JP2018005436A - 回路設計装置及びそれを用いた回路設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の設計資産を活用できるようにして設計効率を向上させる。【解決手段】回路設計装置を、回路を設計するための要求仕様を入力する要求仕様入力部と、既存の回路の設計情報を電子データ化する電子化モデル変換部と、電子化モデル変換部で電子データに変換された既存の回路の設計情報をナレッジＤＢ化して格納するナレッジＤＢ部と、回路に使用する部品の情報を格納する部品ＤＢ部と、要求仕様入力部から入力された要求仕様に基づいてナレッジＤＢ部に格納された既存の回路の設計情報をナレッジＤＢ化した情報と部品ＤＢ部に格納された回路に使用する部品の情報とを取得して入力された要求仕様を満たす回路を生成する回路生成部と、回路生成部で生成した要求仕様を満たす回路の情報をナレッジＤＢに送信するとともに要求仕様を満たす回路の情報を出力する生成回路出力部とを備えて構成した。【選択図】 図１

Description

本発明は、既存の回路資産を用いて回路を高効率に設計する回路設計装置及びそれを用いた回路設計方法に関する。

近年、マスカスタマイゼーション対応による多品種化と製品サイクルの短期化に伴い、回路設計・検証の短ＴＡＴ・高効率化が求められている。一方、回路設計者、特に熟練者の不足により上記ニーズに対応できない場合が発生している。そのため、高度な回路設計支援システムや設計自動化への要求は高まっている。

これに対して、設計支援システムに関する特開２００３−６２５０号公報（特許文献１）には、要約の解決手段の欄に、「設計仕様書設計ツール１４０と、試験仕様書設計ツール１５０と、各種プログラム言語ファイルのエディタとして機能し、設計仕様書設計ツール及び試験仕様書設計ツールとの間でデータのインポート及びエクスポートを行うソースコード作成ツール１８０と、プログラム言語ファイルとブロック図との相互変換を行うブロック図作成ツール１６０と、プログラム言語ファイルと波形との相互変換を行う波形作成ツール１７０を少なくとも含み、各ツールは、設計資産を階層化して視覚的に捉えることのできるツリービュー構造を採用し、設計手順を視覚的に管理でき、設計データを視覚的に作成／編集し得る。」と記載されている。

また、集積回路設計における設計資産を再利用するための方法に関する特開２００７−２２６８２４号公報（特許文献２）には、要約の解決手段の欄に、「インスタンス化されたコンポーネントは、「デリバラブル」と「属性」を含む。デリバラブルは、ファイル、ファイルのディレクトリ、ファイルのグループ、又は、ディレクトリのグループを含み、これらは、共通の機能を実行し、システムによって標準化された方式で特徴付けられる。属性は、コンポーネントバージョンを記述するメタデータを含む。設計ファイルをデリバラブルに抽象化することにより、システムは、あらゆるソースから来る様々な構造をもつ設計ファイルと連携し、これらの設計ファイルを、事前審査されたコンポーネントの効率的な再利用のための均一の様式で他の設計者が利用できるようにする。設計フローにおける作業はシステムで追跡される。システムは、通信アプリケーション、課題追跡アプリケーション、及び、監査証跡アプリケーションを含む。」と記載されている。

特開２００３−６２５０号公報 特開２００７−２２６８２４号公報

現在、ナレッジ・マネージメントシステムにより過去設計資産の活用で設計効率を向上する方法を開示されている。これらの方法は、設計ノウハウを共有するため、設計ナレッジを含む回路図や設計仕様書の管理ルールを決めて、設計者がアクセスしやすい方法・ツールとシステムを提供している。但し、一般的に回路図や設計仕様書から、元設計者の設計思想やその回路構成・パラメータを決定する根拠をどのぐらい理解できることは、設計者の能力やレベールにより大きく異なる。もし設計思想や最適化の根拠を十分に理解できないと、過去設計資産を再利用することがうまく行えず、設計効率が向上しないという課題がある。

例えば、図７Ａと図７Ｂはオペアンプを用いた簡単な増幅回路の二つ構成を示している。この二つ回路の主な機能は同じ反転増幅回路である。但し、なぜ同じあるいは類似機能を実現するのに図７Ａと図７Ｂのように違う回路構成が必要であるのか？図７Ｂにおいて図７Ａに対して増加している回路要素CcとR4の役割は何であるか？回路設計のベテランであれば、Ccが回路の帯域制限や容量性入力インピーダンスに対して安定性を強化する役割があり、R4が容量性出力負荷の場合には回路の安定性を改善する機能があることを分かり、実際の応用要求に応じて回路構成を選べる。

一方、回路設計の新人やベテランではない設計者の場合は上記の設計思想や回路要素の役割を理解せず、回路図と一緒にCcやR4の役割を明確に説明されないと、既存の上記回路構成を使用して新しい設計に再利用することは簡単にいかない。

ここで課題を簡単に説明するため、単純化した例を示しているが、実際の回路設計においては、これより複雑かつ膨大な量の設計知識がある。

このような複雑かつ膨大な量の設計知識に含まれる大量な設計思想や最適化の根拠など設計ナレッジを設計回路図と一緒に書類として残すことは、設計者に対して重い負担となり、実現性が薄い。さらに、文字や画像ファイル型の回路図を残しても、新しい設計者に対して大量の書類中から自分の設計に対して参考になりそうな資産を探すことは大変な作業であり、設計効率の向上に大きな障害となる。

よって、既存の設計資産を活用して設計効率を向上させるためには、既存回路の設計ナレッジの抽出における設計者の負担を少なくするとともに可視化すること、および、新しい仕様要求に対して回路構成・パラメータの変更・最適化調整を効率よく行えるようにすることが重要になる。

これに対して、特許文献１及び２の何れにも、設計者に大きな負担をかけることなく設計ナレッジを設計回路図と一緒に残し、新たな設計に際して参考になりそうな既存の資産を効率よく探しだせるようにすることについては配慮されていない。

本発明は、上記した従来技術の課題を解決して、既存の回路資産を高効率に活用できるようにして、与えられた回路仕様に対して最適な回路構成案を自動又は半自動生成できるようにし、設計・検証の短ＴＡＴ（Turn Around Time）・高効率化を実現する回路設計装置及びそれを用いた回路設計方法を提供するものである。

上記した課題を解決するために、本発明では、回路を設計するシステムを、回路を設計するための要求仕様を入力する要求仕様入力部と、既存の回路の設計情報を電子データ化する電子化モデル変換部と、電子化モデル変換部で電子データに変換された既存の回路の設計情報をナレッジデータベース化して格納するナレッジデータベース部と、回路に使用する部品の情報を格納する部品データベース部と、要求仕様入力部から入力された要求仕様に基づいてナレッジデータベース部に格納された既存の回路の設計情報をナレッジデータベース化した情報と部品データベース部に格納された回路に使用する部品の情報とを取得して入力された要求仕様を満たす回路を生成する回路生成部と、回路生成部で生成した要求仕様を満たす回路の情報をナレッジデータベースに送信するとともに要求仕様を満たす回路の情報を出力する生成回路出力部とを備えて構成した。

また、上記した課題を解決するために、本発明では、回路設計システムを用いて回路を設計する方法において、回路設計システムの要求仕様入力部から回路を設計するための要求仕様を入力し、回路設計システムの電子化モデル変換部で既存の回路の設計情報を電子データ化し、回路設計システムのナレッジデータベース部に電子化モデル変換部で電子データに変換された既存の回路の設計情報をナレッジデータベース化して格納し、回路設計システムの部品データベース部に既存の回路に使用する部品の情報を格納し、回路設計システムの回路生成部で要求仕様入力部から入力された要求仕様に基づいてナレッジデータベース部に格納された既存の回路の設計情報をナレッジデータベース化した情報と部品データベース部に格納された回路に使用する部品の情報とを取得して入力された要求仕様を満たす回路を生成し、回路設計システムの生成回路出力部から回路生成部で生成した要求仕様を満たす回路の情報をナレッジデータベースに送信するとともに要求仕様を満たす回路の情報を出力するようにした。

本発明によれば、既存の回路資産を高効率に活用できるようになり、与えられた回路仕様に対して最適な回路構成案を自動・半自動生成でき、設計・検証の短ＴＡＴ・高効率化を実現できる。

また、本発明によれば、既存の回路設計資産からナレッジＤＢを作成し、それを用いて最適な回路構成案を自動又は半自動で生成するので、設計者の習熟度に拘わらずに最適な回路構成案を生成することができる。

本発明の実施例１に係る回路設計システムの主な構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る回路設計システムの既存の回路設計資産の電子モデル化手段の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る設計ナレッジＤＢ生成手段の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る回路構成要素に関する設計ナレッジ抽出手段の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る既存回路設計資産電子化データベースの構築を示すイメージ図である。 本発明の実施例１に係る回路構成要素に関する設計ナレッジデータベースの構築を示すイメージ図である。 本発明の課題を説明する設計ナレッジを含む反転増幅回路の構成図である。 本発明の課題を説明する設計ナレッジを含む反転増幅回路の構成図で、オペアンプの出力端子と負荷との間に抵抗が存在している場合を示している。 本発明の実施例１に係る回路構成要素モジュールを説明する反転増幅回路の構成図である。 本発明の実施例１に係る回路構成要素モジュールを説明する反転増幅回路の構成図で、オペアンプの出力端子と負荷との間に抵抗が存在している場合を示している。 本発明の実施例１に係る回路構成要素モジュールを説明する反転増幅回路の構成図で、オペアンプの出力端子と負荷との間に抵抗が存在し、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に容量が存在している場合を示している。 本発明の実施例１に係る回路構成要素モジュールと対応する性能影響リストを説明するイメージ図である。 本発明の実施例１に係る回路構成案自動生成・最適化手段のイメージを示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る回路生成・最適化手段の多目的評価方法と評価関数を示す図である。 本発明の実施例１に係る回路設計システムを用いた回路設計方法の手順を示すフロー図である。 本発明の実施例２に回路設計システムの主な構成を示すブロック図である。

本発明は、従来回路資産を用いた回路の高効率設計と回路の自動設計方法とシステムに関して、書類や画像ファイル型の従来設計資産の電子モデル化手法と、設計思想・設計ナレッジの自動抽出やナレッジデータベース(以下、ナレッジＤＢと記載する)の高効率構築手法と、新しい設計仕様に満足する回路構成の自動生成と最適化手法を提供するものである。

すなわち本発明は、従来の文字や画像など人間しか読めない回路図・設計仕様書など回路設計資産をＰＣや計算機など機械が自動認識・処理できる形を変更する手段と、回路設計資産に含まれる設計思想・ナレッジを自動抽出・データベース化する手段と、ナレッジＤＢと多目的・多変数評価手法を用いて新しい設計仕様を満足する最適な回路構成・パラメータを自動選択・決定する手段を有する回路の高効率設計と回路の自動設計方法とその装置を提供するものである。

具体的には、まず従来の回路設計資産（回路図、設計仕様書等）をスキャンして、文書処理・画像パターン認識など手段とシンボル・部品ライブラリを用いてＰＣや計算機など機械が自動処理可能なネットリスト等電子モデルに変換する。

次に変換された電子モデル（ネットリスト）を用いて、回路の設計思想・ナレッジＤＢを構築する。ナレッジＤＢは基本的に二つ大きなデータベースを含む。一つは個別な既存回路設計と対応する主な機能・代表性能をグループ化された既存回路設計ナレッジデータベース（既存回路設計ナレッジＤＢ）。もう一つは、大量な既存回路設計に含まれる共通な回路構成要素モジュール（Ｃ，Ｒ，Ｌ，Ｔｒの組み合わせ）とこれらの要素モジュールの役割を含む回路要素モジュールナレッジデータベース（回路要素モジュールナレッジＤＢ）。

回路要素モジュールナレッジのデータベース化方法として、２種類ある。一つは、教科書や過去設計資料に記載された内容を人力でデータベース化する方法。もう一つは、自動抽出する方法である。

大量の既存回路設計資産の電子モデル（ネットリスト）から、類似回路構成の差別とその差別に対応する回路機能・性能の差別を同時抽出・対応関係つける。この対応関係から要素モジュールによる回路の機能・性能を影響する役割を纏め、回路設計思想・ナレッジとして抽出し、要素モジュールナレッジＤＢを構築する。

この構築した既存回路設計ナレッジＤＢと要素モジュールナレッジＤＢを用いて、回路の高効率設計あるいは自動設計システムを構築できる。与えられる要求仕様に対して、既存回路設計ナレッジＤＢから近い回路候補案を選択し、要素モジュールナレッジＤＢにより回路仕様を満足する回路構成要素を追加・修正する。生成した複数の回路候補案を多目的多変数評価関数と評価指標を用いて各回路候補案の性能を評価し、目標仕様の空間での距離が目標範囲内に収束するように選定・修正・評価・再修正のフローに繰り替えして最適な回路構成案を生成・選択する。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお実施の形態を説明するための全図において同一部には原則として同一符号を付しその繰り返しの説明は省略する。

図１乃至図９を用いて、本発明の第１の実施例における既存の回路資産を用いて高効率に回路を設計する回路設計方法とその装置について説明する。

［システム構成］
図１は、本実施例に係る既存の回路資産を用いて高効率に回路を設計する回路自動設計システム１００の全体の構成を示すブロック図である。本実施例による回路自動設計システム１００は、既存の回路設計資産から回路設計思想・設計ナレッジを自動抽出する機能と、既存の回路設計資産から抽出された既存回路設計資産データベース（回路設計資産ＤＢ）と回路要素モジュールナレッジＤＢを含む設計ナレッジＤＢと、この設計ナレッジＤＢを用いて要求仕様を満足する回路候補案を生成し、性能評価および回路構成を修正・最適化する機能を備える。

本回路自動設計システム１００は、要求仕様を解釈処理する要求仕様入力部１０、既存回路設計資産から構築したナレッジＤＢ３０、回路構成で使用可能な各メーカの回路部品を含む部品データベース（部品ＤＢと記す）４０、ナレッジＤＢ３０と部品ＤＢ４０を用いて要求仕様に対応する回路候補案の生成と回路構成・パラメータを最適化する回路生成・最適化手段２０、この回路生成・最適化手段２０で生成し最適化された回路を出力且つナレッジＤＢ３０を常時更新する生成回路出力部８０を有する構成である。

本回路自動設計システム１００は、更に、文字や文書などの設計書類とＰＤＦやその他画像形式で保存された回路図を含む既存回路設計資産５０、この既存回路設計資産５０をＰＣや計算機など機械が自動認識・処理可能なネットリストが代表する電子化モデルに変換する電子化モデル変換手段６０、この電子化モデル変換手段６０で変化されて電子化モデル化された既存回路設計ナレッジＤＢと要素モジュールナレッジＤＢや図示していないＣＡＤデータなどのすでに電子化されているナレッジＤＢを含む設計ナレッジを抽出してデータベースを生成するナレッジＤＢ生成手段７０も有する構成である。

［既存回路設計資産電子化モデル手段の構成］
図２は、既存回路設計資産を電子化する電子化モデル変換手段６０の構成を示す。
電子化モデル変換手段６０は、画像化手段６１、パターン認識・画像処理手段６２、電子化モデル生成手段６３、設計思想電子化手段６４を備えている。

既存回路設計資産５０が紙ベースの設計書類や回路図の形で存在する場合は、スキャンなどの画像化手段６１を用いて回路図をＰＤＦやその他画像形式の設計資産に変換し、パターン認識して画像化するパターン認識・画像処理手段６２で回路を構成する部品と配線接続とを認識する。回路部品の符号記述方法は設計者により異なるケースはよくあるので、回路部品を表示する符号の常用形を登録する部品符号データベース６０１も電子化モデル生成手段６３の必要な構成である。

パターン認識・画像処理手段６２で認識された回路図と部品のインターフェースを定義する各ピンの意味を記載する部品ＤＢ４０を用いてネットリストが代表的な電子化回路モデル６０２を生成する。並行して、設計仕様書など設計書類を文章認識・処理方法で既存回路の主な機能・性能などの設計思想やその他の設計思想を設計思想電子化手段６４で抽出して、電子化設計思想６０３を生成する。

生成された電子化回路モデル６０２と電子化設計思想６０３はナレッジＤＢ生成手段７０へ入力する。

［ナレッジＤＢ生成手段とナレッジＤＢの構成］
図３〜図６を用いて、ナレッジＤＢ３０を生成するナレッジＤＢ生成手段７０とナレッジＤＢ３０の構成イメージを説明する。

図３はナレッジＤＢ３０を生成する上で必要な入力データ、ナレッジＤＢ生成手段７０の構成と出力データを示す。
ナレッジＤＢ生成手段７０に必要な入力データは、図２に示した既存回路設計資産５０の電子化回路モデル（ネットリストなど）６０２と電子化設計思想６０３である。出力は既存設計資産電子化データベース（既存設計資産電子化ＤＢ）３１と回路要素モジュールナレッジＤＢ３２であり、この二つはナレッジＤＢ３０を構成する。

ナレッジＤＢ生成手段７０は既存回路の電子化回路モデル６０２と、対応する電子化設計思想６０３の電子化機能データおよび性能データをグループ化する既存設計電子化データベース（既存設計電子化ＤＢ）構築手段７１と、電子化回路モデル６０２および電子化設計思想６０３の機能・性能の電子化データから回路構成要素モジュールのナレッジデータを抽出する回路要素モジュールナレッジ抽出手段７２と、この回路要素モジュールナレッジ抽出手段７２で抽出されたナレッジデータをデータベースに構築する回路要素モジュールナレッジＤＢ構築手段７３を有する構成である。

既存設計資産電子化ＤＢ３１の構成イメージを図５に示す。
既存設計資産電子化ＤＢ３１の構成要素として、回路の詳細構成を示すネットリスト（netlist ＯＢＪ）、回路の主要機能を表す機能要素(Function ＯＢＪ)、回路の主要性能を表示する性能要素(Performance ＯＢＪ)、回路に含まれた要素モジュール（Elenment ＯＢＪ）、回路構成に使用する部品要素（Companet ＯＢＪ）を有する。

これらの要素は、それぞれのデータベースであるネットリストＯＢＪ：３０１、回路機能ＤＢ：３０２、回路性能ＤＢ：３０３、回路要素モジュールＤＢ：３２、部品ＤＢ：４０の要素とリンクされている。これら各ＤＢにリンクされた要素を有する一つの構造体データは一つの既存設計案件を表す。これら構造体の集合は既存設計資産電子化ＤＢ３１となる。

図４は回路要素モジュールナレッジ抽出手段７２の詳細構成を示す。
回路要素モジュールナレッジ抽出手段７２の入力は電子化回路モデル６０２、電子化設計思想６０３と、生成した既存設計資産電子化ＤＢ３１である。これらの入力された電子化回路モデル６０２、電子化設計思想６０３及び既存設計資産電子化ＤＢ３１から複数回路構成生成手段７０１で取得した複数類似回路構成に対して、例えば回路構成Ａ、回路構成Ｂと回路構成Ｃの構成上の差分(構成差分７０３)を回路構成差分抽出手段７０２で抽出する。

次に、回路構成差分抽出手段７０２で抽出した構成差分７０３を回路構成要素抽出手段７０４に入力し、回路構成要素抽出手段７０４で構成差分７０３から構成要素７０５を抽出する。

例えば、図８Ａ乃至図８Ｃに示す３個の反転増幅回路８１０，８２０，８３０において、構成要素の差異は、オペアンプ回路８１１と抵抗８１２，８１３を備えた回路構成Ａ：８１０と、オペアンプ回路８１１と抵抗８１２，８１３及び８１４を備えた回路構成Ｂ：８２０との差異が回路構成Ｂ：８２０の抵抗Ｒ４：８１４である。また、回路構成Ｂ：８２０と回路構成Ｃ：８３０の差異は回路構成Ｃ：８３０の容量Ｃｃ：８１５である。

抵抗Ｒ４：８１４がオペアンプ回路８１１の出力端子８１１２と負荷８２０の間に存在する“出力ダンピング抵抗”という要素モジュールが構成要素７０５として抽出される。また、容量Ｃｃ：８１５がオペアンプ回路８１１の反転入力端子８１１１と出力端子８１１２の間に接続する”帰還容量”という要素モジュールが構成要素７０５として抽出される。

並行して回路構成Ａ：８１０、回路構成Ｂ：８２０、回路構成Ｃ：８３０の性能を回路性能シミュレータ７０６で性能評価を行い、この性能評価の結果を回路性能差分抽出手段７０７に入力する。回路性能差分抽出手段７０７では入力した性能評価の結果の差異を性能差分７０８として抽出する。

同じように、入力された電子化回路モデル６０２、電子化設計思想６０３及び既存設計資産電子化ＤＢ３１の各回路構成に機能上の差分がもし存在すれば、回路機能差分抽出手段７０９で機能差分７１０を抽出する。

最後に、抽出された構成要素７０５、性能差分７０８、機能差分７１０を関連付け手段７１１で関連付け（リンク付け）し、回路を構成する回路要素モジュールに関するナレッジＤＢを構築する。

構築した回路要素モジュールに関するナレッジＤＢである回路要素モジュールナレッジＤＢ３２のイメージを図６で示す。

回路要素モジュールナレッジＤＢ３２は、個別の回路要素モジュールリスト３２０と、この回路要素モジュールリスト３２０にある各回路要素モジュールがそれぞれ対応する機能影響リスト表３２１と性能影響リスト表３２２がある。機能影響リスト表３２１が前記各回路要素モジュールが回路機能に対する影響の有無を表す。同じく性能影響リスト表３２２が前記各回路要素モジュールが回路性能に対する影響の有無と影響度を表す。

回路性能シミュレータ７０６で図８Ａ乃至図８Ｃに示した回路構成Ａ：８１０、回路構成Ｂ：８２０と回路構成Ｃ：８３０についてシミュレーションする。その結果を回路性能差分抽出手段７０７で処理することにより、回路構成Ａ：８１０、回路構成Ｂ：８２０又は回路構成Ｃ：８３０における回路要素モジュール“帰還容量”と“出力ダンピング抵抗”のあり/なしにより、回路性能の差を判定できる。

次に、関連付け手段７１１において、回路性能差分抽出手段７０７で判定した回路性能の差と対応する回路要素モジュールにリンク付けし、図９の例に示すように要素モジュール３３０１の役割を、項目３３１ごとに性能の影響３３２、影響度３３３、備考３３４を表３３０に示すようにまとめ，また要素モジュール３３０２の役割を、項目３４１ごとに性能の影響３４２、影響度３４３、備考３４４を表３４０に示すようにまとめることにより、可視化できる要素モジュールに関するナレッジＤＢを構築することができる。

［回路生成・最適化手段の構成イメージ］
最後は回路生成・最適化手段２０の構成及びデータの処理の流れを、図１０乃至図１２を用いて説明する。

回路生成・最適化手段２０は、図１０にそのブロック図を示すように、回路案選択・生成・修正部２１と多目的評価最優探索部２２と回路案最適化判断部２３を備えている。

回路案選択・生成・修正部２１は、要求仕様入力部１０から入力された要求仕様に対応して、この要求仕様に近い回路構成をナレッジＤＢ３０から複数選定し、この選定した回路構成に対して、新しい仕様に合わせて要素モジュールの構成や回路パレメータを修正する回路案選択・生成・修正２１１を行い、複数の回路候補案２１２を生成する。

多目的評価最優探索部２２は、生成された回路候補案の性能をシミュレーションで評価し、図１１に示すような多目的評価関数で評価を行う。

回路案最適化判断部２３は、多目的評価最優探索部２２で評価した結果から、要求使用を満足する最適な解が得られたかを判断する。最適な解が得られなかった場合には、回路案選択・生成・修正部２１で条件を変えて新たな複数の回路候補案を生成し、多目的評価最優探索部２２と回路案最適化判断部２３での処理を行うことを繰り返し行う。最適な解が得られた場合には、その結果を生成回路出力部８０へ出力する。

次に、回路生成・最適化手段２０における、処理のフローを、図１２に示すフロー図に基づいて説明する。

先ず、要求仕様入力部１０から、回路を生成する上での要求仕様を入力する（Ｓ１２０１）。この入力された要求仕様を受けて、回路生成・最適化手段２０の回路案選択・生成・修正部２１において、入力された要求仕様に近い回路構成をナレッジＤＢ３０から複数選定し（Ｓ１２０２）、この選定した回路構成に対応する部品の情報を部品ＤＢ４０から選定する(Ｓ１２０３)。

次に、回路案選択・生成・修正部２１において、要求仕様入力部１０から入力された要求仕様に合わせて、ナレッジＤＢ３０から選定した要素モジュールの構成や回路パラメータから回路案の生成や修正を繰り返し実行して(図１０の２１１)、複数の回路候補案(図１０の２１２)を生成する（Ｓ１２０４）。

次に、多目的評価最優探索部２２において、回路案選択・生成・修正部２１で生成した複数の回路候補案の性能をシミュレーションで評価し、多目的評価関数で評価を行う（Ｓ１２０５）。

多目的評価関数による評価方法について、図１１を用いて説明する。
先ず、複数の性能評価項目に対して、例えばノイズが性能項目１：２２４（Ｘ軸）、周波数帯域幅が性能項目２：２２５（Ｙ軸）、消費電力が性能項目３：２２６（Ｚ軸）の空間(この例では３次元空間)にプロットする。

次に、評価指標の目標値２２０（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）を中心として、各評価項目が目標値２２０から許容される距離内の空間範囲を、目標性能範囲を示す目標空間２２１として最適解を検索する（Ｓ１２０６）。

回路構成とパラメータの最適化は、
（ａ）仕様で要求する全評価項目を含む各回路案の性能結果であるＡ案性能２２２（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）、Ｂ案性能２２３(Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ)が目標空間に収まる、
（ｂ）目標空間に収まる回路構成やパラメータの解が複数存在する場合は、中心目標との空間ベクトル距離Ｅ(Ａ)，Ｅ(Ｂ)が最小化する解を最適な解とする。
前記ベクトル距離Ｅ(Ａ)，Ｅ(Ｂ)は、以下の（数１)を用いて求めることができる。

係数 kw，kφ，kn は、多目的評価関数における各性能評価項目の重み係数であり、回路の応用に応じたナレッジＤＢ３０の一部内容である。

次に、Ｓ１２０５における多項目評価に基づいて最適解探索の結果を評価し（Ｓ１２０７）、評価判定の結果、上記（ａ）と（ｂ）を満足できない場合（Ｓ１２０８でＮＯの場合）は、Ｓ１２０２に戻って、ナレッジＤＢ３０と部品ＤＢ４０を用いて再度回路パラメータの変更修正や部品の変更あるいは回路構成の修正を行い、（ａ）と（ｂ）の条件を満足できる回路案の解を見つかるまで回路案を生成・評価を繰り返し行う。

（ａ）と（ｂ）の条件を満足できる回路案の解が見つかった場合（Ｓ１２０８でＹＥＳの場合）、生成回路出力部８０にデータを送り、生成回路出力部８０は、最適化条件を満足する回路案と要求仕様セットでナレッジＤＢ３０に追加し、ナレッジＤＢ３０を更新・拡大する（Ｓ１２０９）。

最後に、生成回路出力部８０は、最適化条件を満足する回路構成とパラメータを出力して（Ｓ１２１０）一連の動作を終了する。

以上、本実施例によれば、既存の回路設計資産を高効率に活用でき、与えられた回路仕様に対して最適な回路構成案を自動又は半自動で生成でき、設計・検証の短ＴＡＴ・高効率化を実現できる。

また、本実施例によれば、既存の回路設計資産からナレッジＤＢを作成し、それを用いて最適な回路構成案を自動又は半自動で生成するので、設計者の習熟度に拘わらずに最適な回路構成案を生成することができる。

本発明の第２の実施例を、図１３を用いて説明する。
本実施例における回路自動設計システム１３００は、実施例１と同じように回路生成・最適化手段２０を備えている。本実施例における回路生成・最適化手段２０は、実施例１と同様に、既存の回路設計資産１５０から電子化モデル変換手段６０で電子化データに変換されて、ナレッジＤＢ生成手段７０で生成されてナレッジＤＢ１３０に蓄積された回路設計思想・設計ナレッジを自動抽出する機能と、ナレッジＤＢ１３０を用いて要求仕様を満足する回路候補案を生成、性能評価および回路構成を修正・最適化する機能を備える。

但し、本実施例におけるナレッジＤＢ１３０には、回路基板の設計に関する情報８１、回路基板の製造に関する情報８２、製造した回路基板の稼働状況に関する情報８３も含まれている。回路生成・最適化手段２０は、要求仕様を満足する回路候補案を生成、性能評価および回路構成を修正・最適化する場合に、このナレッジＤＢ１３０に蓄積された回路基板の設計・製造に関する設計思想・設計ナレッジも用いることができる。

さらに、本実施例に示す回路自動設計システム１３００は、上記した構成としたことにより、回路基板の設計に関する情報８１、回路基板の製造に関する情報８２、製造した基板回路の稼働状況に関する情報８３を更に用いることができるようになった。これにより、回路基板の層構成、部品配置、最適な配線など基板設計知識を含むナレッジＤＢ１３０を構築することができ、最適化された回路案を用いて回路基板を設計・製造時に前記ナレッジＤＢ１３０を用いて高効率化と自動化を図ることが可能になる。

また、回路基板の製造に関する情報８２として、回路基板製造時の部品バラつき情報、基板製造の誤差・寄生成分情報もナレッジデータベース化して、回路案の生成時とパラメータ調整時これらの回路基板の製造に関する情報８２を考慮して最適化することができる。さらに、製造した回路基板の稼働状況に関する情報８３として、図示していないリアルタイム情報取得センシング手段を用いて、回路基板が稼動時の状況・不具合問題を回収し、ナレッジＤＢ１３０に追加・更新することができる。これらの情報を、次の回路設計・基板設計製造時に利用することにより、全体回路システムの信頼性を向上させることが可能になる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

１０・・・要求仕様入力部 ２０・・・回路生成・最適化手段 ２１・・・回路案選択・生成・修正部 ２２・・・多目的評価最優探索部 ２３・・・回路案最適化判断部 ６０・・・電子化モデル変換手段 ６１・・・画像化手段 ６２・・・パターン認識・画像処理手段 ６３・・・電子化モデル生成手段 ６４・・・設計思想電子化手段 ７０・・・ナレッジＤＢ生成手段 ７１・・・既存設計電子化ＤＢ構築手段 ７２・・・回路要素モジュールナレッジ抽出手段 ７３・・・回路要素モジュールナレッジＤＢ構築手段 ７０１・・・複数回路構成生成手段 ７０２・・・回路構成差分抽出手段 ７０４・・・回路構成要素抽出手段 ７０６・・・回路性能シミュレータ ７０７・・・回路性能差分抽出手段 ７０９・・・回路機能差分抽出手段 ７１１・・・関連付け手段 ８０・・・生成回路出力部 １００，１３００・・・回路自動設計システム。

Claims (10)

1. 回路を設計する装置であって、
   回路を設計するための要求仕様を入力する要求仕様入力部と、
   既存の回路の設計情報を電子データ化する電子化モデル変換部と、
   前記電子化モデル変換部で電子データに変換された既存の回路の設計情報をナレッジデータベース化して格納するナレッジデータベース部と、
   回路に使用する部品の情報を格納する部品データベース部と、
   前記要求仕様入力部から入力された要求仕様に基づいて前記ナレッジデータベース部に格納された前記既存の回路の設計情報をナレッジデータベース化した情報と前記部品データベース部に格納された前記回路に使用する部品の情報とを取得して前記入力された要求仕様を満たす回路を生成する回路生成部と、
   前記回路生成部で生成した前記要求仕様を満たす回路の情報を前記ナレッジデータベースに送信するとともに前記要求仕様を満たす回路の情報を出力する生成回路出力部と
   を備えたことを特徴とする回路設計装置。
2. 請求項１記載の回路設計装置であって、前記電子化モデル変換部は、前記既存の回路の設計情報を電子データ化して前記回路の設計情報における部品と配線接続を認識する画像処理部と、前記画像処理部で認識した部品と配線接続の情報を処理してネットリストなどの電子化モデルを生成する電子化モデル生成部と、前記既存の回路の設計情報から前記既存の回路の主な機能と性能とを含む設計思想を抽出して電子データ化する設計思想電子化部とを備えていることを特徴とする回路設計装置。
3. 請求項２記載の回路設計装置であって、前記ナレッジデータベース部は、前記電子化モデル変換部の電子化モデル生成部で生成された前記電子化モデルと、前記電子化モデルに対応する前記設計思想電子化部で生成された電子データ化された設計思想に含まれる前記機能のデータと前記性能のデータとから回路を構成する要素のナレッジデータを抽出する回路要素モジュールナレッジデータ抽出部と、前記回路要素モジュールナレッジデータ抽出部で抽出したナレッジデータをデータベースに構築する回路要素モジュールナレッジデータベース構築部とを備えていることを特徴とする回路設計装置。
4. 請求項３記載の回路設計装置であって、前記回路要素モジュールナレッジデータ抽出部は、前記電子化モデル生成部で生成された電子化モデルと前記設計思想電子化部で電子データ化された設計思想とを用いて複数の回路構成を生成する複数回路構成生成部と、前記複数回路構成生成部で生成した複数の回路構成間の差分を抽出する回路構成差分抽出部と、前記回路構成差分抽出部で抽出した回路構成間の差分から回路構成要素を抽出する回路構成要素抽出部と、前記複数回路構成生成部で生成した複数の回路構成について回路性能をシミュレーションする回路性能シミュレータと、前記回路性能シミュレータでシミュレーションした回路性能の差分を抽出する回路性能差分抽出部と、前記複数回路構成生成部で生成した複数の回路構成の回路機能の差分を抽出する回路機能差分抽出部と、前記回路構成要素抽出部で抽出した回路構成要素と前記回路性能差分抽出部で抽出した回路性能の差分と前記回路機能差分抽出部で抽出した回路機能の差分とを関連付ける回路構成要素ナレッジデータベース構築手段とを備えていることを特徴とする回路設計装置。
5. 請求項１記載の回路設計装置であって、前記回路生成部は、前記要求仕様入力部から入力された要求仕様に基づいて前記ナレッジデータベース部に格納された前記既存の回路設計情報をナレッジデータベース化した情報と前記部品データベース部に格納された前記回路に使用する部品の情報とを取得して前記入力された要求仕様に近い複数の回路候補を選定する複数回路生成部と、前記複数回路生成部で生成した複数の回路候補について複数の性能を評価して目標性能に最も近い回路候補を探索する回路候補探索部と、前記回路候補探索部で探索した回路候補の性能を評価する探索結果評価部とを備えていることを特徴とする回路設計装置。
6. 回路設計装置を用いて回路を設計する方法であって、
   回路設計装置の要求仕様入力部から回路を設計するための要求仕様を入力し、
   前記回路設計装置の電子化モデル変換部で既存の回路の設計情報を電子データ化し、
   前記回路設計装置のナレッジデータベース部に前記電子化モデル変換部で電子データに変換された既存の回路の設計情報をナレッジデータベース化して格納し、
   前記回路設計装置の品データベース部に前記既存の回路に使用する部品の情報を格納し、
   前記回路設計装置の回路生成部で前記要求仕様入力部から入力された要求仕様に基づいて前記ナレッジデータベース部に格納された前記既存の回路の設計情報をナレッジデータベース化した情報と前記部品データベース部に格納された前記回路に使用する部品の情報とを取得して前記入力された要求仕様を満たす回路を生成し、
   前記回路設計装置の生成回路出力部から前記回路生成部で生成した前記要求仕様を満たす回路の情報を前記ナレッジデータベースに送信するとともに前記要求仕様を満たす回路の情報を出力する
   ことを特徴とする回路設計装置を用いた回路の設計方法。
7. 請求項６記載の回路設計装置を用いた回路の設計方法であって、前記電子化モデル変換部で前記既存の回路の設計情報を電子データ化することを、画像処理部で前記既存の回路の設計情報を電子データ化して前記回路の設計情報における部品と配線接続を認識し、電子化モデル生成部で前記画像処理部で認識した部品と配線接続の情報を処理してネットリストなどの電子化モデルを生成し、設計思想電子化部で前記既存の回路の設計情報から前記既存の回路の主な機能と性能とを含む設計思想を抽出して電子データ化することを特徴とする回路設計装置を用いた回路の設計方法。
8. 請求項７記載の回路設計装置を用いた回路の設計方法であって、前記ナレッジデータベース部でデータベースを構築することを、回路要素モジュールナレッジデータ抽出部において前記電子化モデル変換部の電子化モデル生成部で生成された前記電子化モデルと、前記電子化モデルに対応する前記設計思想電子化部で生成された電子データ化された設計思想に含まれる前記機能のデータと前記性能のデータとから回路を構成する要素のナレッジデータを抽出し、回路要素モジュールナレッジデータベース構築部で前記回路要素モジュールナレッジデータ抽出部で抽出したナレッジデータをデータベースに構築することにより行うことを特徴とする回路設計装置を用いた回路の設計方法。
9. 請求項８記載の回路設計装置を用いた回路の設計方法であって、前記回路要素モジュールナレッジデータ抽出部において前記電子化モデル変換部の電子化モデル生成部で生成された前記電子化モデルと、前記電子化モデルに対応する前記設計思想電子化部で生成された電子データ化された設計思想に含まれる前記機能のデータと前記性能のデータとから回路を構成する要素のナレッジデータを抽出することを、複数回路構成生成部において前記電子化モデル生成部で生成された電子化モデルと前記設計思想電子化部で電子データ化された設計思想とを用いて複数の回路構成を生成し、回路構成差分抽出部において前記複数回路構成生成部で生成した複数の回路構成間の差分を抽出し、回路構成要素抽出部において前記回路構成差分抽出部で抽出した回路構成間の差分から回路構成要素を抽出し、回路性能シミュレータで前記複数回路構成生成部で生成した複数の回路構成について回路性能をシミュレーションし、回路性能差分抽出部で前記回路性能シミュレータでシミュレーションした回路性能の差分を抽出し、回路機能差分抽出部で前記複数回路構成生成部で生成した複数の回路構成の回路機能の差分を抽出し、回路構成要素ナレッジデータベース構築手段で前記回路構成要素抽出部で抽出した回路構成要素と前記回路性能差分抽出部で抽出した回路性能の差分と前記回路機能差分抽出部で抽出した回路機能の差分とを関連付けることを特徴とする回路設計装置を用いた回路の設計方法。
10. 請求項６記載の回路設計装置を用いた回路の設計方法であって、前記回路生成部の複数回路生成部において、前記要求仕様入力部から入力された要求仕様に基づいて前記ナレッジデータベース部に格納された前記既存の回路設計情報をナレッジデータベース化した情報と前記部品データベース部に格納された前記回路に使用する部品の情報とを取得して前記入力された要求仕様に近い複数の回路候補を選定し、回路候補探索部で前記複数回路生成部で生成した複数の回路候補について複数の性能を評価して目標性能に最も近い回路候補を探索し、探索結果評価部で前記回路候補探索部で探索した回路候補の性能を評価することを特徴とする回路設計装置を用いた回路の設計方法。

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