時間領域の電磁界解析を実行するためのプログラムの1つであるFDTDを実行するプログラム135と、特性インピーダンス解析プログラム136などが格納される。ここで、たとえば、基板CADデータについては、通信インタフェース128を介して、外部のデータベースから供給されてもよい。
Also, in the
演算処理装置として機能するCPU120は、メモリ122をワーキングメモリとして、上述したFDTD実行プログラムや特性インピーダンス解析処理プログラムに対応した処理を実行する。
The
なお、CD−ROM118は、コンピュータ本体に対してインストールされるプログラム等の情報を記録可能な媒体であれば、他の媒体、たとえば、DVD−ROM(Digital Versatile Disc)やメモリーカードなどでもよく、その場合は、コンピュータ本体102には、これらの媒体を読み取ることが可能なドライブ装置が設けられる。
The CD-
本発明のFDTD実行プログラムや特性インピーダンス解析処理プログラム(以下、総称して、「解析プログラム」)は、上述の通り、CPU120により実行されるソフトウェアである。一般的に、こうしたソフトウェアは、CD−ROM118、FD116等の記憶媒体に格納されて流通し、CD−ROMドライブ108またはFDドライブ106等により記憶媒体から読み取られてハードディスク124に一旦格納される。または、コンピュータ100がネットワークに接続されている場合には、ネットワーク上のサーバから一旦ハードディスク124にコピーされる。そうしてさらにハードディスク124からメモリ122中のRAMに読み出されてCPU120により実行される。なお、ネットワーク接続されている場合には、ハードディスク124に格納することなくRAMに直接ロードして実行するようにしてもよい。
The FDTD execution program and the characteristic impedance analysis processing program (hereinafter collectively referred to as “analysis program”) of the present invention are software executed by the
図1および図2に示したコンピュータのハードウェア自体およびその動作原理は一般的なものである。したがって、本発明の最も本質的な部分は、FD116、CD−ROM118、ハードディスク124等の記憶媒体に記憶されたソフトウェアである。
The computer hardware itself and its operating principle shown in FIGS. 1 and 2 are general. Therefore, the most essential part of the present invention is software stored in a storage medium such as the
なお、一般的傾向として、コンピュータのオペレーティングシステムの一部として様々なプログラムモジュールを用意しておき、アプリケーションプログラムはこれらモジュールを所定の配列で必要なときに呼び出して処理を進める方式が一般的である。そうした場合、当該ソフトウェア自体にはそうしたモジュールは含まれず、当該コンピュータでオペレーティングシステムと協働してはじめて特性インピーダンスの解析が可能になる。しかし、一般的なプラットフォームを使用する限り、そうしたモジュールを含ませたソフトウェアを流通させる必要はなく、それらモジュールを含まないソフトウェア自体およびそれらソフトウェアを記録した記録媒体(およびそれらソフトウェアがネットワーク上を流通する場合のデータ信号)が実施の形態を構成すると考えることができる。 As a general tendency, various program modules are prepared as a part of a computer operating system, and an application program generally calls a module in a predetermined arrangement to advance processing. . In such a case, the software itself does not include such a module, and the characteristic impedance can be analyzed only when the computer cooperates with the operating system. However, as long as a general platform is used, it is not necessary to distribute software including such modules, and the software itself not including these modules and the recording medium storing the software (and the software distributes on the network). Data signal) can be considered to constitute the embodiment.
(2.特性インピーダンス解析方法)
以下、本発明にかかる特性インピーダンス解析方法について説明する。
(2. Characteristic impedance analysis method)
The characteristic impedance analysis method according to the present invention will be described below.
図3は、特性インピーダンス解析方法の対象となる基板および電気配線の概念図であり、図3(a)は基板構造の斜視図、図3(b)は基板構造の、特に配線構造について模式的に示した上面図である。 FIGS. 3A and 3B are conceptual diagrams of a substrate and electric wiring that are targets of the characteristic impedance analysis method. FIG. 3A is a perspective view of the substrate structure, and FIG. 3B is a schematic diagram of the substrate structure, particularly the wiring structure. FIG.
まず、図3を参照して、解析の対象となる電気配線の構造を説明する。
図3(a)において、基板は、大部分をガラスエポキシなどの誘電体301と、その表面層あるいは内層に配置された、銅などの金属箔で構成される。金属箔はエッチングなどで形を形成され、一部は電気信号を伝送する電気配線302となり、残りは接地電極を示すグランド303、あるいは図示しない電源として形成される。図3(a)に示した例では、基板の表面側に電気配線302が形成され、基板の裏面側が全面にわたってグランド303となっている。また、信号源304から、電気配線302とグランド303の間に印加された信号電圧は電気配線302に沿って伝送される。また、図3(a)では、信号源304の出力インピーダンス305を記載している。
First, referring to FIG. 3, the structure of the electrical wiring to be analyzed will be described.
In FIG. 3A, the substrate is mainly composed of a dielectric 301 such as glass epoxy and a metal foil such as copper disposed on the surface layer or the inner layer thereof. The metal foil is formed by etching or the like, and part of the metal foil is an
電気配線302は、配線の幅、グランド303との距離、誘電体301の誘電率などによって決定される特性インピーダンスを持つ。この特性インピーダンスは、電気配線302とグランド303の距離が一定の場合、たとえば、図3(b)に示すように、電気配線302の幅が広いと特性インピーダンスは低い値となり、また、電気配線302の幅が狭いと特性インピーダンスは高い値となる。これら配線の幅、誘電体の厚さなどの構造的情報は、別の方法で構造パラメータとして設定されているものとする。なお、図3(b)では誘電体301とグランド303を省略して描いており、他の符号については後述する。
The
このような基板上にある電気配線の特性インピーダンスを解析する方法について、概説すると、本発明の解析方法は、信号源304からステップ電圧を印加し、順次ステップ電圧が到達する時刻・地点において、逐次的に特性インピーダンスを導出するものである。このとき、ステップ電圧の伝播は、全ての配線及びグランド電極の構造を含むモデルに対する電磁界解析により求められるため、基板内の各点の電圧には基板の詳細構造に基づいた情報が含まれている。これにより、基板の特徴的な断面を抽出する手間の多大にかかる非特許文献1に記載されているような、配線と対応するグランドを設定する導出方法をとる必要がなくなる。
An outline of the method for analyzing the characteristic impedance of the electrical wiring on the substrate is as follows. The analysis method of the present invention applies a step voltage from the
図4は、特性インピーダンス導出方法の概略的な流れを示したフローチャートである。
まず、S400で、基板CADデータから構造データを読み出す。
FIG. 4 is a flowchart showing a schematic flow of a characteristic impedance derivation method.
First, in S400, structure data is read from the substrate CAD data.
つぎに、時間領域電磁界解析をするステップとして、各部の電圧を所定の電位、たとえば、ゼロに初期化した後に(S402)、信号源にステップ電圧を設定して(S404)FDTDを実施する(S406)。 Next, as a step of time domain electromagnetic field analysis, after initializing the voltage of each part to a predetermined potential, for example, zero (S402), a step voltage is set in the signal source (S404) and FDTD is performed (S404). S406).
なお、FDTDとは、電磁波の空間的な伝播の時間変化を求めることができる電磁界数値解析法である。また、FDTDでは、マクスウェルの基本方程式であるファラデーの法則とアンペアの法則をそれぞれ差分化しYee格子といわれるメッシュ上に配置し、空間においても時間においても磁界と電界を交互に計算していく。 Note that FDTD is an electromagnetic field numerical analysis method capable of obtaining a temporal change in spatial propagation of electromagnetic waves. In FDTD, Faraday's law and Ampere's law, which are Maxwell's basic equations, are differentiated and arranged on a mesh called a Yee lattice, and magnetic fields and electric fields are calculated alternately in space and in time.
なお、FDTDにて電磁界解析するためには、図3(a)に示すような構造を基板設計CADデータから読み出し、2次元、あるいは3次元電磁界のモデルを作成する。具体的には、基板をメッシュに分割し、各メッシュの中に含まれる物質が、金属であるか、誘電体であるか、空気であるかを設定したものがモデルとなる。 In order to analyze the electromagnetic field by FDTD, a structure as shown in FIG. 3A is read from the board design CAD data, and a two-dimensional or three-dimensional electromagnetic field model is created. Specifically, a model is obtained by dividing a substrate into meshes and setting whether a substance contained in each mesh is a metal, a dielectric, or air.
上述のFDTDの結果、基板をメッシュ化した構造物の表面、あるいは内部の各格子点における各時刻の電界・磁界が求まる。この電界をグランドから電気配線に向けて空間的に積分したものが、グランドと電気配線の間の電位差、つまり電圧となる。FDTDの計算結果は膨大となるので、基板の大きさと信号の伝播速度を考慮し、時間的・空間的に間引いたものを時間領域電磁界解析の結果として出力とする。 As a result of the above-described FDTD, the electric field / magnetic field at each time is obtained at the surface of the structure in which the substrate is meshed or at each lattice point inside. A spatial integration of this electric field from the ground to the electrical wiring is a potential difference between the ground and the electrical wiring, that is, a voltage. Since the calculation result of FDTD becomes enormous, considering the size of the substrate and the propagation speed of the signal, what is thinned out temporally and spatially is output as the result of the time domain electromagnetic field analysis.
そして、特性インピーダンスを導出するステップとして、時間領域電磁界解析の結果から、各観測点において電圧がゼロから非ゼロとなる時刻を抽出し(S408)、その非ゼロとなった電圧と、隣接する観測点における過去の電圧を比較して、空間的電圧変化率を計算する(S410)。さらに、この空間的電圧変化率と、隣接する観測点ですでに確定している特性インピーダンスから、この観測点での特性インピーダンスを計算する(S412)。 Then, as a step of deriving the characteristic impedance, the time when the voltage becomes zero to non-zero at each observation point is extracted from the result of the time domain electromagnetic field analysis (S408), and the non-zero voltage is adjacent to the voltage. The past voltage at the observation point is compared to calculate the spatial voltage change rate (S410). Furthermore, the characteristic impedance at this observation point is calculated from this spatial voltage change rate and the characteristic impedance already determined at the adjacent observation point (S412).
S414では、特性インピーダンス導出の結果から、電気配線上の各観測点に対応した特性インピーダンス分布を出力する。 In S414, the characteristic impedance distribution corresponding to each observation point on the electrical wiring is output from the result of the characteristic impedance derivation.
図5は、S406での出力の一例である。
図3(b)の基板各部の観測点(TP0、TP1、TP2、TP3)に対応する電圧(V0、V1、V2、V3)と信号源の電圧(Vs)を、基板各部の電圧波形として示している。
FIG. 5 is an example of the output in S406.
The voltage (V 0 , V 1 , V 2 , V 3 ) corresponding to the observation points (TP 0 , TP 1 , TP 2 , TP 3 ) of each part of the substrate in FIG. These are shown as voltage waveforms at various parts of the substrate.
以下では、この発明の解析方法に使用される特性インピーダンス算出の手続きについて、詳細に説明する。 Hereinafter, the characteristic impedance calculation procedure used in the analysis method of the present invention will be described in detail.
特性インピーダンスZA[Ω]の伝送線路と特性インピーダンスZB[Ω]の伝送線路を接続し、ZA側からVA[V]の電圧を伝送した場合、ZB側の伝送路には、
VB=2・ZB・VA/(ZA+ZB)…(1)
という電圧が伝送される。
When a transmission line with characteristic impedance ZA [Ω] and a transmission line with characteristic impedance ZB [Ω] are connected and a voltage of VA [V] is transmitted from the ZA side,
VB = 2 · ZB · VA / (ZA + ZB) (1)
Is transmitted.
さらに、電圧伝送率をkaとするとき、
ka=VB/VA=2・ZB/(ZA+ZB)…(2)
となる。
Furthermore, when the voltage transmission rate is ka,
ka = VB / VA = 2 · ZB / (ZA + ZB) (2)
It becomes.
従って、kaとZAが既知である場合、ZBは以下の式で表わされる。
ZB=ka・ZA/(2−ka)…(3)
しかしながら、上述の例は伝送路同士の接続の場合であり、出力インピーダンスZs[Ω]、開放電圧Vs[V]を有する信号源を、特性インピーダンスZBを有する伝送路とを接続する場合に、ZBに伝送される電圧VBは、
VB=ZB・Vs/(Zs+ZB)…(4)
となり、また、電圧伝送率ksは
ks=VB/Vs=ZB/(Zs+ZB)…(5)
となるため、この場合のZBは以下の式で表わされる。
Therefore, when ka and ZA are known, ZB is expressed by the following equation.
ZB = ka · ZA / (2-ka) (3)
However, the above example is a case of connection between transmission lines, and when a signal source having an output impedance Zs [Ω] and an open circuit voltage Vs [V] is connected to a transmission line having a characteristic impedance ZB, ZB The voltage VB transmitted to
VB = ZB · Vs / (Zs + ZB) (4)
The voltage transmission rate ks is ks = VB / Vs = ZB / (Zs + ZB) (5)
Therefore, ZB in this case is expressed by the following equation.
ZB=ks・Zs/(1−ks)…(6)
上述の式を用いて配線上のある地点の特性インピーダンスを求める場合、当該地点に隣接する地点の特性インピーダンスが既知である必要がある。そこで、出力インピーダンスが既知である信号源が接続されている地点に最も近い観測点から、ステップ電圧の伝播に合わせて順に特性インピーダンスを求めれば、特性インピーダンスを導出することができる。
ZB = ks · Zs / (1-ks) (6)
When the characteristic impedance at a certain point on the wiring is obtained using the above formula, the characteristic impedance at a point adjacent to the point needs to be known. Therefore, the characteristic impedance can be derived by obtaining the characteristic impedance in order in accordance with the propagation of the step voltage from the observation point closest to the point where the signal source having a known output impedance is connected.
(3.コンピュータ100への実装)
以上の本発明である解析方法は、以下の手続きによってコンピュータソフトウェアとして実装できる。
(3. Implementation on computer 100)
The analysis method according to the present invention can be implemented as computer software by the following procedure.
以下、その手続きについてまとめる。
図6は、図4で示したコンピュータプログラムの処理の流れを具体的に説明するためのフローチャートである。
The procedure is summarized below.
FIG. 6 is a flowchart for specifically explaining the flow of processing of the computer program shown in FIG.
まず、CPU120は、ハードディスク124中に格納されている基板CADデータ134から構造データを読み出す。(S400)。
First, the
続いて、CPU120は、基板モデル上の各観測点の電圧をゼロに初期化した(S402)後に、ステップ電圧源を設定する(S404)。
Subsequently, the
さらに、CPU120は、FDTDを実施する(S406)。この際、通信インターフェイス128経由で接続されている計算機にFDTDを実行させ、その結果を受け取るようにしてもよい。
Further, the
CPU120は、ソフトウェアにしたがって、各X=0,…,nに対して、以下の手続き(S608〜S626)を行なう。なお、Xは、観測地点を表わし、X=0のとき、観測点は信号源と隣接しており、X=nのとき、観測点は終了地点を表わす。このループの開始時点では、X=0、観測時刻であるtも0に初期化されている。また、信号源を表わす初期値として、Z−1に既知である信号源のインピーダンスを設定し、V−1に既知である信号源の開放電圧を設定する。
The
なお、S608〜S612はS408に、S614〜S614およびS620はS410に、S618およびS622はS412に、S624〜S626はS414にそれぞれ対応している。 S608 to S612 correspond to S408, S614 to S614 and S620 correspond to S410, S618 and S622 correspond to S412 and S624 to S626 correspond to S414, respectively.
まず、S608で、CPU120はS606のFDTDの結果に基づき、信号源が接続されている地点に最も近い観測点であるTPxの電圧Vxを取得する。この際、取得したデータは、図5のような形式で、ハードディスク124に格納される。
First, in S608,
CPU120は、時刻tのときのVxを参照し(S610)、Vx=0であれば、参照する時刻tをΔtだけ進める(S612)。ステップ電圧が伝播されてVxがゼロでない電圧であれば、Xが0かどうかを判定する(S614)。
The
X=0、つまり、観測地点が信号源と隣接している場合は、CPU120は、式(5)に基づいて、V0とV−1から電圧変化率k0を求める(S616)。そして、式(6)に基づいて、TP0における特性インピーダンスを求め、結果をハードディスク124に格納する(S618)。
When X = 0, that is, when the observation point is adjacent to the signal source, the
また、Xが0でない場合、つまり、観測地点が信号源と隣接していない場合は、信号源からの伝送ではないため、CPU120は、式(2)に基づいて、VxとVx−1から電圧変化率を求め(S620)、式(3)に基づいてTPxにおける特性インピーダンスを求め、結果をハードディスク124に格納する(S622)。
In addition, when X is not 0, that is, when the observation point is not adjacent to the signal source, since the transmission is not from the signal source, the
ついで、CPU120は、最後の地点まで観測できたかを判定し(S624)、できていなければ、ステップ電圧の電波にあわせて隣接する地点を観測するよう設定する(S626)。
Next, the
このようにして、電気配線に設定した全ての観測点の導出が終わると、終了する。
(3.1.導出例)
S608において、初期値として、Z−1に信号源のインピーダンスである50Ωを設定し、V−1に信号源の開放電圧である2Vを設定する。また、観測地点Xと、観測時刻tとも0に設定しておく。
In this way, when the derivation of all the observation points set in the electrical wiring is completed, the process ends.
(3.1. Example of derivation)
In S608, 50Ω that is the impedance of the signal source is set to Z −1 as an initial value, and 2 V that is the open voltage of the signal source is set to V −1 . Further, the observation point X and the observation time t are both set to 0.
なお、S400で読み込んだ電気配線上の特性インピーダンスは、図3(b)にあるように、50Ω,100Ω,75Ωとする。 The characteristic impedance on the electrical wiring read in S400 is 50Ω, 100Ω, and 75Ω as shown in FIG.
図7は、S608により得た時間的、空間的な電圧分布を元に、各観測地点において時間的にゼロでない電圧が得られた時点を抽出し、電圧変化率と特性インピーダンスを求めた例である。 FIG. 7 shows an example in which the time point at which a non-zero voltage is obtained at each observation point is extracted based on the temporal and spatial voltage distribution obtained in S608, and the voltage change rate and the characteristic impedance are obtained. is there.
各時刻の電圧と非ゼロ電圧になったときの電圧変化率および特性インピーダンスが、ハードディスク124に格納されている。なお、(a)は非ゼロ電圧変化を表わしている。
The voltage change rate and the characteristic impedance when the voltage at each time and the non-zero voltage are obtained are stored in the
たとえば、TP0は、時刻t=1において初めてゼロでない電圧1[V]を得る。このとき、V0=1[V]、V−1=2[V](初期値)、Z−1=50[Ω](初期値)であるから、k0=V0/V−1=0.5となり、Z0=k0・Z−1/(1−k0)=0.5・50/(1−0.5)=50[Ω]が得られる。 For example, TP 0 obtains a non-zero voltage 1 [V] for the first time at time t = 1. At this time, since V 0 = 1 [V], V −1 = 2 [V] (initial value), and Z −1 = 50 [Ω] (initial value), k 0 = V 0 / V −1 = 0.5, and Z 0 = k 0 · Z −1 / (1−k 0 ) = 0.5 · 50 / (1-0.5) = 50 [Ω] is obtained.
これは、図3(b)にあるように、設定された特性インピーダンスが50[Ω]であるのに対し、精度良くZ0が求められたことを表わしている。 As shown in FIG. 3B, this represents that Z 0 was obtained with high accuracy while the set characteristic impedance was 50 [Ω].
さらに進んで、観測点TP2は、時刻t=3において初めてゼロでない電圧1.33[V]を得る。このとき、V2=1.33[V]、V1=1[V](TP1における時刻t=2での電圧)、Z1=50[Ω](時刻t=2で既に得られているTP1における特性インピーダンス)であるから、k2=V2/V1=1.33となり、Z2=k2・Z1/(2−k0)=1.33・50/(2−1.33)=99[Ω]が得られる。 Further, the observation point TP 2 obtains a non-zero voltage 1.33 [V] for the first time at time t = 3. At this time, V 2 = 1.33 [V], V 1 = 1 [V] (voltage at time t = 2 in TP 1 ), Z 1 = 50 [Ω] (already obtained at time t = 2) Characteristic impedance at TP 1 ), k 2 = V 2 / V 1 = 1.33, and Z 2 = k 2 · Z 1 / (2-k 0 ) = 1.33 · 50 / (2- 1.33) = 99 [Ω] is obtained.
これは、図3(b)にあるように、設定された特性インピーダンスが100[Ω]であるのに対し、1%の誤差で精度良くZ2が求められたことを表わしている。 This represents that, as shown in FIG. 3B, the set characteristic impedance was 100 [Ω], but Z 2 was accurately obtained with an error of 1%.
このようにして、基板上の電気配線に対しステップ電圧を与えて、時間的、空間的な変化を時間領域の電磁界解析により求めることで、解析結果から電気配線の形状に忠実に配線の特性インピーダンスを求めることができる。 In this way, by applying a step voltage to the electrical wiring on the board and determining temporal and spatial changes by time-domain electromagnetic field analysis, the characteristics of the wiring are faithful to the shape of the electrical wiring from the analysis results. Impedance can be determined.
(4.特性インピーダンスの表示例)
さらに、ここで求めた特性インピーダンスは、電気配線上の各観測地点と対応しているため、基板モデル上の位置との関連付けが容易である。
(4. Display example of characteristic impedance)
Furthermore, since the characteristic impedance obtained here corresponds to each observation point on the electrical wiring, it is easy to associate with the position on the board model.
図8は、上述した特性インピーダンスを導出するステップに引き続いて、特性インピーダンス表示をするステップを実施する場合のフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart in the case where the step of displaying the characteristic impedance is performed following the step of deriving the characteristic impedance described above.
図8で示すように、特性インピーダンス導出するステップから得られた特性インピーダンス分布の各インピーダンス値に対し、特性インピーダンスを表示するステップとして、色、輝度、数字などの可視情報への変換処理を施し(S800)、基板モデル上の電気配線にスーパーインポーズのような手法で合成し(S802)、表示する(S804)ことで、基板上の電気配線の特性インピーダンス分布の全貌を俯瞰できる表示システムを構築できる。 As shown in FIG. 8, as a step of displaying the characteristic impedance for each impedance value of the characteristic impedance distribution obtained from the step of deriving the characteristic impedance, a conversion process to visible information such as color, luminance, and numbers is performed ( S800), a display system is constructed in which an overall view of the characteristic impedance distribution of the electrical wiring on the board can be viewed by combining the electrical wiring on the board model with a technique such as superimpose (S802) and displaying it (S804). it can.
図9は、図7の結果を図8に従って表示処理を行った場合の画面表示例の図である。
図9では、特性インピーダンス表示装置901と特性インピーダンス表示902を表わしている。このように、数字などの可読情報を用いて特性インピーダンスを表示する方法、あるいは基板モデル上の電気配線に色,輝度などの可視情報を用いて特性インピーダンスの値をスーパーインポーズする方法などで視認性の良い特性インピーダンス表示装置が提供できる。
FIG. 9 is a diagram of a screen display example when the result of FIG. 7 is displayed according to FIG.
FIG. 9 shows a characteristic
また、この方法を用いて、配線設計中に、特性インピーダンスを表示するようにしてもよい。 Further, this method may be used to display the characteristic impedance during the wiring design.
このようにして、基板の電気配線について、電気配線の形状に対し忠実な特性インピーダンスを導出する事で、回路基板の設計ミスによる特性インピーダンス不整合を、基板試作前に検証し、改善対策を施すことが可能となるため、オーバーシュートなど信号不良のない安定な装置を提供することが可能となる。 In this way, by deriving the characteristic impedance that is faithful to the shape of the electrical wiring for the electrical wiring on the board, the characteristic impedance mismatch due to the circuit board design error is verified before the board trial production, and improvement measures are taken Therefore, it is possible to provide a stable device without signal failure such as overshoot.
また、さらに、特性インピーダンスの分布を基板の配線に重ね合わせて表示する装置を提供することにより、特性インピーダンス不整合検出の視認性を高めることができるため、基板の設計検証と改善対策をさらに効率良く実施でき、さらに安定な装置の提供が可能となる。 Furthermore, by providing a device that displays the distribution of characteristic impedance superimposed on the wiring of the board, the visibility of characteristic impedance mismatch detection can be improved, so that board design verification and improvement measures are more efficient. It is possible to implement well and to provide a more stable device.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 コンピュータ、102 コンピュータ本体、104 ディスプレイ、105 バス、106 FDドライブ、108 光ディスクドライブ、110 キーボード、112 マウス、114 無線通信装置、118 CD−ROM、120 CPU、122 メモリ、124 ハードディスク、128 通信インターフェイス、134 基板CADデータ、135 FDTDを実行するプログラム、136 特性インピーダンス解析プログラム、301 誘電体、302 電気配線、303 グランド、304 信号源、305 特性インピーダンス、901 特性インピーダンス表示装置の画面、902 特性インピーダンス表示。 100 computer, 102 computer main body, 104 display, 105 bus, 106 FD drive, 108 optical disk drive, 110 keyboard, 112 mouse, 114 wireless communication device, 118 CD-ROM, 120 CPU, 122 memory, 124 hard disk, 128 communication interface, 134 board CAD data, program for executing 135 FDTD, 136 characteristic impedance analysis program, 301 dielectric, 302 electrical wiring, 303 ground, 304 signal source, 305 characteristic impedance, 901 characteristic impedance display device screen, 902 characteristic impedance display.
Claims (8)
前記演算処理部が、前記構造物の各部の電圧を所定の電位に初期化し、出力インピーダンスおよび出力電圧が既知の電圧源により前記電気配線へ印加したステップ電圧の時間応答を数値解析により求める時間領域での電磁界解析を実行するステップと、
前記演算処理部が、前記電磁界解析によって求められたステップ電圧の時間応答に基づいて、前記電気配線の電気的状態を空間的・時間的に抽出するステップと、
前記演算処理部は、前記電気配線上の所定の複数の観測地点において、前記電気的状態の時間的変化を検出し、前記複数の観測地点と前記電気配線上で隣接する地点との間の電気的状態との比較に基づいて、前記電圧源からのステップ電圧の伝播経路に従って逐次的に特性インピーダンスを求めることで前記観測地点の特性インピーダンスを導出するステップとを備える、解析処理をコンピュータに実行させるための解析プログラム。 A program for causing a computer having an arithmetic processing unit to perform analysis processing for obtaining characteristic impedance of the electrical wiring in a structure having electrical wiring,
The time domain in which the arithmetic processing unit initializes the voltage of each part of the structure to a predetermined potential and obtains the time response of the step voltage applied to the electrical wiring by a voltage source having a known output impedance and output voltage by numerical analysis Performing an electromagnetic field analysis at
The arithmetic processing unit, based on the time response of the step voltage obtained by the electromagnetic field analysis, extracting the electrical state of the electrical wiring spatially and temporally;
The arithmetic processing unit detects temporal changes in the electrical state at a plurality of predetermined observation points on the electrical wiring, and performs electrical connection between the plurality of observation points and points adjacent on the electrical wiring. Deriving the characteristic impedance of the observation point by sequentially obtaining the characteristic impedance according to the propagation path of the step voltage from the voltage source based on the comparison with the target state. Analysis program for.
前記電気配線の電気的状態を空間的・時間的に抽出するステップは、
前記演算処理部が、前記数値解析によって求められたステップ電圧の時間応答に基づいて、前記電気配線上の各部の電圧を時系列的に抽出し、前記電気配線上の前記観測地点における電圧がゼロから非ゼロに変化する時間軸上の点を検出するステップを含み、
前記特性インピーダンスを導出するステップは、
前記演算処理部が、各前記観測地点の前記検出された第1の非ゼロ電圧と、各前記観測地点と前記電気配線上で隣接する地点の電圧がゼロから非ゼロに変化したときの第2の非ゼロ電圧との比較を行なうステップと、
前記比較結果に基づいて、前記電圧源からのステップ電圧が伝播する地点から逐次的に特性インピーダンスを求めることで前記観測地点の特性インピーダンスを導出するステップとを含む、解析処理をコンピュータに実行させるための請求項1記載の解析プログラム。 The electrical condition is a voltage on the electrical wiring;
The step of extracting the electrical state of the electrical wiring spatially and temporally includes:
Based on the time response of the step voltage obtained by the numerical analysis, the arithmetic processing unit extracts the voltage of each part on the electrical wiring in time series, and the voltage at the observation point on the electrical wiring is zero. Detecting a point on the time axis that changes from non-zero to
Deriving the characteristic impedance comprises:
When the arithmetic processing unit changes the detected first non-zero voltage at each observation point and the voltage at a point adjacent to each observation point on the electrical wiring from zero to non-zero. Comparing to a non-zero voltage of
For causing the computer to execute an analysis process including a step of deriving the characteristic impedance of the observation point by sequentially obtaining the characteristic impedance from the point where the step voltage from the voltage source propagates based on the comparison result The analysis program according to claim 1.
前記第2の非ゼロ電圧は、前記第1の非ゼロ電圧に対応する第1の観測地点よりも前記ステップ電圧が早く伝播した、前記第1の観測地点と隣接する第2の観測地点の電圧がゼロから非ゼロに変化したときの電圧であり、
前記第2の非ゼロ電圧との比較を行なうステップは、
前記演算処理部が、前記第1の非ゼロ電圧と、前記第2の非ゼロ電圧との比較から求めた電圧変化率を、前記記憶部に格納するステップを含み、
前記特性インピーダンスを導出するステップは、
前記演算処理部が、前記電圧源の既知の出力電圧および出力インピーダンスと、前記記憶部に格納された電圧変化率とに基づいて、前記伝播経路に従う特性インピーダンスを算出するステップとを含む、請求項2記載の解析プログラム。 The computer further includes a storage unit,
The second non-zero voltage is a voltage at a second observation point adjacent to the first observation point where the step voltage has propagated earlier than the first observation point corresponding to the first non-zero voltage. Is the voltage when changes from zero to non-zero,
Performing the comparison with the second non-zero voltage comprises:
The arithmetic processing unit includes a step of storing the voltage change rate obtained from the comparison between the first non-zero voltage and the second non-zero voltage in the storage unit,
Deriving the characteristic impedance comprises:
The arithmetic processing unit includes a step of calculating a characteristic impedance according to the propagation path based on a known output voltage and output impedance of the voltage source and a voltage change rate stored in the storage unit. 2. The analysis program according to 2.
前記電圧変化率を、前記記憶部に格納するステップは、
前記電圧変化率kxをkx=Vx/Vx−1から求めるステップを含み、
前記特性インピーダンスを算出するステップは、
前記観測地点の特性インピーダンスZxをZx=kx/(2−kx)Zx−1から求めるステップとを含む、請求項3記載の解析プログラム。 At an arbitrary observation point on the electrical wiring, the time interval for observing the voltage is Δt, the time when the voltage is observed to change from zero to a non-zero voltage V x is t0, and the time t = When the voltage at t0−Δt is V x−1 and the characteristic impedance is Z x−1 ,
The step of storing the voltage change rate in the storage unit includes:
Obtaining the voltage change rate k x from k x = V x / V x−1 ,
Calculating the characteristic impedance comprises:
Wherein the characteristic impedance Z x of the observation point and determining the Z x = k x / (2 -k x) Z x-1, claim 3 Analysis according programs.
前記演算処理部が、前記導出した特性インピーダンスの値を視覚できる情報に変換するステップと、
前記合成処理部が、前記電気配線上の地点に対応するよう合成して表示するステップをさらに備える、請求項1記載の解析プログラム。 The computer further includes a synthesis processing unit,
The arithmetic processing unit converting the derived characteristic impedance value into visible information;
The analysis program according to claim 1, further comprising a step in which the synthesis processing unit synthesizes and displays so as to correspond to a point on the electrical wiring.
前記構造物の各部の電圧を所定の電位に初期化し、出力インピーダンスおよび出力電圧が既知の電圧源により前記電気配線へ印加したステップ電圧の時間応答を数値解析により求める時間領域での電磁界解析を実行する手段と、
前記電磁界解析によって求められたステップ電圧の時間応答に基づいて、前記電気配線の電気的状態を空間的・時間的に抽出する手段と、
前記電気配線上の所定の複数の観測地点において、前記電気的状態の時間的変化を検出し、前記複数の観測地点と前記電気配線上で隣接する地点との間の電気的状態との比較に基づいて、前記電圧源からのステップ電圧の伝播経路に従って逐次的に特性インピーダンスを求めることで前記観測地点の特性インピーダンスを導出する手段とを備える、解析装置。 An analysis device for obtaining a characteristic impedance of the electrical wiring in a structure having electrical wiring,
Electromagnetic field analysis in the time domain where the voltage of each part of the structure is initialized to a predetermined potential and the time response of the step voltage applied to the electrical wiring by a voltage source with known output impedance and output voltage is obtained by numerical analysis. Means to perform,
Means for spatially and temporally extracting the electrical state of the electrical wiring based on the time response of the step voltage determined by the electromagnetic field analysis;
For detecting a temporal change in the electrical state at a predetermined plurality of observation points on the electrical wiring, and comparing the electrical state between the plurality of observation points and adjacent points on the electrical wiring. And a means for deriving the characteristic impedance of the observation point by sequentially obtaining the characteristic impedance according to the propagation path of the step voltage from the voltage source.
前記構造物の各部の電圧を所定の電位に初期化し、出力インピーダンスおよび出力電圧が既知の電圧源により前記電気配線へ印加したステップ電圧の時間応答を数値解析により求める時間領域での電磁界解析を実行するステップと、
前記電磁界解析によって求められたステップ電圧の時間応答に基づいて、前記電気配線の電気的状態を空間的・時間的に抽出するステップと、
前記電気配線上の所定の複数の観測地点において、前記電気的状態の時間的変化を検出し、前記複数の観測地点と前記電気配線上で隣接する地点との間の電気的状態との比較に基づいて、前記電圧源からのステップ電圧の伝播経路に従って逐次的に特性インピーダンスを求めることで前記観測地点の特性インピーダンスを導出するステップとを備える、解析方法。 An analysis method for obtaining a characteristic impedance of the electrical wiring in a structure having electrical wiring,
Electromagnetic field analysis in the time domain where the voltage of each part of the structure is initialized to a predetermined potential and the time response of the step voltage applied to the electrical wiring by a voltage source with known output impedance and output voltage is obtained by numerical analysis. Steps to perform;
Extracting the electrical state of the electrical wiring spatially and temporally based on the time response of the step voltage determined by the electromagnetic field analysis;
For detecting a temporal change in the electrical state at a predetermined plurality of observation points on the electrical wiring, and comparing the electrical state between the plurality of observation points and adjacent points on the electrical wiring. And deriving the characteristic impedance of the observation point by sequentially obtaining the characteristic impedance according to the propagation path of the step voltage from the voltage source.
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