JP2007183878A - Electromagnetic circuit cooperation analysis program, record medium, analysis method, and analysis device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic circuit cooperation analysis program, a record medium, a cooperation analysis method, and a cooperation analysis device for performing circuit analysis while four terminals are floating even when an analysis object includes a mutual inductor. <P>SOLUTION: Two corresponding terminals (b) and (d) of an inductively coupled coil are interconnected virtually, and are grounded. The electric field can be obtained in the electromagnetic field analysis based on the voltage difference between the terminals obtained by applying circuit analysis to this equivalent circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、時間領域有限差分法による電磁界解析法と過渡電気回路解析による回路解析法を結合した連携解析をコンピュータに実行させるための電磁界回路連携解析プログラム、電磁界回路連携解析プログラムを格納した記録媒体、連携解析の解析方法および解析装置に関する。   The present invention stores an electromagnetic field circuit linkage analysis program and an electromagnetic field circuit linkage analysis program for causing a computer to execute a linkage analysis combining an electromagnetic field analysis method based on a time domain finite difference method and a circuit analysis method based on a transient electrical circuit analysis. The present invention relates to a recording medium, an analysis method and an analysis apparatus for cooperative analysis.

電磁界回路連携解析では、電磁界解析で定義される電界や磁界と回路解析で定義される電圧や電流を関連付けながら解析を行なう。電磁界解析と回路解析とを融合した数値シミュレーションは、回路素子の特性とその周囲の電磁界現象を統一的に解析できるといった特徴を持っており、回路中を伝搬する高周波信号の解析に非常に有用であることが一般に知られている。   In electromagnetic field circuit linkage analysis, analysis is performed while associating an electric field or magnetic field defined in electromagnetic field analysis with a voltage or current defined in circuit analysis. Numerical simulation that combines electromagnetic field analysis and circuit analysis has the characteristic that the characteristics of circuit elements and surrounding electromagnetic field phenomena can be analyzed in a unified manner, which is very useful for analyzing high-frequency signals propagating in a circuit. It is generally known to be useful.

上述したような電磁界解析の1つの手法である時間領域有限差分法(以下、FDTD(Finite Difference Time Domain)法と呼ぶ)は、解析領域を格子で分割し、格子点に未知電磁界を配置するものである。FDTD法では、未知電界を配置する格子と未知磁界を配置する格子とを、格子の半分の幅だけずらすYee格子という構造により解析が行なわれる。FDTD法は、これらの未知電界および磁界と、隣接する未知磁界および電界との間に働く関係式をマクスウェルの電磁界方程式を差分化することによって導き、それを基に未知電界および磁界をあるタイムステップを単位に更新していくことで全体の電磁界挙動を求める解析手法である。この解析手法に従えば、あるタイムステップで電界を更新し、1/2タイムステップ後に磁界を更新し、1タイムステップ後に電界を更新するというようにして、電界および磁界を交互に求めることができる。   The time domain finite difference method (hereinafter referred to as FDTD (Finite Difference Time Domain) method), which is one of the methods of electromagnetic field analysis as described above, divides the analysis region into grids and places unknown electromagnetic fields at grid points. To do. In the FDTD method, analysis is performed using a structure called a Yee lattice in which a lattice in which an unknown electric field is arranged and a lattice in which an unknown magnetic field is arranged are shifted by half the width of the lattice. The FDTD method derives a relational expression that works between these unknown electric field and magnetic field and the adjacent unknown magnetic field and electric field by differentiating Maxwell's electromagnetic field equation, and based on that, the unknown electric field and magnetic field are converted to a certain time. This is an analysis method for obtaining the entire electromagnetic field behavior by updating the steps in units. According to this analysis method, the electric field and the magnetic field can be obtained alternately by updating the electric field at a certain time step, updating the magnetic field after ½ time step, and updating the electric field after one time step. .

また、現在、過渡電気回路解析用のツールとして、カリフォルニア大学バークレイ校により開発された、SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)シミュレータが知られている。そのツールは、非常に複雑な電子装置におけるプロセスをシミュレートする効率的な手法を提供する。   Currently, a SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) simulator developed by the University of California, Berkeley is known as a transient electrical circuit analysis tool. The tool provides an efficient way to simulate processes in very complex electronic devices.

非特許文献1には、集積回路等の回路をシミュレーションする方法として、FDTD法とSPICE等の回路シミュレータを組み合わせた方法が提案されている。この従来のFDTD法と回路シミュレータ(この場合はSPICE)とを結合する電磁界回路連携解析では、FDTDのセル内に、回路素子が組み込まれ、セルの1辺に対応する端子間に電流源とキャパシタを配置することでFDTD法と回路解析を結合する手法(電流源法)が用いられている。   Non-Patent Document 1 proposes a method combining a FDTD method and a circuit simulator such as SPICE as a method of simulating a circuit such as an integrated circuit. In the electromagnetic field circuit linkage analysis combining the conventional FDTD method and a circuit simulator (SPICE in this case), a circuit element is incorporated in a cell of the FDTD, and a current source is connected between terminals corresponding to one side of the cell. A technique (current source method) that combines the FDTD method and circuit analysis by arranging capacitors is used.

この電流源法でN端子回路素子を扱う場合は、各端子間に電流源を挿入した等価回路を生成する必要がある。非特許文献2では、N端子回路素子を電磁界回路連携解析する際において、信号線につながる端子とグラウンド線につながる端子の間に電流源およびキャパシタを並列に設定し、これによりFDTD法と回路解析を結合する方法が示されている。このような従来の電磁界回路連携解析法では、N端子回路素子を扱う場合は、電流源とキャパシタの挿入される端子のどちらか一方が、グラウンドに接続されている。
A. Thomas, et al.: The use of SPICE lumped circuits as sub-grid models for FDTD analysis, IEEE Microwave Guided Wave Letters, vol. 4, pp. 141-143 (1994)。 C. Kuo, B. Houshmand, and T. Itoh: Full-wave analysis of packaged microwave circuits with active and nonlinear devices: An FDTD approach, IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques, vol. 45, pp. 819-826 (1997)。
When handling an N-terminal circuit element by this current source method, it is necessary to generate an equivalent circuit in which a current source is inserted between the terminals. In Non-Patent Document 2, when an N-terminal circuit element is subjected to electromagnetic circuit cooperation analysis, a current source and a capacitor are set in parallel between a terminal connected to a signal line and a terminal connected to a ground line, whereby the FDTD method and the circuit are set. A method for combining analysis is shown. In such a conventional electromagnetic field circuit cooperative analysis method, when an N-terminal circuit element is handled, either the current source or the terminal into which the capacitor is inserted is connected to the ground.
A. Thomas, et al .: The use of SPICE lumped circuits as sub-grid models for FDTD analysis, IEEE Microwave Guided Wave Letters, vol. 4, pp. 141-143 (1994). C. Kuo, B. Houshmand, and T. Itoh: Full-wave analysis of packaged microwave circuits with active and nonlinear devices: An FDTD approach, IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques, vol. 45, pp. 819-826 (1997) .

図9は、相互インダクタの例を示す図である。図9に示されるように、相互インダクタは、たとえば、端子a,bを有するコイル52と、端子c,dを有するコイル54とから構成される。なお、2つのコイルの相互インダクタンスをMとする。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a mutual inductor. As shown in FIG. 9, the mutual inductor includes, for example, a coil 52 having terminals a and b and a coil 54 having terminals c and d. In addition, let M be the mutual inductance of the two coils.

このような相互インダクタは、一般的に回路の構成要素として使用されているにも関わらず、上述のような従来の電磁界回路連携解析はおろか、一般的な回路解析でも、図9に示すような直流的に接続されていない状態、いわゆるフローティング状態のままでは、直流電位が確定しないため回路解析を実行できない。   Although such a mutual inductor is generally used as a component of a circuit, not only the conventional electromagnetic field circuit cooperation analysis as described above but also a general circuit analysis as shown in FIG. In a state that is not connected in a direct current, that is, in a so-called floating state, the DC potential cannot be determined, and therefore circuit analysis cannot be performed.

図10は、一般的な回路解析において、図9の相互インダクタを解析可能とするために、図9の回路に高抵抗35を挿入した場合を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing a case where a high resistance 35 is inserted in the circuit of FIG. 9 so that the mutual inductor of FIG. 9 can be analyzed in general circuit analysis.

一般的に、SPICEなどの回路解析において、フローティング状態の回路素子の回路解析については、たとえば、図10に示すように、b−d間に回路動作に支障をきたさない程度の高抵抗35を仮想的に追加し、フローティング端子を無くして解析を行なう。この修正により、直流的に各端子の電位が定まるため、解析が可能となる
この相互インダクタをFDTD法による解析と結合するためには、更に、FDTDからの情報を受け取るために、回路素子を接続するFDTDのセルに対応して電流源とキャパシタを端子間に追加する必要がある。
In general, in circuit analysis such as SPICE, for circuit analysis of a circuit element in a floating state, for example, as shown in FIG. 10, a high resistance 35 that does not hinder circuit operation between b and d is virtually set. Added, and the analysis is performed without the floating terminal. This modification allows the potential of each terminal to be determined in a DC manner, allowing analysis. In order to combine this mutual inductor with the FDTD analysis, circuit elements are connected to receive information from the FDTD. It is necessary to add a current source and a capacitor between the terminals corresponding to the FDTD cell.

図12は、従来の電磁界回路連携解析法において、図10の高抵抗を付加した相互インダクタをFDTD法と結合するために、図9の回路の回路素子が配置された端子間に電流源とキャパシタを追加した場合を示す図である。   FIG. 12 shows a conventional electromagnetic field circuit cooperative analysis method in which a current source is connected between terminals where circuit elements of the circuit of FIG. 9 are arranged in order to couple the mutual inductor added with the high resistance of FIG. 10 with the FDTD method. It is a figure which shows the case where a capacitor is added.

図12を参照して、回路素子を接続するFDTDのセルに対応して電流源とキャパシタを端子間に追加について説明する。図9の回路の回路素子が配置された端子間に電流源とキャパシタを追加するには、a−b間に電流源32aとキャパシタ33aを追加し、c−d間に電流源32bとキャパシタ33bを追加する。更に、上記で追加した高抵抗35に対しても電流源32cとキャパシタ33cを追加する変更が必要となる。   Referring to FIG. 12, the addition of a current source and a capacitor between terminals corresponding to the FDTD cell connecting circuit elements will be described. In order to add a current source and a capacitor between terminals where circuit elements of the circuit of FIG. 9 are arranged, a current source 32a and a capacitor 33a are added between a and b, and a current source 32b and a capacitor 33b are added between cd and d. Add Furthermore, the high resistance 35 added above needs to be changed by adding the current source 32c and the capacitor 33c.

図12は、ネットリストを例示した表である。図12(A)は、図9に対応する表、図12(B)は、図10に対応する表、図12(C)は、図11に対応する表である。   FIG. 12 is a table illustrating a net list. 12A is a table corresponding to FIG. 9, FIG. 12B is a table corresponding to FIG. 10, and FIG. 12C is a table corresponding to FIG.

図12において、第1列は素子名、第2列は+端子のノード番号、第3列は−端子のノード番号、第4列は素子値などの情報を示している。高抵抗35を挿入した場合、図12(C)のように、インダクタに対応する電流源32a(I1)、電流源32b(I2)とキャパシタ33a(C1)、キャパシタ33b(C2)の挿入以外に、高抵抗35に対しても電流源32cとキャパシタ33cを記載することが必要になってくる。   In FIG. 12, the first column shows the element name, the second column shows the node number of the + terminal, the third column shows the node number of the-terminal, and the fourth column shows information such as the element value. When the high resistance 35 is inserted, as shown in FIG. 12C, besides the insertion of the current source 32a (I1), current source 32b (I2), capacitor 33a (C1), and capacitor 33b (C2) corresponding to the inductor. Therefore, it is necessary to describe the current source 32c and the capacitor 33c for the high resistance 35 as well.

これは、FDTD法では、セルの各辺上で電界および磁界が計算されるため、FDTD法と回路解析を連携して解析する場合には、たとえば、FDTDのセルの辺の磁界を電流に置き換えて、回路解析において前記電流を表現する電流源とセルの1辺に相当するキャパシタ付加した回路網について集中定数モデルで回路解析を行ない、回路解析の結果から得られる電圧値を、今度はセルの電界に置き換えてFDTD法のセルの電界に返すため、回路要素は、1つのセル内にあると仮定する必要があるからである。   This is because, in the FDTD method, an electric field and a magnetic field are calculated on each side of the cell. Therefore, when the FDTD method and circuit analysis are performed in combination, for example, the magnetic field on the side of the FDTD cell is replaced with a current. In the circuit analysis, a circuit analysis is performed with a lumped constant model for a circuit network including a current source expressing the current and a capacitor corresponding to one side of the cell, and the voltage value obtained from the result of the circuit analysis is This is because it is necessary to assume that the circuit element is in one cell in order to return to the electric field of the cell of the FDTD method instead of the electric field.

上述したように、フローティング状態のN端子回路素子の電磁界回路連携解析は、本来存在しない高抵抗に対して、更に電流源とキャパシタを追加する必要が有るため、ネットリストの変更が必要となるほか、電流源が増加した分計算量も増加し、計算時間を要していた。   As described above, the electromagnetic field circuit linkage analysis of the N-terminal circuit element in the floating state requires a current source and a capacitor to be added to a high resistance that does not exist originally, and thus the netlist must be changed. In addition, the amount of calculation increased as the current source increased, which required calculation time.

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、相互インダクタに対しても、その4端子がフローティングのまま回路解析を行なう電磁界回路連携解析プログラム、連携解析方法、および連携解析装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic field circuit linkage analysis program for performing circuit analysis while the four terminals of the mutual inductor are floating. It is to provide a linkage analysis method and a linkage analysis device.

本発明の1つの局面に従うと、演算処理部を有するコンピュータに電磁界回路連携解析を実行させるためのプログラムであって、演算処理部は、セル分割された解析対象となる領域において、領域の電界または磁界について第1の電磁界解析を行なうステップと、演算処理部は、セルが含む回路素子のネットリストによって表記された等価回路に対して、第1の電磁界解析を行なうステップにより与えられた電界または磁界の一方に基づき、電圧源または電流源の一方を設定し、回路解析を行なうステップとを備え、回路解析を行なうステップは、演算処理部が解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、演算処理部が、相互インダクタの対応する2端子を接続されているものとして解析するインダクタ回路解析ステップを含み、演算処理部は、回路解析の結果に基づき、回路素子を含むセルの電界または磁界の他方を算出し、領域の電界または磁界についての第2の電磁界解析を行なうステップと、演算処理部は、第1の電磁界解析を行なうステップと、回路解析を行なうステップと、第2の電磁界解析を行なうステップを、所定の条件が満たされるまで繰りかえすステップとをさらに備え、第1および第2の電磁界解析を行なうステップは、演算処理部が解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、演算処理部が接続されているものとした2端子間を開放して解析するインダクタ領域解析ステップを含む。   According to one aspect of the present invention, there is provided a program for causing a computer having an arithmetic processing unit to execute electromagnetic field circuit linkage analysis, wherein the arithmetic processing unit is configured to perform an electric field in a region in an analysis target region divided into cells. Alternatively, the first electromagnetic field analysis step for the magnetic field and the arithmetic processing unit are given by the first electromagnetic field analysis step for the equivalent circuit represented by the net list of the circuit elements included in the cell. A step of setting one of a voltage source or a current source based on one of an electric field or a magnetic field and performing circuit analysis, and the step of performing circuit analysis includes an inductively coupled mutual inductor included in the analysis target of the arithmetic processing unit When analyzing the operation of the inductor circuit, the arithmetic processing unit analyzes that the corresponding two terminals of the mutual inductor are connected An analysis step, the arithmetic processing unit calculates the other of the electric field or magnetic field of the cell including the circuit element based on the result of the circuit analysis, and performs a second electromagnetic field analysis on the electric field or magnetic field of the region; The arithmetic processing unit further includes a step of repeating the first electromagnetic field analysis step, the circuit analysis step, and the second electromagnetic field analysis step until a predetermined condition is satisfied. And the step of performing the second electromagnetic field analysis is performed between the two terminals to which the arithmetic processing unit is connected when the arithmetic processing unit analyzes the operation of the inductively coupled mutual inductor included in the analysis target. Inductor region analysis step for analyzing by opening.

好ましくは、回路解析を行なうステップは、セルが相互インダクタを含むときに、演算処理部が、相互インダクタに対応する2端子を仮想的に接続させるようにネットリストを変更するステップを含む。   Preferably, the step of performing the circuit analysis includes a step of changing the net list so that the arithmetic processing unit virtually connects two terminals corresponding to the mutual inductor when the cell includes the mutual inductor.

好ましくは、インダクタ回路解析ステップは、演算処理部が、仮想的に変更されたネットリストに基づいて、相互インダクタの端子間の電圧を解析するステップを含み、インダクタ領域解析ステップは、演算処理部が、接続されているものとした2端子間が開放されているものとして、電圧を解析するステップにおける解析結果に基づき、セルの電圧を電界に変換するステップを含む。   Preferably, the inductor circuit analyzing step includes a step in which the arithmetic processing unit analyzes a voltage between the terminals of the mutual inductor based on the virtually changed netlist, and the inductor region analyzing step is performed by the arithmetic processing unit. The step of converting the voltage of the cell into an electric field is included based on the analysis result in the step of analyzing the voltage, assuming that the two terminals that are connected are open.

好ましくは、コンピュータは、さらに記憶部を有し、解析対象となる領域は回路基板を含み、回路基板に配置された回路素子の等価回路は、CR要素と、誘導結合のないコイル要素と、誘導結合されたコイル要素を含み、タイムステップΔtが予め決められているときに、第1の電磁界解析を行なうステップは、演算処理部が、解析対象となる領域をセル分割し、電界と磁界を空間的に半セルずらして配置するステップと、演算処理部が、時刻tにおける領域の磁界を求めるステップと、演算処理部が、求めた磁界に基づき、回路素子を含むセルの電流を求めるステップを含み、回路解析を行なうステップは、セルに含まれる回路素子が誘導結合されたコイル要素の場合は、演算処理部は、誘導結合されたコイル要素の対応する2端子を仮想的に接続させるようにネットリストを変更するステップと、演算処理部が、電流を求めるステップで求められた電流に基づき、ネットリスト、または変更したネットリストに対して電流源を設定し、回路素子の2端子間の時刻t+1/2Δtにおける電圧を求めるステップと、演算処理部が、時刻tをt+1/2Δtに更新するステップとを含み、第2の電磁界解析を行なうステップは、演算処理部が、回路解析を行なうステップに基づき、回路素子を含むセルの電界を算出し、時刻t+1/2Δtにおける領域の電界を求めるステップと、演算処理部が、求めた電界と求めた磁界を記憶部に格納するステップと、演算処理部が、電磁界解析において時刻tをt+1/2Δtに更新するステップとを含む。   Preferably, the computer further includes a storage unit, the analysis target region includes a circuit board, and an equivalent circuit of the circuit element arranged on the circuit board includes a CR element, a coil element without inductive coupling, an induction When the time step Δt includes the coupled coil elements and the time step Δt is determined in advance, the step of performing the first electromagnetic field analysis is performed by the arithmetic processing unit dividing the region to be analyzed into cells and dividing the electric field and the magnetic field. A step of spatially shifting by half a cell, a step in which an arithmetic processing unit obtains a magnetic field in a region at time t, and a step in which the arithmetic processing unit obtains a current of a cell including a circuit element based on the obtained magnetic field. In the case where the circuit element included in the cell is an inductively coupled coil element, the arithmetic processing unit virtually includes two corresponding terminals of the inductively coupled coil element. And changing the netlist so as to connect to the network, and the arithmetic processing unit sets a current source for the netlist or the changed netlist based on the current obtained in the step of obtaining the current, and The step of obtaining the voltage at time t + 1 / 2Δt between the two terminals and the step of the arithmetic processing unit updating the time t to t + 1 / 2Δt, and the step of performing the second electromagnetic field analysis include: Based on the circuit analysis step, the electric field of the cell including the circuit element is calculated, the step of obtaining the electric field in the region at time t + 1 / 2Δt, and the arithmetic processing unit stores the obtained electric field and the obtained magnetic field in the storage unit. And a step in which the arithmetic processing unit updates the time t to t + 1 / 2Δt in the electromagnetic field analysis.

本発明の他の局面に従うと、上記電磁界回路連携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録媒体を提供する。   When the other situation of this invention is followed, the computer-readable recording medium which stored the said electromagnetic field circuit cooperation analysis program is provided.

本発明のさらに他の局面に従うと、電磁界回路連携解析装置であって、電磁界解析を行なう電磁界解析部を備え、電磁界解析部は、セル分割された解析対象となる領域において、領域の電界または磁界について第1の電磁界解析を行なう手段を含み、セルが含む回路素子のネットリストによって表記された等価回路に対して、第1の電磁界解析を行なう手段により与えられた電界または磁界の一方に基づき、電圧源または電流源の一方を設定し、回路解析を行なう回路解析部をさらに備え、回路解析部は、解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、相互インダクタの対応する2端子を接続されているものとして解析するインダクタ回路解析手段を含み、電磁界解析部と回路解析部とを制御する解析制御部とを備え、電磁界解析部は、回路解析部の結果に基づき、等価回路の存在するセルの電界または磁界の他方を算出し、領域の電界または磁界についての第2の電磁界解析を行なう手段と、解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、接続されているものとした2端子間を開放して、第1および第2の電磁界解析を実行させるインダクタ領域解析手段をさらに含んでおり、解析制御部は、第1の電磁界解析を行なう手段と、回路解析を行なう手段と、第2の電磁界解析を行なう手段とによる各解析を、所定の条件が満たされるまで繰りかえすように電磁界解析部と回路解析部とを制御する手段を含む。   According to still another aspect of the present invention, there is provided an electromagnetic field circuit linkage analyzing apparatus including an electromagnetic field analysis unit for performing electromagnetic field analysis, wherein the electromagnetic field analysis unit is a region divided into cells to be analyzed. Means for performing a first electromagnetic field analysis on the electric field or magnetic field of the electric field applied to the equivalent circuit represented by the net list of the circuit elements included in the cell. When the circuit analysis unit further analyzes the operation of the inductively coupled mutual inductor included in the analysis target by setting one of the voltage source or the current source based on one of the magnetic fields and performing circuit analysis. Including an inductor circuit analysis means for analyzing that the corresponding two terminals of the mutual inductor are connected, and an analysis control unit for controlling the electromagnetic field analysis unit and the circuit analysis unit; The electromagnetic field analysis unit calculates the other of the electric field or magnetic field of the cell in which the equivalent circuit exists based on the result of the circuit analysis unit, and performs a second electromagnetic field analysis on the electric field or magnetic field of the region; Inductor region analysis means for performing first and second electromagnetic field analysis by opening the two connected terminals when analyzing the operation of the inductively coupled mutual inductor included in the analysis target The analysis control unit satisfies the predetermined condition for each analysis by the means for performing the first electromagnetic field analysis, the means for performing the circuit analysis, and the means for performing the second electromagnetic field analysis. Means for controlling the electromagnetic field analysis unit and the circuit analysis unit so as to repeat.

本発明のさらに他の局面に従うと、電磁界回路連携解析方法であって、セル分割された解析対象となる領域において、領域の電界または磁界について第1の電磁界解析を行なうステップと、セルが含む回路素子のネットリストによって表記された等価回路に対して、電磁界解析を行なうステップにより与えられた電界または磁界の一方に基づき、電圧源または電流源の一方を設定し、回路解析を行なうステップとを備え、回路解析を行なうステップは、解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、相互インダクタの対応する2端子を接続されているものとして解析するインダクタ回路解析ステップを含み、回路解析の結果に基づき、等価回路の存在するセルの電界または磁界の他方を算出し、領域の電界または磁界についての第2の電磁界解析を行なうステップと、第1の電磁界解析を行なうステップと、回路解析を行なうステップと、第2の電磁界解析を行なうステップを、所定の条件が満たされるまで繰りかえすステップとをさらに備え、第1および第2の電磁界解析を行なうステップは、解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、接続されているものとした2端子間を開放して解析するインダクタ領域解析ステップを含む。   According to still another aspect of the present invention, there is provided an electromagnetic field circuit cooperative analysis method, comprising: performing a first electromagnetic field analysis on an electric field or a magnetic field of a region in a cell-divided analysis target region; A step of setting a voltage source or a current source and performing a circuit analysis based on one of an electric field or a magnetic field given by an electromagnetic field analysis step for an equivalent circuit represented by a net list of circuit elements including And the step of analyzing the circuit includes an inductor circuit analyzing step of analyzing that the corresponding two terminals of the mutual inductor are connected when analyzing the operation of the inductively coupled mutual inductor included in the analysis target. And calculate the other of the electric field or magnetic field of the cell in which the equivalent circuit exists based on the result of the circuit analysis. Performing a second electromagnetic field analysis step on the magnetic field, a first electromagnetic field analysis step, a circuit analysis step, and a second electromagnetic field analysis step until a predetermined condition is satisfied. The step of performing the first and second electromagnetic field analysis includes a step between two terminals that are assumed to be connected when analyzing the operation of the inductively coupled mutual inductor included in the analysis target. Inductor region analysis step for analyzing by opening.

本発明によれば、相互インダクタの端子間がフローティング状態のまま、抵抗や電流源の増加の少ない回路解析で扱えるため、電磁界回路連携解析の計算量を低減できる。また、抵抗を付加する場合に比べて、さらに生じていた回路解析のネットリスト変更の作業量を軽減できるため、電磁界回路連携解析の準備に要する処理時間を低減することができる。   According to the present invention, since the terminals of the mutual inductors are in a floating state and can be handled by circuit analysis with little increase in resistance and current source, it is possible to reduce the amount of calculation of electromagnetic field circuit linkage analysis. In addition, since the amount of work for changing the netlist of circuit analysis that has occurred can be reduced as compared with the case of adding a resistor, the processing time required for preparation for electromagnetic field circuit linkage analysis can be reduced.

以下、図面を参照しつつ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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described 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、本発明の電磁界回路連携解析プログラムや連携解析方法では、回路基板内の電界・磁界をFDTD法などの電磁界解析で、電気回路素子をSPICEなどの回路シミュレータで回路解析する際に、回路基板に含まれる共通電極を有さないN端子回路素子の端子間をフローティングのまま回路解析で扱う。したがって、共通電極を有するN端子回路素子を扱う場合に比べてさらに生じていた、回路解析のネットリスト変更および回路素子の追加を行うことなく電磁界回路連携解析することが出来る。   As will be apparent from the following description, in the electromagnetic field circuit cooperative analysis program and the cooperative analysis method of the present invention, the electric field and magnetic field in the circuit board are analyzed by electromagnetic field analysis such as the FDTD method, and the electric circuit element is a circuit such as SPICE. When the circuit analysis is performed by the simulator, the terminals of the N-terminal circuit element that does not have the common electrode included in the circuit board are handled by the circuit analysis while floating. Therefore, the electromagnetic field circuit linkage analysis can be performed without changing the netlist of the circuit analysis and adding the circuit element, which is further generated as compared with the case of handling the N-terminal circuit element having the common electrode.

(1.本発明のシステム構成)
図1は、本発明の連携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 computer 100 that executes the cooperation analysis program of the present invention.

図1において、連携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)118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 computer 100 for executing a program for cooperative analysis includes an optical disk drive 108 for reading information on an optical disk such as a CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) 118 and a flexible disk (Flexible Disk). , FD) 116, a computer main body 102 having an FD drive 106 for reading and writing information, a display 104 as a display device connected to the computer main body 102, and an input device also connected to the computer main body 102. A keyboard 110 and a mouse 112 are provided.

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などの光ディスクが装着される。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 computer 100. As shown in FIG.
As shown in FIG. 2, in addition to the optical disk drive 108 and the FD drive 106, the computer main body 102 constituting the computer 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 120 connected to the bus 105 and a ROM (Read Only). A memory 122 including a memory (RAM) and a random access memory (RAM), a direct access memory device such as a hard disk 124, and a communication interface 128 for exchanging data with the outside are included. An optical disk such as a CD-ROM 118 is loaded in the optical disk drive 108. An FD 116 is attached to the FD drive 106.

ハードディスク124内には、解析対象となる回路基板について、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等が格納された回路基板データ134と、時間領域の電磁界解析を行なう手法の一つであるFDTDを実行するプログラム135と、回路解析を実行するプログラム136などが格納される。ここで、たとえば、回路基板データについては、通信インターフェイス128を介して、外部のデータベースから供給されてもよい。また、各プログラムは、FD116、またはCD−ROM118等の記録媒体によって供給されてもよいし、他のコンピュータにより通信回線を経由して供給されてもよい。また、FDTDや回路解析の実行は、通信インターフェイス128を介して、外部のコンピュータに実行させ、その結果をハードディスク124に格納させてもよい。   In the hard disk 124, circuit board data 134 in which parameters representing the physical properties of the board such as the shape of the board, the dielectric constant of the board, etc. are stored for the circuit board to be analyzed, and electromagnetic analysis in the time domain A program 135 for executing FDTD which is one of the techniques for performing the above, a program 136 for executing circuit analysis, and the like are stored. Here, for example, the circuit board data may be supplied from an external database via the communication interface 128. Each program may be supplied by a recording medium such as the FD 116 or the CD-ROM 118, or may be supplied by another computer via a communication line. The execution of FDTD or circuit analysis may be executed by an external computer via the communication interface 128 and the result may be stored in the hard disk 124.

また、記憶装置、たとえば、ハードディスク124の記憶領域には、電磁界解析中の解析結果である電界値、磁界値を一時格納し、次のステップでそれらの値を更新するための電界値記憶領域137と、磁界値記憶領域138とが設けられる。   In addition, in a storage area of the storage device, for example, the hard disk 124, an electric field value storage area for temporarily storing electric field values and magnetic field values as analysis results during the electromagnetic field analysis, and updating those values in the next step. 137 and a magnetic field value storage area 138 are provided.

なお、ここでは、FDTDを実行するプログラム135と回路解析を実行するプログラム136を総称して、電磁界回路連携解析プログラムとしている。   Here, the program 135 for executing FDTD and the program 136 for executing circuit analysis are collectively referred to as an electromagnetic field circuit cooperation analysis program.

したがって、以下では、1つのコンピュータ装置内において、時間領域の電磁界解析と回路解析とが連携して実行されるものとして説明する。しかしながら、電磁界解析と回路解析とはそれぞれ別のコンピュータ装置で実行するものとして、この別々のコンピュータ装置間でデータを通信インターフェイス128を相互にやり取りして、連携解析を実行してもよい。   Therefore, in the following description, it is assumed that time domain electromagnetic field analysis and circuit analysis are executed in cooperation within one computer device. However, the electromagnetic field analysis and the circuit analysis may be executed by separate computer devices, and data may be exchanged between the separate computer devices via the communication interface 128 to perform the cooperative analysis.

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を実行するプログラム135や回路解析を実行するプログラム136に対応した処理を実行する。   The CPU 120 functioning as an arithmetic processing unit uses the memory 122 as a working memory to execute processing corresponding to the above-described program 135 for executing FDTD and the program 136 for executing circuit analysis.

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-ROM 118 may be another medium, such as a DVD-ROM (Digital Versatile Disc) or a memory card, as long as it can record information such as a program installed in the computer main body. In this case, the computer main body 102 is provided with a drive device that can read these media.

FDTDを実行するプログラム135や回路解析を実行するプログラム136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等の記録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等により記録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 program 135 for executing FDTD and the program 136 for executing circuit analysis are software executed by the CPU 120 as described above. Generally, such software is stored and distributed in a recording medium such as the CD-ROM 118 and the FD 116, read from the recording medium by the CD-ROM drive 108 or the FD drive 106, and temporarily stored in the hard disk 124. Alternatively, when the computer 100 is connected to the network, it is temporarily copied from the server on the network to the hard disk 124. Then, the data is further read from the hard disk 124 to the RAM in the memory 122 and executed by the CPU 120. In the case of network connection, the program may be directly loaded into the RAM and executed without being stored in the hard disk 124.

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、本発明の機能を実現するに当り本質的な部分は、FD116、CD−ROM118、ハードディスク124等の記録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, an essential part for realizing the functions of the present invention is software stored in a recording medium such as the FD 116, the CD-ROM 118, and the hard disk 124.

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電磁界回路連携解析が可能になる。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 electromagnetic field circuit linkage analysis is possible 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. 電磁界回路連携解析方法)
以下、本発明に係る電磁界回路連携解析の方法について説明する。
(2. Electromagnetic circuit linkage analysis method)
Hereinafter, an electromagnetic field circuit cooperation analysis method according to the present invention will be described.

(2.1 電磁界解析と回路解析との連携解析方法)
まず、電磁界解析を行なう手法の一つであるFDTD法について説明し、次いで連携解析するのに用いられる電流源法について説明する。
(2.1 Cooperative analysis method between electromagnetic field analysis and circuit analysis)
First, the FDTD method, which is one of methods for performing electromagnetic field analysis, will be described, and then the current source method used for cooperative analysis will be described.

FDTD法は、マクスウェルの電磁界方程式を差分化することによって数値計算する方法である。まず、解析領域を格子で分割し、格子の各辺の中心に電界、各面の中心に磁界を配置する、いわゆるYee格子という構造を取る。そして、マクスウェルの方程式を差分化すると、電界・磁界は、空間的に半セル、時間的に半タイムステップずらした位置に配置される。ここで、求めたい未知電界、未知磁界と隣接する1タイムステップ前の既知電界、既知磁界の間に働く関係式を電磁気学に基づくマクスウェル方程式から導くと次の式(1)および(2)のようになる。   The FDTD method is a numerical calculation method by differentiating Maxwell's electromagnetic field equation. First, an analysis region is divided by a lattice, and an electric field is arranged at the center of each side of the lattice, and a magnetic field is arranged at the center of each surface. Then, when Maxwell's equations are differentiated, the electric and magnetic fields are arranged at positions that are spatially shifted by half a cell and temporally by a half time step. Here, the following equations (1) and (2) can be obtained by deriving the unknown electric field to be obtained, the known electric field adjacent to the unknown magnetic field one time step before, and the relational expression that works between the known magnetic fields from the Maxwell equation based on electromagnetism. It becomes like this.

Figure 2007183878
Figure 2007183878

なお、式中で太字は、当該変数がベクトルであることを示す。
式(1)はnタイムステップの電界E(ベクトル)、式(2)は(n+1/2)タイムステップの磁界H(ベクトル)についての関係式である。ただし、Δt,μ,ε,σは、それぞれ、タイムステップ、透磁率、誘電率、導電率とする。
In the formula, bold indicates that the variable is a vector.
Equation (1) is an electric field E (vector) of n time steps, and equation (2) is a relational equation of magnetic field H (vector) of (n + 1/2) time steps. However, Δt, μ, ε, and σ are time step, magnetic permeability, dielectric constant, and conductivity, respectively.

これらをもとに未知電界、未知磁界をあるタイムステップΔtを単位に更新していくことで、解析領域全体の電磁界挙動を時間領域で求めることができる。   By updating the unknown electric field and unknown magnetic field in units of a certain time step Δt based on these, the electromagnetic field behavior of the entire analysis region can be obtained in the time domain.

このように、FDTD法では解析領域内の未知電界、未知磁界を陽解法により逐次的に計算することで解析対象の時間領域電磁界応答を解析できる。   As described above, in the FDTD method, the time domain electromagnetic field response to be analyzed can be analyzed by sequentially calculating the unknown electric field and the unknown magnetic field in the analysis region by the explicit method.

次に、本発明の電磁界回路連携解析用いられる、FDTD法と回路解析を直接結合する手法である電流源法について説明する。   Next, the current source method, which is a method for directly combining the FDTD method and circuit analysis, which is used in the electromagnetic field circuit cooperation analysis of the present invention will be described.

図3は、電流源法による連携解析の模式図である。図3(A)は、回路解析の対象となる回路素子を含むFDTDセルを示す図であり、図3(B)は、図3(A)のセルに対応する、電流源法の等価回路を示す図であり、図3(C)は、電流源法の概略的な処理の流れを示す図である。   FIG. 3 is a schematic diagram of cooperative analysis by the current source method. FIG. 3A is a diagram showing an FDTD cell including a circuit element to be subjected to circuit analysis, and FIG. 3B shows an equivalent circuit of the current source method corresponding to the cell of FIG. FIG. 3C is a diagram showing a schematic processing flow of the current source method.

図3を参照して、電流源法について説明する。図3(A)では、電界は実線で示される格子セルの辺に沿って、磁界は点線で示される格子セルの面の中心に垂直に割り当てられている。Δx,Δy,ΔzはFDTDセルの各辺の長さを示し、実線の格子セルと点線の格子セルは、1/2Δx,1/2Δy,1/2Δzずつ、ずれて配置されている。なお、矢印は電界および磁界の向きを表わしている。ここでは、電界のある辺abに、回路解析で動作解析する対象の回路素子が配置されているとする。   The current source method will be described with reference to FIG. In FIG. 3A, the electric field is assigned along the side of the lattice cell indicated by the solid line, and the magnetic field is assigned perpendicularly to the center of the surface of the lattice cell indicated by the dotted line. Δx, Δy, Δz indicate the length of each side of the FDTD cell, and the solid grid cell and the dotted grid cell are shifted from each other by 1 / 2Δx, 1 / 2Δy, 1 / 2Δz. The arrows indicate the directions of the electric field and magnetic field. Here, it is assumed that a circuit element to be subjected to operation analysis by circuit analysis is arranged on a side ab where an electric field is present.

図3(C)を参照して、電流源法の処理の流れを説明する。まず、FDTD法にてセルの磁界を計算する(ステップS300)。   With reference to FIG. 3C, the flow of processing in the current source method will be described. First, the magnetic field of the cell is calculated by the FDTD method (step S300).

そして、回路素子が含まれるセルにアンペアの法則を適用し、z成分について展開すると、以下の式(3)が得られる。   Then, by applying Ampere's law to the cell including the circuit element and expanding the z component, the following expression (3) is obtained.

Figure 2007183878
Figure 2007183878

ただし、JLは素子に流れる導電電流密度とする。
ここで、式(3)の左辺第1項のε(ΔxΔy)/Δzを等価的に平行平板コンデンサの容量Cとし、右辺をセルに流れる全電流Iとすると、式(3)は、以下の式(4)のように書き直すことが出来る。
However, J L is the density of the conductive current flowing through the element.
Here, assuming that ε (ΔxΔy) / Δz in the first term on the left side of Equation (3) is equivalently the capacitance C 0 of the parallel plate capacitor, and the right side is the total current I flowing through the cell, Equation (3) is (4) can be rewritten.

Figure 2007183878
Figure 2007183878

ただし、VLは回路素子両端の電圧、ILは回路素子に流れる全電流とする。
セルに流れる全電流Iは、アンペアの法則を用いて素子の周りの磁界を面31に沿って周回積分して求められるが、磁界は一定であるため、Iは定電流源と考えることができる。図3(B)に示すように、式(4)は、電流源32とコンデンサ33と回路網34を含む等価回路として考えられる。
Where V L is the voltage across the circuit element, and I L is the total current flowing through the circuit element.
The total current I flowing in the cell can be obtained by circular integration of the magnetic field around the element along the surface 31 using Ampere's law. However, since the magnetic field is constant, I can be considered as a constant current source. . As shown in FIG. 3B, equation (4) can be considered as an equivalent circuit including a current source 32, a capacitor 33, and a network 34.

再び図3(C)にもどって、FDTDで求めた磁界Hから電流Iを計算し、電流源値Iとして回路解析に渡す(ステップS302)ことで、回路解析によりVL、ILを求めることが出来る。そして、回路解析にてVLを求め、回路素子のセル辺の電界を計算するためVLをFDTD法に渡し(ステップS304)、ステップS306にて、電界Eが計算される。 Returning to FIG. 3C again, the current I is calculated from the magnetic field H obtained by FDTD, and passed to the circuit analysis as the current source value I (step S302), thereby obtaining V L and I L by the circuit analysis. I can do it. Then, a V L by a circuit analysis, passes the V L to calculate the electric field of the cell sides of the circuit elements in the FDTD method (step S304), in step S306, the electric field E is calculated.

以上のようにして、回路解析とFDTD法が直接結合されることになる。これにより、電磁界との結合は回路の入出力端子だけを考えて解析することができる。   As described above, the circuit analysis and the FDTD method are directly coupled. Thereby, the coupling with the electromagnetic field can be analyzed considering only the input / output terminals of the circuit.

なお、ここではアンペアの法則に基づいて定式化した電流源法を連携解析方法として示したが、ファラデーの法則に基礎をおく方法である電圧源法を用いてもよい。   Here, although the current source method formulated based on Ampere's law is shown as the cooperative analysis method, the voltage source method, which is a method based on Faraday's law, may be used.

(2.2 本発明の電磁界回路連携解析方法)
以下に、本発明の連携解析方法の概略を説明する。
(2.2 Electromagnetic Circuit Cooperative Analysis Method of the Present Invention)
Below, the outline | summary of the cooperation analysis method of this invention is demonstrated.

図4は、RC網を含めた回路基板の2次元電磁界モデルの例を示す図である。
図4を参照して、まず、本発明の電磁界回路連携解析が対象とする相互インダクタを含む回路基板のモデルについて説明する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a two-dimensional electromagnetic model of a circuit board including an RC network.
With reference to FIG. 4, first, a model of a circuit board including a mutual inductor, which is an object of electromagnetic field circuit cooperation analysis of the present invention will be described.

FDTD法にて電磁界解析するためには、回路基板をセルに分割し、電磁界モデルを作成する。図4は、回路基板1をセルに分割した、2次元電磁界モデルである。電磁界モデルでは、各セルに含まれる物質として、たとえば、金属、誘電体などが設定されている。図4のそれぞれのセルは、導体2、誘電体4、回路素子として抵抗6aやコンデンサ6bなどを含んでいる。また、a−b間のセル12にコイル52(図示せず)、c−d間のセル14にコイル54(図示せず)が含まれており、端子aと端子c、および端子bと端子dは直接つながっていない。また、基板1は、接地電極を示すグランド8と、電源10も含む。   In order to perform electromagnetic field analysis by the FDTD method, a circuit board is divided into cells and an electromagnetic field model is created. FIG. 4 is a two-dimensional electromagnetic field model in which the circuit board 1 is divided into cells. In the electromagnetic field model, for example, a metal, a dielectric, or the like is set as a substance contained in each cell. Each cell in FIG. 4 includes a conductor 2, a dielectric 4, and a resistor 6a and a capacitor 6b as circuit elements. Further, the coil 52 (not shown) is included in the cell 12 between a and b, and the coil 54 (not shown) is included in the cell 14 between cd, and the terminal a and terminal c, and the terminal b and terminal. d is not directly connected. The substrate 1 also includes a ground 8 indicating a ground electrode and a power supply 10.

図5は、誘導結合されたコイルの連携解析モデルの例を示す図である。図5(A)はFDTD法でメッシュ化した基板モデルを示す図であり、図5(B)は回路解析を行なう回路シミュレータでの等価回路を示す図であり、図5(C)は、図5(B)に対応するネットリストである。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a cooperative analysis model of inductively coupled coils. FIG. 5A is a diagram showing a substrate model meshed by the FDTD method, FIG. 5B is a diagram showing an equivalent circuit in a circuit simulator for performing circuit analysis, and FIG. 5 (B) is a netlist.

図5を参照して、図4の回路基板の、特に、コイル52,54を連携解析する方法の概略を説明する。   With reference to FIG. 5, an outline of a method for particularly analyzing the cooperation of the coils 52 and 54 of the circuit board of FIG. 4 will be described.

回路解析で動作解析する対象の、誘導結合されたコイル52,54は、図5(A)において、それぞれ、セル12の電界の配置されている辺abとセル14の電界が配置されている辺cdに配置されているとする。   The inductively coupled coils 52 and 54 whose operation is to be analyzed by circuit analysis are shown in FIG. 5A, respectively, the side ab where the electric field of the cell 12 is arranged and the side where the electric field of the cell 14 is arranged. It is assumed that it is arranged in cd.

電流源法による連携解析では、回路解析からFDTD法に与えるのは、a−b間とc−d間の電位差であり、これをもとにFDTD法ではセル辺abと辺cdの電界を計算する。しかしながら、FDTD法で電界を求めるには、a−b間とc−d間の電位差が与えられるだけで十分である。したがって、回路解析ではフローティング端子を仮想的につながっているものとした等価回路に対して回路解析し、FDTD法では上述の接続を開放して、電磁界解析を行なう。   In the cooperative analysis by the current source method, what is given to the FDTD method from the circuit analysis is a potential difference between ab and cd, and based on this, the electric field of the cell side ab and the side cd is calculated by the FDTD method. To do. However, in order to obtain an electric field by the FDTD method, it is sufficient to give a potential difference between ab and cd. Therefore, in the circuit analysis, an equivalent circuit in which floating terminals are virtually connected is analyzed, and in the FDTD method, the above-described connection is released to perform electromagnetic field analysis.

具体的には、以下のような方法をとる。図5(A)のように、FDTD法のモデルでは端子bと端子dは直接つながっていないが、回路解析するために、図5(B)のように、仮想的にb−d間をつなぎ、接地したとする等価回路を作成する。また、これに対応するようにネットリストを、図5(C)のように変更する。この等価回路に基づき、回路解析を行ない、求めた電圧差をFDTD法に与える。このとき、回路解析では端子bと端子dが接続されているため、端子b―d間の電位差は0であるが、FDTD法のモデルに反映するときには、端子b−d間を開放とし、回路解析で得られた電位差のうち、端子a−b間の電位差と、端子c−d間の電位差のみを基板上の電圧として設定し、端子b−d間、端子a−c間の電位差はFDTDで得られた値をそのまま用いて電磁界解析を行なう。   Specifically, the following method is taken. As shown in FIG. 5A, in the FDTD method model, the terminal b and the terminal d are not directly connected. However, in order to analyze the circuit, as shown in FIG. Create an equivalent circuit that is grounded. Further, the net list is changed as shown in FIG. Based on this equivalent circuit, circuit analysis is performed and the obtained voltage difference is given to the FDTD method. At this time, since the terminal b and the terminal d are connected in the circuit analysis, the potential difference between the terminals b and d is 0, but when reflected in the model of the FDTD method, the terminals b and d are opened, and the circuit Of the potential difference obtained by the analysis, only the potential difference between the terminals a and b and the potential difference between the terminals cd is set as a voltage on the substrate, and the potential difference between the terminals b and d and the terminals a and c is FDTD. The electromagnetic field analysis is performed using the values obtained in step 1 as they are.

以上、説明したように、電磁界回路連携解析においてフローティング状態の相互インダクタンスを解析する場合において、フローティングであるべき端子間を接続し接地した等価回路を作成して解析し、解析結果の中から特定の端子間の電位差だけをFDTD法へ受け渡す処理を行うことにより、相互インダクタを含めた回路基板の電磁界回路連携解析を行なうことが出来る。   As described above, when analyzing the mutual inductance in the floating state in the electromagnetic field circuit linkage analysis, create and analyze an equivalent circuit in which the terminals that should be floating are connected and grounded, and specify from the analysis results By performing the process of transferring only the potential difference between the terminals to the FDTD method, it is possible to perform the electromagnetic field circuit linkage analysis of the circuit board including the mutual inductor.

なお、電流源法による電磁界解析と回路解析の連携処理の流れは(2.1)で説明した通りである。   The flow of the cooperative processing between the electromagnetic field analysis and the circuit analysis by the current source method is as described in (2.1).

(3.コンピュータ100への実装)
以上の発明である連携解析方法は、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 cooperative analysis method according to the above 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3(C)で示した連携解析の処理の流れを具体的に示したフローチャートである。
The procedure is summarized below.
FIG. 6 is a flowchart specifically showing the flow of the cooperative analysis process shown in FIG.

図6を参照して、連携解析の処理の流れを説明する。なお、ステップS7100〜S7120は、FDTDを実行するプログラム135に、ステップS7200〜S7212は、回路解析を実行するプログラム136に従った処理である。   With reference to FIG. 6, the flow of the cooperative analysis process will be described. Steps S7100 to S7120 are processes according to the program 135 that executes FDTD, and steps S7200 to S7212 are processes according to the program 136 that executes circuit analysis.

また、図3(C)のステップS300はステップS7100〜S7102に、ステップS302はステップS7104〜7106に、ステップS304はステップS7200〜S7212に、ステップS306はステップS7108〜S7120に対応している。   3C corresponds to steps S7100 to S7102, step S302 corresponds to steps S7104 to 7106, step S304 corresponds to steps S7200 to S7212, and step S306 corresponds to steps S7108 to S7120.

FDTDの処理の流れについて説明する。
まず、CPU120は、ハードディスク124に格納されている回路基板データ134から解析条件を読み込む(ステップS7100)。解析条件とは、格子セルの寸法、FDTD解析のタイムステップ、回路解析のタイムステップ、解析時間、解析領域内の電界、磁界の初期値、回路素子の電流、電圧の初期値、解析領域内に配置されている誘電体、導体の座標値、回路素子のネットリスト、最大解析時刻Tmaxである。
The flow of FDTD processing will be described.
First, the CPU 120 reads analysis conditions from the circuit board data 134 stored in the hard disk 124 (step S7100). The analysis conditions include the size of the lattice cell, the time step of FDTD analysis, the time step of circuit analysis, the analysis time, the electric field in the analysis region, the initial value of the magnetic field, the current of the circuit element, the initial value of the voltage, and the analysis region. They are the dielectric, the coordinate value of the conductor, the net list of the circuit element, and the maximum analysis time Tmax.

さらに、CPU120は、解析時刻tをゼロにし、メモリ122に解析条件の解析領域サイズ、セルサイズ分の記憶領域を確保し、配置されている導体、誘電体情報をもとに解析領域セルの係数項計算を行なう(ステップS7101)。また、所定の電界、磁界初期値をもとに、電界、磁界値の設定を行なう。   Further, the CPU 120 sets the analysis time t to zero, secures a storage area corresponding to the analysis area size and cell size of the analysis condition in the memory 122, and analyzes the coefficients of the analysis area cell based on the arranged conductor and dielectric information. Term calculation is performed (step S7101). The electric field and magnetic field values are set based on predetermined electric field and magnetic field initial values.

続いて、CPU120は、解析領域セルの全磁界Hを計算し、更新する(ステップS7102)。ステップS7102で更新した磁界をもとに、CPU120は、回路素子を含むセル(以下、回路セルとする)の近傍の磁界Hを以下のアンペアの式(5)で電流値Iに変換する(ステップS7104)。   Subsequently, the CPU 120 calculates and updates the total magnetic field H of the analysis region cell (step S7102). Based on the magnetic field updated in step S7102, the CPU 120 converts the magnetic field H in the vicinity of the cell including the circuit element (hereinafter referred to as a circuit cell) into a current value I using the following amperage formula (5) (step S1102). S7104).

Figure 2007183878
Figure 2007183878

ここで、CPU120は、この電流値Iを回路解析のネットリストに付加する電流源値とする。   Here, the CPU 120 uses the current value I as a current source value to be added to the netlist for circuit analysis.

CPU120は、ステップS7104の電流源値を回路解析に与える(ステップS7106)。電流源値を受け取った回路解析の処理の流れは後述する。   The CPU 120 gives the current source value of step S7104 to the circuit analysis (step S7106). The process flow of the circuit analysis that has received the current source value will be described later.

ステップS7108では、CPU120は、現在の解析時刻tをFDTDタイムステップの半分進め、解析領域の全電界Eを計算し、更新する(ステップS7110)。   In step S7108, the CPU 120 advances the current analysis time t by half of the FDTD time step, and calculates and updates the total electric field E in the analysis region (step S7110).

次いで、CPU120は、回路解析で計算された電圧を受け取る(ステップS7112)。ただし、回路解析の対象が誘導結合されたコイルであった場合は電圧差値を受け取る。なお、まだ計算されていなければ、計算されるまで処理を中断する。   Next, the CPU 120 receives a voltage calculated by circuit analysis (step S7112). However, if the circuit analysis target is an inductively coupled coil, the voltage difference value is received. If it has not been calculated yet, the process is suspended until it is calculated.

ステップS7114では、CPU120は、回路解析から受け取った電圧値を以下の式(6)により、回路セルの電界値に変換する。   In step S7114, the CPU 120 converts the voltage value received from the circuit analysis into an electric field value of the circuit cell by the following equation (6).

Figure 2007183878
Figure 2007183878

ΔyはFDTDセルのY方向の長さである。なお、ここでは回路素子がY方向に配置されているとしたが、任意方向に配置することができる。   Δy is the length of the FDTD cell in the Y direction. Although the circuit elements are arranged in the Y direction here, they can be arranged in any direction.

そして、CPU120は、ステップS7114で求めた電圧値を電磁界解析領域の回路素子を挿入した場所の電界値とする(ステップS7116)。   Then, the CPU 120 sets the voltage value obtained in step S7114 as the electric field value at the place where the circuit element in the electromagnetic field analysis region is inserted (step S7116).

ステップS7118で、CPU120は、現在の解析時刻tをFDTDのタイムステップの半分進める。また、解析時刻tのときの解析領域の電界をハードディスク124内の電界値記憶領域137に、磁界情報をハードディスク124内の磁界値記憶領域138に格納する。   In step S7118, CPU 120 advances the current analysis time t by half of the time step of FDTD. Further, the electric field in the analysis area at the analysis time t is stored in the electric field value storage area 137 in the hard disk 124, and the magnetic field information is stored in the magnetic field value storage area 138 in the hard disk 124.

ステップS7120では、CPU120は、現在の解析時刻tと最大解析時刻Tmaxの比較を行なう。解析時刻tのほうが最大解析時刻Tmaxより小さければ(ステップS120にて、No)、ステップS7102に戻る。そうでなければ(ステップS7120にて、Yes)、解析に使用したメモリ122の記憶領域の開放を行ない、計算を終了する。   In step S7120, CPU 120 compares current analysis time t with maximum analysis time Tmax. If analysis time t is smaller than maximum analysis time Tmax (No in step S120), the process returns to step S7102. Otherwise (Yes in step S7120), the storage area of the memory 122 used for analysis is released, and the calculation is terminated.

次に、回路解析の処理の流れについて説明する。
まず、CPU120は、所定のネットリストをもとに、メモリ122に記憶領域を確保し、素子の結線情報をもとに電流源法による電流源とキャパシタを追加した回路行列を生成する(ステップS7200)。この際、素子が相互インダクタンスであれば、上述したように対応する2端子をつないだ回路行列を生成する。また、解析時刻をゼロに設定する。
Next, the flow of circuit analysis processing will be described.
First, the CPU 120 secures a storage area in the memory 122 based on a predetermined netlist, and generates a circuit matrix in which a current source and a capacitor are added by a current source method based on element connection information (step S7200). ). At this time, if the element is a mutual inductance, a circuit matrix in which the corresponding two terminals are connected as described above is generated. The analysis time is set to zero.

ステップS7202では、CPU120は、電磁界解析から電流源値を受け取る。なお、電流源値を受け取るまでは処理を中断する。   In step S7202, CPU 120 receives the current source value from the electromagnetic field analysis. The process is suspended until the current source value is received.

次いで、CPU120は、電流源値を、ステップS7202で受け取った電流源値に更新し(ステップS7204)、解析時刻がΔt(n−1/2)からΔt(n+1/2)までの回路解析を行ない、電圧を求める(ステップS7206)。   Next, the CPU 120 updates the current source value to the current source value received in step S7202 (step S7204), and performs circuit analysis from the analysis time Δt (n−1 / 2) to Δt (n + 1/2). The voltage is obtained (step S7206).

さらに、CPU120は、時刻Δt(n+1/2)での電圧値を電磁界解析に与える(ステップS7208)。ただし、回路解析の対象が相互インダクタンスであった場合は電圧差値を与える。また、CPU120は、ハードディスク124に、時刻Δt(n+1/2)での電流、電圧値を格納する。   Furthermore, CPU 120 gives the voltage value at time Δt (n + 1/2) to the electromagnetic field analysis (step S7208). However, when the object of circuit analysis is mutual inductance, a voltage difference value is given. In addition, the CPU 120 stores the current and voltage values at time Δt (n + 1/2) in the hard disk 124.

ステップS7210では、CPU120は、現在の解析時刻tを回路解析タイムステップ分進め、ハードディスク124に、解析時刻tと回路素子端子間の電圧または電圧差を格納する。   In step S7210, CPU 120 advances current analysis time t by a circuit analysis time step, and stores the voltage or voltage difference between analysis time t and circuit element terminals in hard disk 124.

そして、CPU120は、現在の解析時刻tと最大解析時刻Tmaxの比較を行なう(ステップS7212)。解析時刻tのほうが最大解析時刻Tmaxより小さければ(ステップS7212にて、No)、ステップS7202に戻る。そうでなければ(ステップS7212にて、Yes)、解析に使用したメモリ122の記憶領域の開放を行ない、計算を終了する。   Then, CPU 120 compares current analysis time t with maximum analysis time Tmax (step S7212). If analysis time t is smaller than maximum analysis time Tmax (No in step S7212), the process returns to step S7202. If not (Yes in step S7212), the storage area of the memory 122 used for analysis is released and the calculation is terminated.

以上のようにして、本発明では相互インダクタンスの回路を含めた電磁界回路連携解析を行なう。   As described above, in the present invention, the electromagnetic field circuit linkage analysis including the mutual inductance circuit is performed.

なお、以上の説明では、解析処理が最大解析時刻を越えることを条件として終了するものとして説明したが、解析処理の終了条件としては、他の条件、たとえば、電界および磁界が定常状態となってから所定時間経過した後との条件が満たされるか等を用いることもできる。   In the above description, the analysis process has been described as being completed on the condition that the maximum analysis time has been exceeded. However, as an analysis process termination condition, other conditions such as an electric field and a magnetic field are in a steady state. It is also possible to use whether or not a condition that a predetermined time has elapsed since the time is satisfied.

なお、電磁界解析や回路解析は、上述のように、CPU120がFDTDを実行するプログラム135や回路解析を実行するプログラム136に従って行なうが、通信インターフェイス128経由で接続される複数個のCPUに実行させ、その結果をコンピュータ100を解してやりとりさせるようにしてもよい。また、電磁界解析や回路解析は、単一のCPUを用いて解析してもよいが、解析領域を複数の領域に分割して複数個のCPUを用いて解析してもよい。   As described above, the electromagnetic field analysis and the circuit analysis are performed by the CPU 120 according to the program 135 for executing the FDTD and the program 136 for executing the circuit analysis, but are executed by a plurality of CPUs connected via the communication interface 128. The result may be exchanged through the computer 100. The electromagnetic field analysis and the circuit analysis may be analyzed using a single CPU, but the analysis area may be divided into a plurality of areas and analyzed using a plurality of CPUs.

(4.解析結果の例)
以下、本発明の手法を用いて誘導結合された2つのコイルを解析した結果の例を示す。
(4. Example of analysis results)
Hereinafter, an example of the result of analyzing two coils inductively coupled using the method of the present invention will be shown.

図7は、図4の端子aおよびcのポート入力波形を示す図である。
図8は、図4の端子bおよびdのポート出力波形を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing port input waveforms at terminals a and c in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing port output waveforms at terminals b and d in FIG.

図7および図8は、端子a,cに位相のずれた差動入力信号を入れ、端子b,dで補正されていることを示している。ここでは、点線のグラフは、本発明の電磁界回路連携解析プログラムによって求められた電圧値であり、実線のグラフは、SPICE単体で同じ設定で解析を行なった結果である。これにより、本発明の連携解析プログラムにおいて、誘導結合されたコイルの場合に入出力端子の電圧差によって解析を行なっても、コイルの解析が精度よく電磁界解析に組み込まれていることが分かる。   FIG. 7 and FIG. 8 show that differential input signals having a phase shift are input to the terminals a and c and are corrected at the terminals b and d. Here, the dotted line graph is a voltage value obtained by the electromagnetic field circuit cooperation analysis program of the present invention, and the solid line graph is a result of analyzing the SPICE alone with the same settings. As a result, in the cooperative analysis program of the present invention, it is understood that the analysis of the coil is accurately incorporated in the electromagnetic field analysis even if the analysis is performed based on the voltage difference between the input and output terminals in the case of the inductively coupled coil.

以上の説明により、本発明によれば、相互インダクタの端子間がフローティング状態のまま、抵抗や電流源の増加の少ない回路解析で扱えるため、電磁界回路連携解析の計算量を低減できる。また、抵抗を付加する場合に比べて、さらに生じていた回路解析のネットリスト変更の作業量を軽減できるため、電磁界回路連携解析の準備に要する処理時間を低減することができる。   As described above, according to the present invention, since the circuit between the terminals of the mutual inductor is in a floating state and can be handled by circuit analysis with little increase in resistance and current source, it is possible to reduce the calculation amount of electromagnetic field circuit linkage analysis. In addition, since the amount of work for changing the netlist of circuit analysis that has occurred can be reduced as compared with the case of adding a resistor, the processing time required for preparation for electromagnetic field circuit linkage analysis can be reduced.

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.

本発明の連携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。It is a conceptual diagram which shows an example of the computer 100 which performs the cooperation analysis program of this invention. 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。It is a figure which shows the structure of this computer 100 in a block diagram format. 電流源法による連携解析の模式図である。It is a schematic diagram of the cooperative analysis by the current source method. RC網を含めた回路基板の2次元電磁界モデルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the two-dimensional electromagnetic field model of a circuit board including RC network. 誘導結合されたコイルの連携解析モデルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the cooperation analysis model of the inductively coupled coil. 図3(C)で示した連携解析の処理の流れを具体的に示したフローチャートである。It is the flowchart which showed concretely the flow of the process of a cooperation analysis shown in FIG.3 (C). 図4の端子aおよびcのポート入力波形を示す図である。It is a figure which shows the port input waveform of the terminals a and c of FIG. 図4の端子bおよびdのポート出力波形を示す図である。It is a figure which shows the port output waveform of the terminals b and d of FIG. 相互インダクタの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a mutual inductor. 一般的な回路解析法において、図9の相互インダクタを解析可能とするために、図9の回路に高抵抗35を挿入した場合を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a case where a high resistance 35 is inserted in the circuit of FIG. 9 in order to enable analysis of the mutual inductor of FIG. 9 in a general circuit analysis method. 従来の電磁界回路連携解析法において、図10の高抵抗を付加した相互インダクタをFDTD法と結合するために、図9の回路の回路素子が配置された端子間に電流源とキャパシタを追加した場合を示す図である。In the conventional electromagnetic field circuit linkage analysis method, a current source and a capacitor are added between terminals where the circuit elements of the circuit of FIG. 9 are arranged in order to couple the mutual inductor added with the high resistance of FIG. 10 with the FDTD method. It is a figure which shows a case. ネットリストを例示した表である。It is the table | surface which illustrated the net list.

符号の説明Explanation of symbols

1 回路基板、2 導体、4 誘電体、6a 抵抗、8 グランド、10 電源、12,14 セル、31 磁界、32a,32b,32c 電流源、6b,33a,33b,33c コンデンサ、34 回路網、35 高抵抗、52,54 コイル、100 コンピュータ、102 コンピュータ本体、104 ディスプレイ、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、116 FD、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 回路基板データ、135 FDTDを実行するプログラム、136 回路解析を実行するプログラム、137 電界値記憶領域、138 磁界値記憶領域。   1 circuit board, 2 conductors, 4 dielectric, 6a resistance, 8 ground, 10 power supply, 12, 14 cells, 31 magnetic field, 32a, 32b, 32c current source, 6b, 33a, 33b, 33c capacitor, 34 circuit network, 35 High resistance, 52, 54 coil, 100 computer, 102 computer body, 104 display, 106 FD drive, 108 optical disk drive, 110 keyboard, 112 mouse, 116 FD, 118 CD-ROM, 120 CPU, 122 memory, 124 hard disk, 128 Communication interface, 134 circuit board data, 135 program for executing FDTD, 136 program for executing circuit analysis, 137 electric field value storage area, 138 magnetic field value storage area.

Claims (7)

演算処理部を有するコンピュータに電磁界回路連携解析を実行させるためのプログラムであって、
前記演算処理部は、セル分割された解析対象となる領域において、前記領域の電界または磁界について第1の電磁界解析を行なうステップと、
前記演算処理部は、前記セルが含む回路素子のネットリストによって表記された等価回路に対して、前記第1の電磁界解析を行なうステップにより与えられた電界または磁界の一方に基づき、電圧源または電流源の一方を設定し、回路解析を行なうステップとを備え、
前記回路解析を行なうステップは、前記演算処理部が前記解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、前記演算処理部が、前記相互インダクタの対応する2端子を接続されているものとして解析するインダクタ回路解析ステップを含み、
前記演算処理部は、前記回路解析の結果に基づき、前記回路素子を含む前記セルの電界または磁界の他方を算出し、前記領域の電界または磁界についての第2の電磁界解析を行なうステップと、
前記演算処理部は、前記第1の電磁界解析を行なうステップと、前記回路解析を行なうステップと、前記第2の電磁界解析を行なうステップを、所定の条件が満たされるまで繰りかえすステップとをさらに備え、
前記第1および第2の電磁界解析を行なうステップは、前記演算処理部が前記解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、前記演算処理部が前記接続されているものとした2端子間を開放して解析するインダクタ領域解析ステップを含む、解析処理をコンピュータに実行させるための電磁界回路連携解析プログラム。
A program for causing a computer having an arithmetic processing unit to execute electromagnetic field circuit linkage analysis,
The arithmetic processing unit performs a first electromagnetic field analysis on an electric field or a magnetic field of the region in a cell-divided region to be analyzed;
The arithmetic processing unit, based on one of the electric field or the magnetic field given by the step of performing the first electromagnetic field analysis on an equivalent circuit represented by a net list of circuit elements included in the cell, Setting one of the current sources and performing circuit analysis,
The step of performing the circuit analysis includes: when the arithmetic processing unit analyzes the operation of the inductively coupled mutual inductor included in the analysis target, the arithmetic processing unit is connected to the corresponding two terminals of the mutual inductor. Including an inductor circuit analysis step to analyze as
The arithmetic processing unit calculates the other of the electric field or magnetic field of the cell including the circuit element based on the result of the circuit analysis, and performs a second electromagnetic field analysis on the electric field or magnetic field of the region;
The arithmetic processing unit further includes the step of performing the first electromagnetic field analysis, the step of performing the circuit analysis, and the step of performing the second electromagnetic field analysis until a predetermined condition is satisfied. Prepared,
In the step of performing the first and second electromagnetic field analysis, the arithmetic processing unit is connected when the arithmetic processing unit analyzes the operation of the inductively coupled mutual inductor included in the analysis target. An electromagnetic field circuit linkage analysis program for causing a computer to execute analysis processing, including an inductor region analysis step for analyzing by opening between two terminals.
前記回路解析を行なうステップは、
前記セルが前記相互インダクタを含むときに、前記演算処理部が、前記相互インダクタに対応する2端子を仮想的に接続させるように前記ネットリストを変更するステップを含む、請求項1記載の電磁界回路連携解析プログラム。
The step of performing the circuit analysis includes:
The electromagnetic field according to claim 1, wherein when the cell includes the mutual inductor, the arithmetic processing unit includes a step of changing the netlist so as to virtually connect two terminals corresponding to the mutual inductor. Circuit linkage analysis program.
前記インダクタ回路解析ステップは、前記演算処理部が、仮想的に変更された前記ネットリストに基づいて、前記相互インダクタの端子間の電圧を解析するステップを含み、
前記インダクタ領域解析ステップは、前記演算処理部が、前記接続されているものとした2端子間が開放されているものとして、前記電圧を解析するステップにおける解析結果に基づき、前記セルの電圧を電界に変換するステップを含む、請求項2記載の電磁界回路連携解析プログラム。
The inductor circuit analyzing step includes a step in which the arithmetic processing unit analyzes a voltage between terminals of the mutual inductor based on the virtually changed netlist.
In the inductor region analyzing step, the voltage of the cell is changed to an electric field based on the analysis result in the step of analyzing the voltage, assuming that the arithmetic processing unit is open between the two terminals that are connected. The electromagnetic field circuit cooperation analysis program according to claim 2, further comprising a step of converting into an electromagnetic field circuit.
前記コンピュータは、さらに記憶部を有し、
前記解析対象となる領域は回路基板を含み、
前記回路基板に配置された回路素子の等価回路は、CR要素と、誘導結合のないコイル要素と、誘導結合されたコイル要素を含み、
タイムステップΔtが予め決められているときに、
前記第1の電磁界解析を行なうステップは、
前記演算処理部が、前記解析対象となる領域をセル分割し、電界と磁界を空間的に半セルずらして配置するステップと、
前記演算処理部が、時刻tにおける前記領域の磁界を求めるステップと、
前記演算処理部が、前記求めた磁界に基づき、前記回路素子を含む前記セルの電流を求めるステップを含み、
前記回路解析を行なうステップは、
前記セルに含まれる前記回路素子が前記誘導結合されたコイル要素の場合は、前記演算処理部は、前記誘導結合されたコイル要素の対応する2端子を仮想的に接続させるように前記ネットリストを変更するステップと、
前記演算処理部が、前記電流を求めるステップで求められた電流に基づき、前記ネットリスト、または前記変更したネットリストに対して電流源を設定し、前記回路素子の2端子間の前記時刻t+1/2Δtにおける電圧を求めるステップと、
前記演算処理部が、前記時刻tをt+1/2Δtに更新するステップとを含み、
前記第2の電磁界解析を行なうステップは、
前記演算処理部が、前記回路解析を行なうステップに基づき、前記回路素子を含むセルの電界を算出し、前記時刻t+1/2Δtにおける前記領域の電界を求めるステップと、
前記演算処理部が、前記求めた電界と前記求めた磁界を前記記憶部に格納するステップと、
前記演算処理部が、電磁界解析において前記時刻tをt+1/2Δtに更新するステップとを含む、請求項1記載の電磁界回路連携解析プログラム。
The computer further includes a storage unit,
The region to be analyzed includes a circuit board,
An equivalent circuit of circuit elements disposed on the circuit board includes a CR element, a coil element without inductive coupling, and an inductively coupled coil element,
When the time step Δt is predetermined,
The step of performing the first electromagnetic field analysis includes:
The arithmetic processing unit divides the region to be analyzed into cells and arranges the electric field and the magnetic field spatially shifted by a half cell; and
The arithmetic processing unit obtaining a magnetic field of the region at time t;
The arithmetic processing unit includes a step of obtaining a current of the cell including the circuit element based on the obtained magnetic field;
The step of performing the circuit analysis includes:
When the circuit element included in the cell is the inductively coupled coil element, the arithmetic processing unit displays the netlist so as to virtually connect two corresponding terminals of the inductively coupled coil element. Steps to change,
The arithmetic processing unit sets a current source for the netlist or the changed netlist based on the current obtained in the step of obtaining the current, and the time t + 1 / between the two terminals of the circuit element. Obtaining a voltage at 2Δt;
The arithmetic processing unit updates the time t to t + 1 / 2Δt,
The step of performing the second electromagnetic field analysis includes:
The arithmetic processing unit calculates an electric field of a cell including the circuit element based on the step of performing the circuit analysis, and obtains an electric field of the region at the time t + 1 / 2Δt;
The arithmetic processing unit storing the obtained electric field and the obtained magnetic field in the storage unit;
The electromagnetic circuit integration analysis program according to claim 1, wherein the arithmetic processing unit includes a step of updating the time t to t + 1 / 2Δt in electromagnetic field analysis.
請求項1記載の電磁界回路連携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録媒体。   A computer-readable recording medium storing the electromagnetic circuit cooperation analysis program according to claim 1. 電磁界回路連携解析装置であって、
電磁界解析を行なう電磁界解析部を備え、
前記電磁界解析部は、
セル分割された解析対象となる領域において、前記領域の電界または磁界について第1の電磁界解析を行なう手段を含み、
前記セルが含む回路素子のネットリストによって表記された等価回路に対して、前記第1の電磁界解析を行なう手段により与えられた電界または磁界の一方に基づき、電圧源または電流源の一方を設定し、回路解析を行なう回路解析部をさらに備え、
前記回路解析部は、
前記解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、前記相互インダクタの対応する2端子を接続されているものとして解析するインダクタ回路解析手段を含み、
前記電磁界解析部と前記回路解析部とを制御する解析制御部とを備え、
前記電磁界解析部は、
前記回路解析部の結果に基づき、前記等価回路の存在する前記セルの電界または磁界の他方を算出し、前記領域の電界または磁界についての第2の電磁界解析を行なう手段と、
前記解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、前記接続されているものとした2端子間を開放して、前記第1および第2の電磁界解析を実行させるインダクタ領域解析手段をさらに含んでおり、
前記解析制御部は、
前記第1の電磁界解析を行なう手段と、前記回路解析を行なう手段と、前記第2の電磁界解析を行なう手段とによる各解析を、所定の条件が満たされるまで繰りかえすように前記電磁界解析部と前記回路解析部とを制御する手段を含む、電磁界回路連携解析装置。
An electromagnetic field circuit linkage analysis device,
Equipped with an electromagnetic field analysis unit that performs electromagnetic field analysis,
The electromagnetic field analysis unit
Means for performing a first electromagnetic field analysis on the electric field or magnetic field of the region in the cell-divided region to be analyzed;
One of the voltage source and the current source is set based on one of the electric field or magnetic field given by the means for performing the first electromagnetic field analysis on the equivalent circuit represented by the net list of the circuit elements included in the cell. And a circuit analysis unit for performing circuit analysis,
The circuit analysis unit
When analyzing the operation of the inductively coupled mutual inductor included in the analysis target, including an inductor circuit analyzing means for analyzing that the corresponding two terminals of the mutual inductor are connected,
An analysis control unit that controls the electromagnetic field analysis unit and the circuit analysis unit;
The electromagnetic field analysis unit
Means for calculating the other of the electric field or magnetic field of the cell in which the equivalent circuit exists based on the result of the circuit analysis unit, and performing a second electromagnetic field analysis on the electric field or magnetic field of the region;
When analyzing the operation of the inductively coupled mutual inductor included in the analysis target, the inductor that opens the two terminals assumed to be connected and performs the first and second electromagnetic field analysis It further includes area analysis means,
The analysis control unit
The electromagnetic field analysis so that each analysis by the means for performing the first electromagnetic field analysis, the means for performing the circuit analysis, and the means for performing the second electromagnetic field analysis is repeated until a predetermined condition is satisfied. And an electromagnetic field circuit cooperation analyzing apparatus including means for controlling the circuit analyzing unit and the circuit analyzing unit.
セル分割された解析対象となる領域において、前記領域の電界または磁界について第1の電磁界解析を行なうステップと、
前記セルが含む回路素子のネットリストによって表記された等価回路に対して、前記電磁界解析を行なうステップにより与えられた電界または磁界の一方に基づき、電圧源または電流源の一方を設定し、回路解析を行なうステップとを備え、
前記回路解析を行なうステップは、前記解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、前記相互インダクタの対応する2端子を接続されているものとして解析するインダクタ回路解析ステップを含み、
前記回路解析の結果に基づき、前記等価回路の存在する前記セルの電界または磁界の他方を算出し、前記領域の電界または磁界についての第2の電磁界解析を行なうステップと、
前記第1の電磁界解析を行なうステップと、前記回路解析を行なうステップと、前記第2の電磁界解析を行なうステップを、所定の条件が満たされるまで繰りかえすステップとをさらに備え、
前記第1および第2の電磁界解析を行なうステップは、前記解析対象に含まれる誘導結合された相互インダクタの動作を解析する場合に、前記接続されているものとした2端子間を開放して解析するインダクタ領域解析ステップを含む、電磁界回路連携解析方法。
Performing a first electromagnetic field analysis on the electric field or magnetic field of the region in the cell-divided region to be analyzed;
One of a voltage source and a current source is set based on one of an electric field or a magnetic field given by the step of performing the electromagnetic field analysis on an equivalent circuit represented by a net list of circuit elements included in the cell, An analysis step,
The circuit analysis step includes an inductor circuit analysis step of analyzing that the corresponding two terminals of the mutual inductor are connected when analyzing the operation of the inductively coupled mutual inductor included in the analysis target. Including
Calculating the other of the electric field or magnetic field of the cell in which the equivalent circuit exists based on the result of the circuit analysis, and performing a second electromagnetic field analysis on the electric field or magnetic field of the region;
Further comprising the step of performing the first electromagnetic field analysis, the step of performing the circuit analysis, and the step of performing the second electromagnetic field analysis until a predetermined condition is satisfied,
In the step of performing the first and second electromagnetic field analysis, when analyzing the operation of the inductively coupled mutual inductor included in the analysis target, the two terminals that are connected are opened. An electromagnetic field circuit linkage analysis method including an inductor region analysis step for analysis.
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