JP2840894B2 - 回路シミュレーション装置 - Google Patents
回路シミュレーション装置Info
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Description
子の特性及び接続関係を入力データとして用いて回路動
作のシミュレーションを実行する回路シミュレーション
装置に関する。
のとしてカリフォルニア大学バークレイ校が開発したSP
ICE(Simulation Program for Integrated Circuit Emph
asis)があげられる。図1はSPICE に代表される従来の
回路シミュレーション装置の構成を示すブロック図であ
る。この装置において回路シミュレーションを行う場
合、トランジスタ, 抵抗, 容量等回路を構成する素子の
特性及び接続関係を入力データとして用いる。
段であり、キルヒホッフの法則,オームの法則等を前記
入力データに用いて下記(1) 式に示す回路解析の基本方
程式である非線形常微分方程式を生成する。
してtによる時間積分を行って、下記(2) 式に示す非線
形方程式を導く。
してニュートン法等行列解法を用いて下記(3) 式に示す
線形方程式を導く。
してLU分解等直接解法を用いて下記(4) 式に示す如く線
形方程式内変数値を求める処理を行う。この処理は後述
するように繰り返し行う。従って下記(4) 式におけるi
はこの処理の繰り返し回数を示す。また下記(4) 式にお
いて、
められた変数値が安定解か否かを、下記(5) 式を用いて
判断する。
i=1の場合は
が所定値以下であれば、
大きい場合は、線形方程式生成手段4によってニュート
ン法等行列解法を用いて前記非線形方程式から再度線形
方程式を生成すると、異なる線形方程式が生成されるの
で、安定解が求められるまで前述の処理を繰り返す。安
定判断手段9は、前述の処理を繰り返した回数を計数
し、所定回数を越えた場合は安定解を求められないと判
断して装置を停止させる。以上のような処理によって全
ての変数の安定解を決定する。
ション装置は以上のように構成されているので、大規模
回路のシミュレーションを実行する場合、例えばN個の
端子を備えた回路であれば、およそN2 元の連立一次方
程式が生成されて解析が実行されるため、回路規模が増
大すると生成される方程式及び解析時間が指数関数的に
増加するという問題があった。本発明はこのような問題
を解決するためになされたものであって、大規模回路を
分割して解析することにより、方程式の大規模化を抑制
して解析に要する時間を短縮するとともに、より高い確
率で安定解を導くことのできる回路シミュレーション装
置を得ることを目的とする。
レーション装置は、大規模回路を所定規模以下の回路に
分割し、分割した回路ごとに線形方程式を導いて解析を
行うとともに、各回路において求められた安定解に基づ
いて回路全体としての暫定的な解を計算して求め、計算
して求めた暫定的な解と各回路において求められた安定
解とを比較しながら回路全体としての安定解を求めるこ
とを特徴とする。また、分割した回路ごとに線形方程式
を導いて解析を行ったときに安定解が求められない回路
があれば、前記の大規模回路をさらに小さく分割して安
定解を求めることを特徴とする。
規模回路から非線形方程式を導いた後、該非線形方程式
を所定規模以下の大きさに分割し、分割した非線形方程
式から線形方程式を導いて解析を行うので、大規模回路
から導いた非線形方程式を分割せずに解析を行う場合と
比較すれば、解析に要する時間を短縮することができ
る。また、分割した非線形方程式から線形方程式を導い
て解析を行う処理を所定回数繰り返しても安定解が求め
られない場合は、大規模回路から導いた非線形方程式を
さらに小さく分割して解析を行うので、従来のように所
定回数を越えると処理を停止していた場合と比較すれ
ば、安定解を求めることのできる確率が高くなる。
いて説明する。図2は本発明に係る回路シミュレーショ
ン装置の構成を示すブロック図である。図において1は
非線形常微分方程式生成手段であり、トランジスタ,抵
抗,容量等、回路を構成する素子の特性及び接続関係を
入力データとして用いて、キルヒホッフの法則,オーム
の法則等により下記(1) 式に示す回路解析の基本方程式
である非線形常微分方程式を生成する。
してtによる時間積分を行って、下記(2) 式に示す非線
形方程式を導く。
に分割する場合、m×n行列の非線形方程式である前記
(2) 式を、下記(2a)式に示す如く(m/p)×(n/
q)行列の非線形方程式に分割し、p×q個の小行列を
生成する。下記(2a)式においてKは小行列を示す番号で
あり、K=1,2…p×qとなる。
によって生成された各小行列に対してニュートン法等行
列解法を用いて、下記(3a)式に示す線形方程式を導く。
してLU分解等直接解法を用いて、下記(4a)式に示す如く
線形方程式内変数値を求める処理を行う。この処理は後
述するように繰り返し行う。従って下記(4a)式における
iはこの処理の繰り返し回数を示す。また下記(4a)式に
おいて
く求められた変数値が安定解か否かを下記(5a)式を用い
て判断する。
i=1の場合は
が所定値以下であれば、
またDが所定値より大きい場合は、線形方程式生成手段
4によってニュートン法等行列解法を用いて前記非線形
方程式から再度線形方程式を生成すると、異なる線形方
程式が生成されるので、安定解が求められるまで前述の
処理を繰り返す。
繰り返した回数を計数し、所定回数を越えた場合は、線
形方程式解析手段5を一時停止させる。このように、あ
る小行列における線形方程式解析手段5が所定回数を越
えても安定解が求められなかったために一時停止した場
合、小行列未収束判断手段7は全小行列の線形方程式解
析手段5に信号を送って処理を中止させるとともに、回
路をさらに小さく分割するため、回路分割手段3へ分割
個数信号p′,q′(p′≧p,q′≧q)を与える。
m×n行列の非線形方程式を(m/p′)×(n/
q′)行列の非線形方程式に分割し、p′×q′個の小
行列を生成する。再分割によって小行列が生成された後
は、前述の処理と同様の処理によって各小行列における
安定解を求める。小行列未収束判断手段7は回路の再分
割を行った回数を計数し、所定回数を越えた場合は、安
定解は求められないと判断して装置を停止させる。
安定解が求められたならば、次に述べるような処理によ
って回路全体としての安定解を求める。前述の如く回路
分割手段3によって回路が分割されるときに、回路の分
割に伴ってノードも分割され、分割されたノードが各々
異なる小行列において解析されるため、ある変数ベクト
ル
こで各小行列における安定解を比較するためテーブル参
照安定解判断手段8は、線形方程式解析手段5によって
求められた各小行列における変数値を、各変数ごとに加
算し、その加算値を回路分割手段3によって生成された
テーブルに保持させるとともに、加算した変数値の数も
計数し、計数値を同一テーブルに保持させる。全ての変
数値を加算し終えたところでその加算値を計数値で割る
ことによって変数値の平均値を計算し、該平均値を前記
テーブルに保持させる。前記平均値を回路全体における
暫定解とみなし、各小行列における安定解が暫定解に対
して安定しているか否かを、下記(5b)式を用いて判断す
る。
において求められた安定解の平均値である。前記(5b)式
によって求められたDが所定値以下であれば、その小行
列における安定解
列における線形方程式解法手段5を一時停止させる。ま
たDが所定値より大きい場合は、線形方程式生成手段4
によってニュートン法等行列解法を用いて前記非線形方
程式から再度線形方程式を生成すると、異なる線形方程
式が生成されるので、安定解が求められるまで前述の処
理を繰り返す。ここで再び安定解が求められたならば、
前述と同様の処理によって回路全体における暫定解を再
計算する。
求められたならば、各小行列における安定解が暫定解に
対して安定しているか否かを前記(5b)式を用いて判断す
る。このとき再計算によって暫定解が変わるので、既に
暫定解に対して安定していると判断されて線形方程式解
法手段5が一時停止されている小行列の安定解について
も再度(5b)式を用いて判断する。全ての小行列における
安定解が回路全体における暫定解に対して安定している
と判断されるまで、前述の処理を繰り返す。
処理を繰り返した回数を計数し、所定回数を越えた場合
は、安定解は求められないと判断して装置を停止させ
る。全ての小行列における安定解が回路全体における暫
定解に対して安定していると判断されたとき、全ての小
行列における線形方程式解法手段5は一時停止状態とな
っていて、このときの暫定解を回路全体における安定解
と決定する。
路から非線形方程式を生成した後、回路分割によって回
路の規模を小さくしてから線形方程式を生成して解析を
行うので、解析に要する時間を抑制することができ、ま
た安定解が得られない場合は、回路をさらに小さく分割
して解析を行うので、安定解を求め得る確率が高くなる
など優れた効果を奏する。
ブロック図である。
を示すブロック図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 電子回路を構成する素子の特性及び各素
子の接続関係を入力データとして用いて回路動作のシミ
ュレーションを実行する装置において、前記入力データ
に基づいて回路解析の基本方程式である非線形常微分方
程式を生成する手段と、該非線形常微分方程式から非線
形方程式を導く手段と、該非線形方程式を所定規模の非
線形方程式に分割する手段と、分割された各非線形方程
式から線形方程式を導く手段と、各線形方程式を解析す
る手段と、各線形方程式を解析して求められた解が各線
形方程式における安定解であるか否かを判断する小行列
安定解判断手段と、該小行列安定解判断手段により安定
解であると判断された場合、該安定解に基づいて回路全
体としての安定解を求める手段と、前記小行列安定解判
断手段により安定解でないと判断された場合、安定解を
導くために前記非線形方程式をさらに小さく分割する手
段とを備えたことを特徴とする回路シミュレーション装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP272592A JP2840894B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 回路シミュレーション装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP272592A JP2840894B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 回路シミュレーション装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05189512A JPH05189512A (ja) | 1993-07-30 |
JP2840894B2 true JP2840894B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=11537291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP272592A Expired - Fee Related JP2840894B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 回路シミュレーション装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2840894B2 (ja) |
-
1992
- 1992-01-10 JP JP272592A patent/JP2840894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05189512A (ja) | 1993-07-30 |
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