JP4637799B2 - Electromagnetic circuit cooperation analysis program, recording medium storing electromagnetic circuit cooperation analysis program, and electromagnetic circuit cooperation analysis device - Google Patents

Electromagnetic circuit cooperation analysis program, recording medium storing electromagnetic circuit cooperation analysis program, and electromagnetic circuit cooperation analysis device Download PDF

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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に関する。   The present invention relates to a cooperative analysis that combines an electromagnetic field analysis method using a time domain finite difference method and a circuit analysis method using a transient electric circuit 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、それらに基づき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ことを繰り返して、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 method of electromagnetic field analysis as described above, divides the analysis region by a grid, and an unknown electromagnetic field at a grid point. Is to arrange. 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 them, the unknown electric field and magnetic field are converted into a certain time step. This is an analysis method for obtaining the entire electromagnetic field behavior by updating the value in units. According to this analysis method, the electric field and the magnetic field can be obtained alternately by repeatedly 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. it can.

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.

SPICE等の回路シミュレータでは、まず、解析対象となる回路の節点における電流/電圧値を変数とする。そして、回路素子間の接続情報及び回路素子のパラメータが記述されたネットリストに対し、修正節点解析法を適用することで、非線形連立微分方程式を導出する。さらに、これを時間領域における差分とニュートン反復法を用いて代数方程式に変換する。この代数方程式を解くことで、解析時刻における回路の電流/電圧値を求めることができる。その後、時間領域における差分の分だけ解析時刻を進め、上記計算を繰り返すことにより回路の電圧/電流の過渡状態を求める。   In a circuit simulator such as SPICE, first, a current / voltage value at a node of a circuit to be analyzed is used as a variable. Then, a nonlinear simultaneous differential equation is derived by applying the modified nodal analysis method to the net list in which the connection information between the circuit elements and the parameters of the circuit elements are described. Furthermore, this is converted into an algebraic equation using the difference in the time domain and the Newton iteration method. By solving this algebraic equation, the current / voltage value of the circuit at the time of analysis can be obtained. Thereafter, the analysis time is advanced by the difference in the time domain, and the above calculation is repeated to obtain the transient state of the voltage / current of the circuit.

非特許文献1では、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.

また、特許文献1では、上記の電流源法において、電流源として、一定値をとる電流源ではなく、FDTD法の磁界から算出した電流値から内挿および外挿することにより区分線形関数の電流源を与える方法が提案されている。これにより、非線形回路が接続されたときの精度改善を図っている。
特開2000−330973号公報 宇野亨、「FDTD法による電磁界およびアンテナ解析」、第1版、コロナ社、1998年。
In Patent Document 1, in the current source method described above, a current of a piecewise linear function is obtained by interpolating and extrapolating from a current value calculated from a magnetic field of the FDTD method, instead of a current source having a constant value as a current source. A method of providing a source has been proposed. This improves the accuracy when a non-linear circuit is connected.
JP 2000-330973 A Jun Uno, "Electromagnetic field and antenna analysis by FDTD method", 1st edition, Corona, 1998.

しかしながら、非特許文献1および特許文献1で開示されているいずれの方法においても、回路解析で電界を導出する時刻よりも1/2タイムステップ前までの電流値をもとに電流源の関数を定めている。このため、電流値が極値を取る時刻がFDTD法の磁界から算出される電流値が取る時刻から遅れてしまうという欠点があった。   However, in any of the methods disclosed in Non-Patent Document 1 and Patent Document 1, the function of the current source is calculated based on the current value up to ½ time step before the time when the electric field is derived by circuit analysis. It has established. For this reason, there is a drawback that the time when the current value takes the extreme value is delayed from the time taken by the current value calculated from the magnetic field of the FDTD method.

また、特許文献1で開示の方法では、回路解析の電流源関数の極値そのものがFDTD法の磁界から算出される電流値よりも大きくもしくは小さくなってしまうため、接続された回路素子によっては回路解析に悪影響を与えてしまうことがあった。   Further, in the method disclosed in Patent Document 1, the extreme value itself of the current source function for circuit analysis is larger or smaller than the current value calculated from the magnetic field of the FDTD method. The analysis could be adversely affected.

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、正確な解析を行なう電磁界回路連携解析プログラム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 that performs accurate analysis.

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、演算処理部が、複数のセルに分割された解析対象となる領域において、複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セル以外のセルの電界または磁界の一方について第1の電磁界解析を行なうステップと、演算処理部が、回路セルにおいて、現在の時刻を含む所定の期間における回路セルの電流値または電圧値の一方による補間式および電磁界解析における関係式を用いて現在の時刻での電源値を更新させながら、回路解析を行なうステップと、演算処理部が、第1の電磁界解析を行なうステップおよび回路解析を行なうステップの結果に基づき、セルの磁界または電界の他方について第2の電磁界解析を行なうステップと、演算処理部が、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とを、所定の条件が満たされるまで繰り返すステップとを備える。   According to one aspect of the present invention, there is provided a program for causing a computer having an arithmetic processing unit to execute electromagnetic field circuit linkage analysis, wherein the arithmetic processing unit is an analysis target divided into a plurality of cells. A step of performing a first electromagnetic field analysis on one of an electric field or a magnetic field of a cell other than the circuit cell in which the circuit element is inserted among the plurality of cells, and the arithmetic processing unit includes the current time in the circuit cell A step of performing circuit analysis while updating the power supply value at the current time using an interpolation formula based on one of the current value or voltage value of the circuit cell in a predetermined period and a relational formula in electromagnetic field analysis; Based on the results of the first electromagnetic field analysis step and the circuit analysis step, the second electromagnetic field analysis is performed for the other of the magnetic field or electric field of the cell. And a step in which the arithmetic processing unit repeats 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. Prepare.

好ましくは、電源値は電流源値であり、演算処理部が、複数のセルに分割された解析対象となる領域において、時刻t−1/2Δtまでの電界値および磁界値を求めるステップをさらに備え、第1の電磁界解析を行なうステップは、演算処理部が、複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セル以外のセルの時刻tでの電界値を求め、回路解析を行なうステップは、演算処理部が、回路セルにおいて、時刻t+1/2Δtでの電流値の推定値を初期化するステップと、演算処理部が、回路セルの電界値を求めるステップと、演算処理部が、回路セルの電流値を求めるステップとを含み、回路セルの電界値を求めるステップは、演算処理部が、回路セルにおいて、時刻t−1/2Δtでの磁界値から算出した電流値と推定値との補間式により、時刻tでの電流源の値を設定するステップと、演算処理部が、回路セルにおいて、設定された電流源の値に基づき回路解析を行なうことで、時刻tでの回路セルの電圧値を求めるステップと、演算処理部が、回路セルの電圧値から、時刻tにおける回路セルの電界値を求めるステップとを有し、回路セルの電流値を求めるステップは、時刻tでの電界値を回路セルと回路セルの近傍のセルとの間で成立する電磁界解析における関係式に代入して、回路セルにおける時刻t+1/2Δtでの電流値を求め、回路解析を行なうステップは、演算処理部が、回路セルの電流値を求めるステップで求めた電流値と推定値との差が所定の値より小さくなるまで、推定値を更新しながら、回路セルの電界値を求めるステップと回路セルの電流値を求めるステップとを繰り返すステップと、演算処理部が、推定値を更新しながら、回路セルの電界値を求めるステップと回路セルの電流値を求めるステップとを繰り返すステップの結果に基づき、時刻tでの回路セルの電界値を出力するステップとをさらに含み、第2の電磁界解析を行なうステップは、演算処理部が、時刻t+1/2Δtにおけるセルの磁界値を求め、演算処理部が、時刻tをt+Δtに更新するステップをさらに備える。   Preferably, the power supply value is a current source value, and the arithmetic processing unit further includes a step of obtaining an electric field value and a magnetic field value up to time t−1 / 2Δt in an analysis target region divided into a plurality of cells. The step of performing the first electromagnetic field analysis is a step in which the arithmetic processing unit obtains an electric field value at time t of a cell other than the circuit cell in which the circuit element is inserted among the plurality of cells, and performs the circuit analysis. The arithmetic processing unit initializes the estimated current value at time t + 1 / 2Δt in the circuit cell, the arithmetic processing unit obtains the electric field value of the circuit cell, and the arithmetic processing unit includes the circuit cell. The step of obtaining the electric field value of the circuit cell includes the step of interpolating between the current value calculated from the magnetic field value at time t−1 / 2Δt and the estimated value in the circuit cell by the arithmetic processing unit. By formula The step of setting the value of the current source at time t, and the arithmetic processing unit obtains the voltage value of the circuit cell at time t by performing circuit analysis based on the set value of the current source in the circuit cell. And a step in which the arithmetic processing unit obtains the electric field value of the circuit cell at time t from the voltage value of the circuit cell, and the step of obtaining the current value of the circuit cell calculates the electric field value at time t. And calculating the current value at time t + 1 / 2Δt in the circuit cell and substituting it into the relational expression in the electromagnetic field analysis established between the circuit cell and the cell in the vicinity of the circuit cell. The step of obtaining the electric field value of the circuit cell and the current value of the circuit cell are updated while updating the estimated value until the difference between the current value obtained in the step of obtaining the current value of the circuit cell and the estimated value becomes smaller than a predetermined value. Seeking The circuit at time t is based on the results of the step of repeating the step and the step of repeating the step of obtaining the electric field value of the circuit cell and the step of obtaining the current value of the circuit cell while the arithmetic processing unit updates the estimated value. A step of outputting the electric field value of the cell, and performing the second electromagnetic field analysis, wherein the arithmetic processing unit obtains the magnetic field value of the cell at time t + 1 / 2Δt, and the arithmetic processing unit sets time t to t + Δt. The method further comprises the step of updating to

好ましくは、初期化するステップは、演算処理部が、時刻t−1/2Δtまでの磁界値から算出した電流値を用いて推定値の初期値を設定し、推定値を更新しながら、回路セルの電界値を求めるステップと回路セルの電流値を求めるステップとを繰り返すステップは、演算処理部が、回路セルの電流値を求めるステップにより求められた電流値を推定値として更新する。   Preferably, in the initialization step, the arithmetic processing unit sets an initial value of the estimated value using the current value calculated from the magnetic field value until time t−1 / 2Δt, and updates the estimated value while the circuit cell is updated. In the step of repeating the step of obtaining the electric field value and the step of obtaining the current value of the circuit cell, the arithmetic processing unit updates the current value obtained in the step of obtaining the current value of the circuit cell as an estimated value.

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、電磁界解析と回路解析との連携解析を行なう電磁界回路連携解析装置であって、回路解析を行なう回路解析部を備え、回路解析部は、複数のセルに分割された解析対象となる領域において、複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セルにおいて、現在の時刻を含む所定の期間における回路セルの電流値または電圧値の一方による補間式および電磁界解析における関係式を用いて現在の時刻での電源値を更新させながら、回路解析を行なう手段を含み、電磁界解析を行なう電磁界解析部をさらに備え、電磁界解析部は、複数のセルのうち、回路セル以外のセルの電界または磁界の一方について第1の電磁界解析を行ない、第1の電磁界解析の結果を回路解析部に与える第1の手段と、第1の手段および回路解析部の結果に基づき、セルの磁界または電界の他方について第2の電磁界解析を行なう手段とを含み、第1の手段と、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を、所定の条件が満たされるまで繰り返す解析制御部とをさらに備える。   According to still another aspect of the present invention, there is provided an electromagnetic field circuit cooperation analysis device for performing a cooperation analysis between an electromagnetic field analysis and a circuit analysis, comprising a circuit analysis unit for performing a circuit analysis, wherein the circuit analysis unit includes a plurality of cells. In the region to be analyzed divided into two, in the circuit cell in which the circuit element is inserted among the plurality of cells, an interpolation formula by one of the current value or the voltage value of the circuit cell in a predetermined period including the current time and A means for performing circuit analysis while updating the power supply value at the current time using a relational expression in electromagnetic field analysis, further comprising an electromagnetic field analysis unit for performing electromagnetic field analysis, wherein the electromagnetic field analysis unit includes a plurality of electromagnetic field analysis units. A first means for performing a first electromagnetic field analysis on one of an electric field or a magnetic field of a cell other than the circuit cell among the cells, and giving a result of the first electromagnetic field analysis to the circuit analysis unit; Based on the result of the path analysis unit, including means for performing a second electromagnetic field analysis on the other of the magnetic field or electric field of the cell, performing the first means, the means for performing circuit analysis, and the second electromagnetic field analysis. And an analysis control unit that repeats the means until a predetermined condition is satisfied.

本発明のさらに他の局面に従うと、電磁界解析と回路解析との連携解析を行なう電磁界回路連携解析方法であって、複数のセルに分割された解析対象となる領域において、複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セル以外のセルの電界または磁界の一方について第1の電磁界解析を行なうステップと、回路セルにおいて、現在の時刻を含む所定の期間における回路セルの電流値または電圧値の一方による補間式および電磁界解析における関係式を用いて現在の時刻での電源値を更新させながら、回路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および回路解析を行なうステップの結果に基づき、セルの磁界または電界の他方について第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とを、所定の条件が満たされるまで繰り返すステップとを備える。   According to still another aspect of the present invention, there is provided an electromagnetic field circuit cooperative analysis method for performing cooperative analysis between electromagnetic field analysis and circuit analysis, wherein a plurality of cells are analyzed in a region to be analyzed divided into a plurality of cells. A step of performing a first electromagnetic field analysis on one of an electric field or a magnetic field of a cell other than the circuit cell in which the circuit element is inserted, and a current value of the circuit cell in a predetermined period including the current time in the circuit cell or A circuit analysis step, a first electromagnetic field analysis step, and a circuit analysis are performed while the power supply value at the current time is updated using the interpolation formula based on one of the voltage values and the relational expression in the electromagnetic field analysis. A step of performing a second electromagnetic field analysis on the other of the magnetic field or electric field of the cell based on the result of the step; a step of performing a first electromagnetic field analysis; Performing a analysis, and performing a second electromagnetic field analysis, and a step of repeating until a predetermined condition is satisfied.

本発明によれば、連続な電源関数による正確な解析を行なうことができる。これにより、特に、非線形の回路において回路解析の安定性、電磁界回路連携解析の精度を向上させることができる。   According to the present invention, an accurate analysis using a continuous power supply function can be performed. Thereby, the stability of circuit analysis and the accuracy of electromagnetic field circuit linkage analysis can be improved particularly in a non-linear circuit.

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では、回路基板を電磁界解析する際、連続な電源関数を設定し、正確な解析を行なうことができる。これにより、特に、非線形の回路において回路解析の安定性、電磁界回路連携解析の精度を向上させることができる。なお、以下の説明では電源関数として電流源関数を設定して説明するが、電圧源関数を設定しても同様に電磁界回路連携解析を実行することができる。   As will be apparent from the following description, in the electromagnetic field circuit linkage analysis program of the present invention, when performing electromagnetic field analysis of a circuit board, a continuous power supply function can be set and accurate analysis can be performed. Thereby, the stability of circuit analysis and the accuracy of electromagnetic field circuit linkage analysis can be improved particularly in a non-linear circuit. In the following description, the current source function is set as the power source function. However, even when the voltage source function is set, the electromagnetic field circuit cooperation analysis can be similarly executed.

(1. 本発明のシステム構成)
図1は、本発明に係る電磁界回路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 an electromagnetic field circuit cooperation analysis program according to the present invention.

図1を参照して、電磁界回路連携解析プログラムを実行するコンピュータ100について説明する。   A computer 100 that executes an electromagnetic field circuit cooperation analysis program will be described with reference to FIG.

コンピュータ100は、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。   The computer 100 includes a computer main body 102, a display 104 as a display device connected to the computer main body 102, and a keyboard 110 and a mouse 112 as input devices that are also connected to the computer main body 102.

コンピュータ本体102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」と呼ぶ)116に情報を読み書きするための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。   The computer main body 102 reads and writes information to and from an optical disk drive 108 and a flexible disk (hereinafter referred to as “FD”) 116 for reading information on an optical disk such as a CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) 118. In addition to the FD drive 106, a CPU (Central Processing Unit) 120 connected to the bus 105, a memory 122 including a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), and a direct access memory device, for example, 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、基板の誘電率等の物理的性質を表現するパラメータ、解析条件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134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 physical properties such as the shape of the board, the dielectric constant of the board, analysis conditions, etc. are stored for the circuit board to be analyzed, and the electromagnetic field in the time domain. A program 135 for executing FDTD, which is one of analysis methods, a program 136 for executing circuit analysis, and the like are stored. Here, for example, the circuit board data 134 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および磁界値記憶領域138、回路解析における内部状態を保存するための内部状態記憶領域139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, a magnetic field value storage area 138, and an internal state storage area 139 for storing the internal state in the circuit analysis 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.

図2は、CPU120の機能的構成を示すブロック図である。
図2を参照して、CPU120の機能的構成を説明する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the CPU 120.
The functional configuration of the CPU 120 will be described with reference to FIG.

CPU120は、FDTDを実行するプログラム135に従い電磁界解析を実行する電磁界解析部202と、回路解析を実行するプログラム136に従い回路解析を実行する回路解析部204とから構成される。   The CPU 120 includes an electromagnetic field analysis unit 202 that executes electromagnetic field analysis according to a program 135 that executes FDTD, and a circuit analysis unit 204 that executes circuit analysis according to a program 136 that executes circuit analysis.

電磁界解析部202は、回路基板データ134から、セルサイズ、タイムステップ、回路基板の媒質情報などを取得する。そして、これらに基づき、FDTD法を実行し、電界値や磁界値を電界値記憶領域137および磁界値記憶領域138に書き込む。   The electromagnetic field analysis unit 202 acquires the cell size, time step, medium information of the circuit board, and the like from the circuit board data 134. Based on these, the FDTD method is executed, and the electric field value and the magnetic field value are written in the electric field value storage area 137 and the magnetic field value storage area 138.

回路解析部204は、回路基板データ134から、ネットリストや回路素子の結線情報を取得し、回路行列を生成する。また、電磁界解析部202が導出した電界値に基づき、電流源値を設定し、回路解析を実行する。この回路解析の詳細については、後の(2.2)において説明する。回路解析の結果、求めた電界値を電界値記憶領域137に書き込む。また、回路解析をする際、内部状態を内部状態記憶領域139に書き込む。   The circuit analysis unit 204 acquires a net list and circuit element connection information from the circuit board data 134, and generates a circuit matrix. Further, based on the electric field value derived by the electromagnetic field analysis unit 202, a current source value is set and circuit analysis is executed. Details of this circuit analysis will be described later in (2.2). As a result of the circuit analysis, the obtained electric field value is written in the electric field value storage area 137. Further, when the circuit analysis is performed, the internal state is written into the internal state storage area 139.

ここで、図1に戻って、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。   Here, returning to FIG. 1, the CD-ROM 118 may be another medium, such as a DVD-ROM (Digital Versatile Disc), 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、光ディスクドライブ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. In general, such software is stored and distributed in a recording medium such as the CD-ROM 118 or the FD 116, read from the recording medium by the optical disk 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 shown in FIG. 1 and its operating principle 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 the software including such modules, and the software itself not including these modules and the recording medium recording 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)
(2.1)では、非特許文献1で示されているような、電磁界回路連携解析の方法について説明する。次いで、(2.2)において、本発明に係る連携解析方法について説明する。
(2. Electromagnetic circuit linkage analysis method)
In (2.1), a method of electromagnetic field circuit linkage analysis as shown in Non-Patent Document 1 will be described. Next, in (2.2), the cooperative 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解析手法の例として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 the methods for performing electromagnetic field analysis, will be described, and then the current source method will be described as an example of the analysis method used for cooperative analysis.

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)および式(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. When Maxwell's equations are differentiated, the electric and magnetic fields are arranged at positions that are spatially shifted by half cells and temporally by half time steps. Here, the following equation (1) and equation (2) are derived from the Maxwell equation based on electromagnetism: the unknown electric field to be obtained, the known electric field adjacent to the unknown magnetic field and the known electric field one time step before, and the relational expression acting between the known magnetic fields. become that way.

Figure 0004637799
Figure 0004637799

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、Δtem,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. Where Δt em , 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Δtem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 em based on these, the electromagnetic field behavior of the entire analysis area can be obtained in the time domain.

なお、FDTD法におけるタイムステップΔtemは、セルのサイズに対し、次の式(3)に示すCourant安定条件を満たす必要がある。 The time step Δt em in the FDTD method needs to satisfy the Courant stability condition shown in the following formula (3) with respect to the cell size.

Figure 0004637799
Figure 0004637799

ただし、cは光速、Δx,Δy,Δzはセルの各辺の長さを示す。
タイムステップΔtemが式(3)を満たさない場合は、算出された値が発散されてしまうことが一般に知られている。
Here, c represents the speed of light, and Δx, Δy, and Δz represent the length of each side of the cell.
It is generally known that when the time step Δt em does not satisfy the equation (3), the calculated value is diverged.

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、電磁界回路連携解析に用いられる、FDTD法と回路解析を直接結合する手法の一つである電流源法について説明する。   Next, the current source method, which is one of the methods for directly combining the FDTD method and the circuit analysis, used for electromagnetic field circuit linkage analysis 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、実線で示される格子セルの辺に沿って矢印の向きに電界が、点線で示される格子セルの辺に沿って矢印の向きに磁界が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。ここでは、電界の割り当てられた辺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, an electric field is assigned in the direction of the arrow along the side of the lattice cell indicated by the solid line, and a magnetic field is assigned in the direction of the arrow along the side 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. Here, it is assumed that a circuit element to be subjected to operation analysis by circuit analysis is arranged on the side ab to which the electric field is assigned.

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、回路素子の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(4)が得られる。さらに、式(4)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(4)は、式(5)のように書き直すことができる。 Then, by applying Ampere's law to the cell containing the circuit element and expanding the z component, the following equation (4) is obtained. Furthermore, when ε (ΔxΔy) / Δz in the first term on the left side of Equation (4) 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 (4) is It can be rewritten as in 5).

Figure 0004637799
Figure 0004637799

ただし、JLは素子に流れる導電電流密度、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。 Here, J L is a conduction current density flowing through the element, V L is a voltage across the circuit element, and I L is a total current flowing through the circuit element.

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。したがって、式(5)は、図3(B)に示すように、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。   The total current I flowing in the cell can be obtained by circularly integrating 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. . Therefore, equation (5) can be considered as an equivalent circuit including a current source 32, a capacitor 33, and a network 34 as shown in FIG.

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を求めることができる。そして、回路解析にてVLを求め、回路素子の含まれる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. Can do. Then, a V L by a circuit analysis, passes the V L to calculate the electric field of the cell edges included the circuit elements 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.

図4は、回路解析とFDTD法とのデータの流れを時系列的に示した図である。
図4を参照して、回路解析とFDTD法との間のデータの受け渡しについて説明する。なお、図4では、時刻(n−1)Δtemにおける電界強度En-1(ベクトル)および時刻(n−3/2)Δtemにおける磁界強度Hn-3/2(ベクトル)が既知であるとする。
FIG. 4 is a diagram showing the data flow of the circuit analysis and the FDTD method in time series.
With reference to FIG. 4, the data transfer between the circuit analysis and the FDTD method will be described. In FIG. 4, the time (n-1) field strength at Δt em E n-1 (vector) and the time (n-3/2) the magnetic field strength in the Δt em H n-3/2 ( vector) is known Suppose there is.

時刻(n−1/2)Δtemにおける磁界強度Hn-1/2(ベクトル)は、既知であるEn-1、Hn-3/2を式(2)に代入し求めることができる。 The magnetic field strength H n−1 / 2 (vector) at time (n−1 / 2) Δt em can be obtained by substituting E n−1 and H n−3 / 2 which are already known into the equation (2). .

しかしながら、時刻nΔtemにおける電界強度Enは、回路素子を含むセル(以下、「回路セル」と呼ぶ)と含まないセルで算出方法が異なる。 However, the electric field strength E n at time n.DELTA.t em, the cell including a circuit element (hereinafter, referred to as "circuit cell") calculation method in a cell that does not contain a different.

回路素子を含まないセルに関しては、式(1)にEn-1およびHn-1/2を代入することにより求める。 A cell that does not include a circuit element is obtained by substituting E n−1 and H n−1 / 2 into equation (1).

回路セルに関しては、次のようにして算出する。図3(B)の等価回路において、コンデンサ33の初期電圧値をVn-1=E n-1Δz、また、等価電流源を一定値In-1/2=Δx・Δy・∇×Hn-1/2とする。そして、時刻(n−1)ΔtemからnΔtemまでの時間刻み幅を十分細かく取って回路シミュレーションを行なう。 The circuit cell is calculated as follows. In the equivalent circuit of FIG. 3B, the initial voltage value of the capacitor 33 is V n−1 = E z n−1 Δz, and the equivalent current source is a constant value I n−1 / 2 = Δx · Δy · ∇ × Let H n-1 / 2 . Then, a circuit simulation is performed with a sufficiently small time interval from time (n−1) Δt em to nΔt em .

時刻nΔtemにおける回路素子の電圧値Vnは、回路セルの電界強度Eに変換されてFDTD法へと引き渡される。 Voltage value V n of the circuit element at time n.DELTA.t em is delivered is converted into the electric field strength E n of the circuit cell to the FDTD method.

時刻(n+1/2)Δtemでは、磁界強度Hn+1/2は、回路解析により求めた電圧から変換されたEn、およびFDTD法により求めたHn-1/2を、式(2)に代入して求めることができる。 At time (n + 1/2) Δt em , the magnetic field strength H n + 1/2 is obtained by converting E n converted from the voltage obtained by circuit analysis and H n−1 / 2 obtained by the FDTD method into the equation (2). It can be obtained by substitution.

以上のようにしてΔtem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 Δt em in units as described above, the electromagnetic field behavior of the entire analysis region can be obtained in the time domain.

なお、電圧源法においても、同様にFDTD法で求めた電界から電圧源値を求め、FDTD法で磁界を求める時刻における電流値をSPICE等の回路シミュレータにより解析し、磁界に変換してFDTD法に渡して解析を進めることができる。   Similarly, in the voltage source method, the voltage source value is obtained from the electric field obtained by the FDTD method, the current value at the time of obtaining the magnetic field by the FDTD method is analyzed by a circuit simulator such as SPICE, and converted into a magnetic field to be converted into the FDTD method. To pass the analysis.

(2.2 本発明の電磁界解析連携方法)
上述したように、非特許文献1で開示されている方法では、時刻nΔtemの回路セルの電界を導出するのに、時刻(n−1/2)Δtemまでの電流値に基づいて一定値をとる電流源を定めていた。本発明では、時刻(n−1/2)Δtemから(n+1/2)Δtemまでの電流源関数in(t)を、FDTD法において、時刻(n−1/2)Δtemの磁界値より算出された電流値In-1/2と、時刻(n+1/2)Δtemの磁界値により算出される電流値In+1/2とを用いた補間式により表わす。ここでは、例として次の式(6)のような線形関数として定義する。
(2.2 Electromagnetic field analysis cooperation method of the present invention)
As described above, in the method disclosed in Non-Patent Document 1, in order to derive the electric field of the circuit cell at time nΔt em , a constant value is obtained based on the current value up to time (n−1 / 2) Δt em. The current source that takes In the present invention, the current source function i n (t) from time (n−1 / 2) Δt em to (n + 1/2) Δt em is expressed as a magnetic field at time (n−1 / 2) Δt em in the FDTD method. This is expressed by an interpolation formula using a current value I n−1 / 2 calculated from the value and a current value I n + 1/2 calculated from the magnetic field value at time (n + 1/2) Δt em . Here, it defines as a linear function like the following formula | equation (6) as an example.

Figure 0004637799
Figure 0004637799

ただし、(n−1/2)Δtem<t≦(n+1/2)Δtemとする。
ここで、In-1/2に関しては、時刻nΔtemにおいて、すでにFDTD法で計算済みの磁界値から求められる値であるが、In+1/2に関しては、計算中の時刻nΔtemよりもさらに1/2Δtemだけ進んだ時刻における磁界値から求める値である。このため、In+1/2の値を定めることはできない。そこで、FDTD法の計算式からIn+1/2の満たすべき関係式を求める。以下では、具体例を挙げて説明する。
However, (n−1 / 2) Δt em <t ≦ (n + 1/2) Δt em .
Here, I n−1 / 2 is a value obtained from the magnetic field value already calculated by the FDTD method at time nΔt em , but I n + 1/2 is calculated from time nΔt em being calculated. Is a value obtained from the magnetic field value at a time further advanced by ½Δt em . For this reason, the value of I n + 1/2 cannot be determined. Therefore, obtaining the relationship to be satisfied by I n + 1/2 from a calculation of the FDTD method. Hereinafter, a specific example will be described.

電界セルE(i,j,k)の位置に回路素子が埋め込まれている場合を考える。このとき、時刻nΔtemの電界値E (i,j,k)を回路解析により求めることを考える。電界値E (i,j,k)の位置での式(6)の電流源関数i(t)をiy(i,j,k) n(t)とする。すると、式(6)は、次のような式(7)で表わすことができる。 Consider a case where a circuit element is embedded at the position of the electric field cell E y (i, j, k). At this time, it is considered that the electric field value E y n (i, j, k) at time nΔt em is obtained by circuit analysis. Let the current source function i n (t) of the equation (6) at the position of the electric field value E y n (i, j, k) be i y (i, j, k) n (t). Then, the equation (6) can be expressed by the following equation (7).

Figure 0004637799
Figure 0004637799

ただし、(n−1/2)Δtem<t≦(n+1/2)Δtemとする。
また、電界値E n(i,j,k)の位置での電流源法により定式化した回路方程式はFDTD法から見ると、次の式(8)のような内部状態を持つブラックボックスな関数として表わすことができる。
However, (n−1 / 2) Δt em <t ≦ (n + 1/2) Δt em .
In addition, the circuit equation formulated by the current source method at the position of the electric field value E y n (i, j, k) is a black box having an internal state as in the following equation (8) when viewed from the FDTD method. It can be expressed as a function.

Figure 0004637799
Figure 0004637799

図5は、セルの磁界変数の配置を示す図である。
図5に示すように、電流値I n+1/2(i,j,k)は、回路セルの近傍の磁界値を用いて以下のアンペアの式(9)で表わすことができる。
FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of the magnetic field variables of the cell.
As shown in FIG. 5, the current value I y n + 1/2 (i, j, k) can be expressed by the following ampere equation (9) using the magnetic field value near the circuit cell.

Figure 0004637799
Figure 0004637799

ここで、磁界値H n+1/2(i,j,k−1)は、FDTD法において次の式(10)で算出される。 Here, the magnetic field value H x n + 1/2 (i, j, k−1) is calculated by the following equation (10) in the FDTD method.

Figure 0004637799
Figure 0004637799

ただし、C1hx(i,j,k-1)、C2hx(i,j,k-1)は、x方向磁界成分位置(i,j,k−1)における媒質やセルサイズ、タイムステップΔtemなどによって定まる定数である。 However, C1 hx (i, j, k-1) and C2 hx (i, j, k-1) are the medium, cell size and time step Δt at the x-direction magnetic field component position (i, j, k-1). It is a constant determined by em etc.

同様に、磁界値H n+1/2(i,j,k)、H n+1/2(i−1,j,k)、H n+1/2(i,j,k)は、FDTD法において式(2)より、次の式(11)、(12)、(13)から算出される。 Similarly, the magnetic field values H x n + 1/2 (i, j, k), H z n + 1/2 (i-1, j, k), H z n + 1/2 (i, j, k) ) Is calculated from the following equations (11), (12), and (13) from the equation (2) in the FDTD method.

Figure 0004637799
Figure 0004637799

したがって、I n+1/2(i,j,k)は、回路セルの近傍の磁界値を用いたアンペアの式に対し、FDTD法において未知磁界と隣接する半タイムステップ前の既知磁界、および1タイムステップ前の既知磁界の間に働く関係式を代入して導出される式により表わすことができる。具体的には、式(9)に式(10)〜(13)を代入して、次の式(14)のように電磁界解析における関係式で表わすことができる。ただし、式(14)におけるCIy(i,j,k)は、式(15)で表わされる定数である。 Therefore, I y n + 1/2 (i, j, k) is a known magnetic field before the half time step adjacent to the unknown magnetic field in the FDTD method with respect to the amperage formula using the magnetic field value in the vicinity of the circuit cell. And an expression derived by substituting a relational expression acting between known magnetic fields one time step before. Specifically, equations (10) to (13) are substituted into equation (9), and can be represented by a relational expression in electromagnetic field analysis as in the following equation (14). However, C Iy (i, j, k) in the equation (14) is a constant represented by the equation (15).

Figure 0004637799
Figure 0004637799

図6は、セルの電界変数、磁界変数の配置を示す図である。
図6および式(14)に示すように、電流値I n+1/2(i,j,k)は、近傍の電界値とI n-1/2(i,j,k)によって決定される。
FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of the electric field variable and magnetic field variable of the cell.
As shown in FIG. 6 and formula (14), the current value I y n + 1/2 (i, j, k) is determined by the nearby electric field value and I y n−1 / 2 (i, j, k). It is determined.

ここで、式(14)の電磁界変数のうち、磁界から算出される電流値については時間に関する添え字がn−1/2であるため、既知の値となる。また、電界については時間に関する添え字がnとなるが、これらのうち、回路セルの電界値であるE n(i,j,k)以外のものについては、別の回路素子が埋め込まれていない限り、前もってFDTD法により計算することが可能である。以下では、簡単のため、これらの電界セルに回路素子が埋め込まれていないと仮定する。 Here, among the electromagnetic field variables of Equation (14), the current value calculated from the magnetic field is a known value because the subscript regarding time is n−1 / 2. For the electric field, the time index is n. Among these, other circuit elements are embedded for those other than E yn (i, j, k), which is the electric field value of the circuit cell. Unless otherwise, it is possible to calculate in advance by the FDTD method. In the following, for simplicity, it is assumed that no circuit element is embedded in these electric field cells.

このとき、式(7)、式(8)、式(14)は、連立方程式の形になっている。よって、これらは、たとえば、以下のような手順により説くことができる。   At this time, Expression (7), Expression (8), and Expression (14) are in the form of simultaneous equations. Therefore, these can be explained by the following procedure, for example.

(手順1)I n+1/2(i,j,k)の近似値として、既知のI n-1/2(i,j,k)を設定する。 (Procedure 1) Known I y n−1 / 2 (i, j, k) is set as an approximate value of I y n + 1/2 (i, j, k).

(手順2)式(7)により電流源関数を定めた後、式(8)を解いてE n(i,j,k)を求める。そして、求めたE n(i,j,k)を式(14)に代入することで、I n+1/2(i,j,k)の新しい近似値を求める。 (Procedure 2) After the current source function is determined by equation (7), equation (8) is solved to obtain E y n (i, j, k). Then, a new approximate value of I y n + 1/2 (i, j, k) is obtained by substituting the obtained E y n (i, j, k) into equation (14).

(手順3)現在のI n+1/2(i,j,k)の近似値と、上記(手順2)で求めたI n+1/2(i,j,k)の新しい近似値の差が予め設定しておいた収束条件を満たしていなければ、I n+1/2(i,j,k)の近似値を、現在の値から新しい近似値へ更新し、(手順2)へ戻る。 (Step 3) The current I y n + 1/2 ( i, j, k) and the approximate value of a new approximation of the I y obtained in (Step 2) n + 1/2 ( i, j, k) If the difference in values does not satisfy the preset convergence condition, the approximate value of I y n + 1/2 (i, j, k) is updated from the current value to a new approximate value (procedure Return to 2).

(手順4)収束条件を満たしていれば、I n+1/2(i,j,k)およびE n(i,j,k)の近似値を出力する。 (Procedure 4) If the convergence condition is satisfied, approximate values of I y n + 1/2 (i, j, k) and E y n (i, j, k) are output.

図7は、上記手順による電磁界解析と回路解析のデータ受け渡しと電流源関数について表わした図である。   FIG. 7 is a diagram showing the electromagnetic field analysis and circuit analysis data passing and the current source function according to the above procedure.

図7において、回路解析のグラフにおける破線は電流源関数の更新していく様子を示している。   In FIG. 7, the broken line in the circuit analysis graph indicates how the current source function is updated.

また、式(14)に現れる電界セルのいくつかに他の回路素子が内蔵されている場合にも、回路素子の内蔵されているセルそれぞれについて、式(7)、式(8)、式(14)を導出し、それらを連立させることにより同様に解くことができる。   Also, in the case where other circuit elements are incorporated in some of the electric field cells appearing in the expression (14), the expressions (7), (8), and ( It can be solved similarly by deriving 14) and making them simultaneous.

なお、電圧源法を用いても同様に電磁界回路連携解析を実行できる。この場合、まず、FDTD法で求めた電界値から補間により電圧源関数を設定する。そして、回路セルの近傍の電界値を用いたファラデーの式に対し、FDTD法において未知電界と隣接する1タイムステップ前の既知電界および半タイムステップ前の既知磁界の間に働く関係式を代入して導出される式に基づき、電圧値を更新する。これを収束条件を満たすまで繰り返す。   It is to be noted that the electromagnetic field circuit linkage analysis can be similarly executed even when the voltage source method is used. In this case, first, a voltage source function is set by interpolation from the electric field value obtained by the FDTD method. Then, for Faraday's formula using the electric field value in the vicinity of the circuit cell, a relational expression acting between the unknown electric field and the adjacent known electric field one time step before and the known magnetic field before the half time step in the FDTD method is substituted. The voltage value is updated based on the equation derived from the above. This is repeated until the convergence condition is satisfied.

(3. コンピュータ100への実装)
以上の発明に係る電磁界回路連携解析は、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 electromagnetic field circuit linkage analysis 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8は、本発明に係る電磁界回路連携解析の処理を示したフローチャートである。
The procedure is summarized below.
FIG. 8 is a flowchart showing processing of electromagnetic field circuit cooperation analysis according to the present invention.

図8を参照して、連携解析の処理の流れを説明する。
まず、ステップS800において、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、解析の設定を記述した解析条件、回路情報等のデータを読み込み、次の1から7に挙げる初期化処理を行なう。
With reference to FIG. 8, the flow of the cooperative analysis process will be described.
First, in step S800, the CPU 120 reads data such as analysis conditions and circuit information describing analysis settings from the circuit board data 134 stored in the hard disk 124, and performs the following initialization processes 1 to 7: Do.

1.CPU120は、FDTD法の電界・磁界変数の係数初期化を行なう。ここでは、FDTD法の電界、磁界変数の更新計算のための係数を、解析条件に記述された各電界、磁界変数の存在位置での媒質情報およびセルサイズ、タイムステップなどから計算する。   1. The CPU 120 initializes the coefficient of the electric field / magnetic field variable of the FDTD method. Here, the coefficient for the update calculation of the electric field and magnetic field variable of the FDTD method is calculated from the medium information and cell size at the position where the electric field and magnetic field variables are described in the analysis conditions, the time step, and the like.

2.CPU120は、回路解析に必要な行列の初期化を行なう。ここでは、解析条件で指定された複数の埋め込み回路について、読み込んだ回路情報から回路解析の係数行列の初期化を行なう。   2. The CPU 120 initializes a matrix necessary for circuit analysis. Here, for a plurality of embedded circuits specified by the analysis conditions, a circuit analysis coefficient matrix is initialized from the read circuit information.

3.CPU120は、FDTD解析・回路解析の連携時に用いる係数の初期化を行なう。ここでは、解析条件で指定された複数の埋め込み回路と、対応する回路セルでの上記1で導出した電界、磁界変数の更新計算のための係数から、FDTD解析と回路解析の連携に必要な係数の初期化を行なう。たとえば、E n(i,j,k)については、CIy(i,j,k)を式(15)によって計算する。 3. The CPU 120 initializes coefficients used when FDTD analysis / circuit analysis is linked. Here, the coefficients necessary for the linkage between the FDTD analysis and the circuit analysis are calculated from the plurality of embedded circuits specified by the analysis conditions and the coefficients for the update calculation of the electric field and magnetic field variables derived in the above 1 in the corresponding circuit cell. Initialize the. For example, for E y n (i, j, k), C Iy (i, j, k) is calculated by equation (15).

4.CPU120は、電界・磁界変数の初期値を設定する。ここでは、各電界・磁界変数を0に初期化する。もしくは、ファイルなどに記録された初期電磁界分布情報を元に、各電界、磁界変数を初期化する。   4). The CPU 120 sets initial values of electric field / magnetic field variables. Here, each electric field / magnetic field variable is initialized to zero. Alternatively, each electric field and magnetic field variable is initialized based on the initial electromagnetic field distribution information recorded in a file or the like.

5.CPU120は、回路解析の内部状態に初期値を設定する。ここでは、回路解析で用いる、接点電位等の内部状態を動作点解析などによって求め、内部状態記憶領域139に書き込む。   5. The CPU 120 sets an initial value for the internal state of the circuit analysis. Here, an internal state such as a contact potential used in circuit analysis is obtained by operating point analysis or the like and written in the internal state storage area 139.

6.CPU120は、タイムステップΔtem単位での時刻を表す変数iの初期化を行なう。ここでは、変数iを初期値0で初期化する。 6). CPU 120 initializes variable i representing the time in units of time step Δt em . Here, the variable i is initialized with the initial value 0.

7.CPU120は、回路解析連携用の変数の初期化を行なう。ここでは、解析時刻範囲を定義する変数t1,t2の設定を行なう。解析時刻範囲の開始時刻を表すt1を−1/2Δtemに、t2を1/2Δtemに設定する。また、式(9)などに磁界の初期値を代入して、時刻t1での、各々の電界変数に対応した電流値Iを計算する。 7). The CPU 120 initializes variables for circuit analysis cooperation. Here, the variables t1 and t2 that define the analysis time range are set. T1 representing the start time of the analysis time range is set to -1 / 2Δt em and t2 is set to 1 / 2Δt em . Further, the current value I 1 corresponding to each electric field variable at time t1 is calculated by substituting the initial value of the magnetic field into equation (9) and the like.

次いで、ステップS802において、CPU120は、FDTD法において、時刻nΔtemにおける電界計算処理を各電界変数について行なう。このとき、回路セルの電界変数計算は省略することができる。CPU120は、算出した電界値を電界値記憶領域137に書き込む。 Next, in step S802, CPU 120 performs electric field calculation processing at time nΔt em for each electric field variable in the FDTD method. At this time, the calculation of the electric field variable of the circuit cell can be omitted. The CPU 120 writes the calculated electric field value in the electric field value storage area 137.

そして、ステップS804において、CPU120は、回路セルの電界値を埋め込み回路解析によって計算する。なお、詳細については後述する。   In step S804, the CPU 120 calculates the electric field value of the circuit cell by embedded circuit analysis. Details will be described later.

続いて、ステップS806において、CPU120は、FDTD法において、時刻(n+1/2)Δtemにおける磁界計算処理を各磁界変数について行なう。そして算出した磁界値を磁界値記憶領域138に書き込む。 Subsequently, in step S806, CPU 120, in the FDTD method, the magnetic-field calculation processing at time (n + 1/2) Δt em performed for each field variable. Then, the calculated magnetic field value is written in the magnetic field value storage area 138.

次いで、ステップS808において、CPU120は、タイムステップΔtem単位での時刻を表わす変数iに1を加える。また、解析時刻範囲を定義するt1,t2を更新する。 Then, in step S808, CPU 120 adds 1 to the variable i representing the time at the time step Delta] t em units. Also, t1 and t2 defining the analysis time range are updated.

最後に、ステップS810において、CPU120は、予め指定された解析終了条件に基づき解析終了判定を行なう。解析終了条件の例としては、解析条件によって指定したステップ数nとiとを比較し、i>nとなった場合に終了と判定するなどがある。   Finally, in step S810, CPU 120 makes an analysis end determination based on an analysis end condition specified in advance. As an example of the analysis end condition, the number of steps n specified by the analysis condition is compared with i, and when i> n, the end is determined.

終了条件を満たさないと判断すればステップS802の処理に戻る。そうでなければ、解析を終了する。   If it is determined that the end condition is not satisfied, the process returns to step S802. Otherwise, the analysis is terminated.

次に、ステップS804の処理である埋め込み回路解析について詳しく説明する。
図9は、埋め込み回路解析処理を示したフローチャートである。
Next, the embedded circuit analysis that is the process of step S804 will be described in detail.
FIG. 9 is a flowchart showing the embedded circuit analysis processing.

図9を参照して、埋め込み回路解析について説明する。なお、以下では、回路素子が電界セルE (i,j,k)に埋め込まれている場合について考える。 The embedded circuit analysis will be described with reference to FIG. In the following, the case where the circuit element is embedded in the electric field cell E y n (i, j, k) will be considered.

まず、ステップS900において、CPU120は、I n+1/2(i,j,k)の推定値I n+1/2(i,j,k)_estに初期値を設定する。ここでは、初期値として、図8のステップS800で予め計算しておいた値I1(i,j,k)を設定する。なお、他の外挿などの方法により初期値を設定してもよい。 First, in step S900, CPU 120 sets an initial value to the I y n + 1/2 ( i, j, k) of the estimated value I y n + 1/2 ( i, j, k) _est. Here, the value I1 y (i, j, k) calculated in advance in step S800 of FIG. 8 is set as the initial value. Note that the initial value may be set by another method such as extrapolation.

次いで、ステップS902において、CPU120は、回路解析を反復して実行するために、現在の回路解析の内部状態をハードディスク124内の内部状態記憶領域139に書き込む。   Next, in step S <b> 902, the CPU 120 writes the current internal state of the circuit analysis to the internal state storage area 139 in the hard disk 124 in order to repeatedly execute the circuit analysis.

そして、ステップS904において、CPU120は、時刻t(ただし、(n−1/2)Δtem<t≦(n+1/2)Δtem)について、式(8)の回路解析を行なう。このとき、式(7)の電流源関数において、I n-1/2(i,j,k)としてI1(i,j,k)を、I n+1/2(i,j,k)としてI n+1/2(i,j,k)_estを用いる。さらに、CPU120は、回路解析の結果得られる時刻nΔtemでの回路セルにかかる電圧値V (i,j,k)_estから、次の式(16)より、電界値E (i,j,k)_estを求める。 In step S904, the CPU 120 performs circuit analysis of Expression (8) for the time t (where (n−1 / 2) Δt em <t ≦ (n + 1/2) Δt em ). At this time, the current source function of Equation (7), I y n- 1/2 (i, j, k) as I1 y (i, j, k ) a, I y n + 1/2 (i, j , K) uses I y n + 1/2 (i, j, k) _est. Further, the CPU 120 obtains the electric field value E y n (i from the following equation (16) from the voltage value V y n (i, j, k) _est applied to the circuit cell at the time nΔt em obtained as a result of the circuit analysis. , J, k) _est.

Figure 0004637799
Figure 0004637799

続いて、ステップS906において、CPU120は、ステップS904で得られた電界値E (i,j,k)_estを式(14)に代入し、I n+1/2(i,j,k)を求める。 Subsequently, in step S906, the CPU 120 assigns the electric field value E y n (i, j, k) _est obtained in step S904 to the equation (14), and I y n + 1/2 (i, j, k).

次いで、ステップS908において、CPU120は、I n+1/2(i,j,k)とI n+1/2(i,j,k)_estとが次の式(17)で示される収束条件を満たすかどうかを判定する。 Next, in step S908, the CPU 120 indicates that I y n + 1/2 (i, j, k) and I y n + 1/2 (i, j, k) _est are expressed by the following equation (17). Determine whether the convergence condition is met.

Figure 0004637799
Figure 0004637799

ただし、αは解析条件として予め設定された定数である。
ここで、収束条件を満たさないと判断した場合(ステップS908において、NO)、ステップS916において、CPU120は、I n+1/2(i,j,k)_estにステップS906で求めたI n+1/2(i,j,k)の値を代入して更新する。
However, α is a constant set in advance as an analysis condition.
If it is determined that the convergence condition is not satisfied (NO in step S908), in step S916, CPU 120 determines I y n + 1/2 (i, j, k) _est as I y obtained in step S906. Update by substituting the value of n + 1/2 (i, j, k).

次いで、ステップS918において、CPU120は、現在の回路解析の内部状態を読み込み、復元する。そして、ステップS904の処理を行なう。   Next, in step S918, the CPU 120 reads and restores the current internal state of the circuit analysis. Then, the process of step S904 is performed.

一方、収束条件を満たすと判断した場合(ステップS908において、YES)、ステップS910において、CPU120は、時刻t(ただし、nΔtem<t≦(n+1/2)Δtem)について、式(8)の回路解析を行なう。このとき、式(7)の電流源関数において、I n-1/2(i,j,k)としてI1(i,j,k)を、I n+1/2(i,j,k)としてI n+1/2(i,j,k)_estを用いる。これにより、回路解析の内部状態は次のステップの計算開始時刻(n+1/2)Δtemまで進められる。そして、CPU120は、回路解析の内部状態をハードディスク124内の内部状態記憶領域139に書き込む。 On the other hand, if it is determined that the convergence condition is satisfied (YES in step S908), in step S910, CPU 120 determines that time t (however, nΔt em <t ≦ (n + 1/2) Δt em ) of equation (8) Perform circuit analysis. At this time, the current source function of Equation (7), I y n- 1/2 (i, j, k) as I1 y (i, j, k ) a, I y n + 1/2 (i, j , K) uses I y n + 1/2 (i, j, k) _est. Thereby, the internal state of the circuit analysis is advanced to the calculation start time (n + 1/2) Δt em of the next step. Then, the CPU 120 writes the internal state of the circuit analysis in the internal state storage area 139 in the hard disk 124.

次いで、ステップS912において、CPU120は、I1(i,j,k)にI n+1/2(i,j,k)の値を代入して初期電流源値を更新する。 Next, in step S912, CPU 120 updates the initial current source value by substituting the value of I y n + 1/2 (i, j, k) for I1 y (i, j, k).

最後に、ステップS914において、CPU120は、回路セルの電界値E (i,j,k)にステップS904で求めたE (i,j,k)_estの値を代入し、電界値記憶領域137に書き込む。 Finally, in step S914, the CPU 120 assigns the value of E y n (i, j, k) _est obtained in step S904 to the electric field value E y n (i, j, k) of the circuit cell, and the electric field value. Write to the storage area 137.

以上のようにして、埋め込み回路解析を行なう。
上述したように、本発明によれば、連続な電源関数を設定して回路解析を行なう。これにより、精度の高い解析を行なうことができる。特に、非線形の回路において回路解析の安定性、連携解析の精度を向上させることができる。
The embedded circuit analysis is performed as described above.
As described above, according to the present invention, circuit analysis is performed by setting a continuous power supply function. Thereby, a highly accurate analysis can be performed. In particular, the stability of circuit analysis and the accuracy of cooperative analysis can be improved in a non-linear circuit.

また、本発明によれば、大量のデータを高速に処理することが求められる電子機器製品開発において、レイアウト設計の段階で信号品質、電磁ノイズなどを、非線形部品を含めた詳細なモデルによりシミュレーションすることで、基板レイアウト設計品質を向上させ、必要な試作回数の削減、設計期間の短縮効果を得ることができる。   In addition, according to the present invention, signal quality, electromagnetic noise, and the like are simulated by a detailed model including non-linear parts at the stage of layout design in the development of electronic equipment products that are required to process a large amount of data at high speed. As a result, the board layout design quality can be improved, and the required number of prototypes can be reduced and the design period can be shortened.

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.

本発明に係る電磁界回路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 electromagnetic field circuit cooperation analysis program which concerns on this invention. CPU120の機能的構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a functional configuration of a CPU 120. FIG. 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. 回路解析とFDTD法とのデータの流れを時系列的に示した図である。It is the figure which showed the data flow of a circuit analysis and the FDTD method in time series. セルの磁界変数の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the magnetic field variable of a cell. セルの電界変数、磁界変数の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the electric field variable of a cell, and a magnetic field variable. 上記手順による電磁界解析と回路解析のデータ受け渡しと電流源関数について表わした図である。It is a figure showing the data delivery of the electromagnetic field analysis by the said procedure and circuit analysis, and a current source function. 本発明に係る電磁界回路連携解析の処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process of the electromagnetic field circuit cooperation analysis which concerns on this invention. 埋め込み回路解析処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the embedded circuit analysis process.

符号の説明Explanation of symbols

32 電流源、33 コンデンサ、34 回路網、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、139 内部状態記憶領域。   32 Current source, 33 capacitor, 34 network, 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, 139 internal state storage area.

Claims (5)

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、
前記演算処理部が、複数のセルに分割された解析対象となる領域において、前記複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セル以外のセルの電界または磁界の一方について第1の電磁界解析を行なうステップと、
前記演算処理部が、前記回路セルにおいて、現在の時刻を含む所定の期間における前記回路セルの電流値または電圧値の一方による補間式および電磁界解析における関係式を用いて現在の時刻での電源値を更新させながら、回路解析を行なうステップと、
前記演算処理部が、前記第1の電磁界解析を行なうステップおよび前記回路解析を行なうステップの結果に基づき、前記セルの磁界または電界の他方について第2の電磁界解析を行なうステップと、
前記演算処理部が、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とを、所定の条件が満たされるまで繰り返すステップと
前記演算処理部が、複数のセルに分割された解析対象となる領域において、時刻t−1/2Δtまでの電界値および磁界値を求めるステップとを備え、
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、前記複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セル以外のセルの時刻tでの電界値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、
前記演算処理部が、前記回路セルにおいて、時刻t+1/2Δtでの電流値の推定値を初期化するステップと、
前記演算処理部が、前記回路セルの電界値を求めるステップと、
前記演算処理部が、前記回路セルの電流値を求めるステップとを含み、
前記回路セルの電界値を求めるステップは、
前記演算処理部が、前記回路セルにおいて、前記時刻t−1/2Δtでの前記磁界値から算出した電流値と前記推定値との前記補間式により、前記時刻tでの電流源の値を設定するステップと、
前記演算処理部が、前記回路セルにおいて、前記設定された電流源の値に基づき回路解析を行なうことで、前記時刻tでの前記回路セルの電圧値を求めるステップと、
前記演算処理部が、前記回路セルの電圧値から、前記時刻tにおける前記回路セルの電界値を求めるステップとを有し、
前記回路セルの電流値を求めるステップは、
前記時刻tでの前記電界値を前記回路セルと前記回路セルの近傍のセルとの間で成立する電磁界解析における前記関係式に代入して、前記回路セルにおける前記時刻t+1/2Δtでの電流値を求めるステップを有し、
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、前記時刻t+1/2Δtにおける前記セルの磁界値を求めるステップを含む、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,
In the region to be analyzed, in which the arithmetic processing unit is divided into a plurality of cells, a first electromagnetic field is applied to one of an electric field or a magnetic field of a cell other than the circuit cell in which the circuit element is inserted among the plurality of cells. Performing the analysis;
In the circuit cell, the arithmetic processing unit uses a current value or a voltage value of the circuit cell in a predetermined period including the current time, and a power supply at the current time using a relational expression in electromagnetic field analysis Performing circuit analysis while updating values;
A step of performing a second electromagnetic field analysis on the other of the magnetic field or electric field of the cell based on the result of the step of performing the first electromagnetic field analysis and the step of performing the circuit analysis,
The arithmetic processing unit repeating the first electromagnetic field analysis step, the circuit analysis step, and the second electromagnetic field analysis step until a predetermined condition is satisfied ;
The arithmetic processing unit, e Bei in the region to be analyzed, which is divided into a plurality of cells, and determining the electric field values and field values from time t-1/2? T,
The step of performing the first electromagnetic field analysis includes:
The arithmetic processing unit includes a step of obtaining an electric field value at a time t of a cell other than the circuit cell in which the circuit element is inserted among the plurality of cells,
The step of performing the circuit analysis includes:
The arithmetic processing unit initializing an estimated value of a current value at time t + 1 / 2Δt in the circuit cell;
The arithmetic processing unit obtaining an electric field value of the circuit cell;
The arithmetic processing unit includes a step of obtaining a current value of the circuit cell;
The step of obtaining the electric field value of the circuit cell includes:
The arithmetic processing unit sets the current source value at the time t in the circuit cell by the interpolation formula between the current value calculated from the magnetic field value at the time t−1 / 2Δt and the estimated value. And steps to
The arithmetic processing unit obtains a voltage value of the circuit cell at the time t by performing a circuit analysis based on the set current source value in the circuit cell;
The arithmetic processing unit has a step of obtaining an electric field value of the circuit cell at the time t from a voltage value of the circuit cell;
The step of obtaining the current value of the circuit cell includes:
Substituting the electric field value at the time t into the relational expression in the electromagnetic field analysis established between the circuit cell and a cell in the vicinity of the circuit cell, the current at the time t + 1 / 2Δt in the circuit cell Determining a value;
The step of performing the second electromagnetic field analysis includes:
An electromagnetic field circuit linkage analysis program for causing a computer to execute an analysis process, wherein the arithmetic processing unit includes a step of obtaining a magnetic field value of the cell at the time t + 1 / 2Δt .
前記電源値は電流源値であり
記回路解析を行なうステップは、
前記演算処理部が、前記回路セルの電流値を求めるステップで求めた前記電流値と前記推定値との差が所定の値より小さくなるまで、前記推定値を更新しながら、前記回路セルの電界値を求めるステップと前記回路セルの電流値を求めるステップとを繰り返すステップと、
前記演算処理部が、前記推定値を更新しながら、前記回路セルの電界値を求めるステップと前記回路セルの電流値を求めるステップとを繰り返すステップの結果に基づき、前記時刻tでの前記回路セルの電界値を出力するステップとをさらに含み
記演算処理部が、前記時刻tをt+Δtに更新するステップをさらに備える、請求項1記載の電磁界回路連携解析プログラム。
The power supply value is a current source value ,
The step of performing a pre-Symbol circuit analysis,
While the arithmetic processing unit updates the estimated value until the difference between the current value obtained in the step of obtaining the current value of the circuit cell and the estimated value becomes smaller than a predetermined value, the electric field of the circuit cell Repeating a step of obtaining a value and a step of obtaining a current value of the circuit cell;
The circuit unit at the time t is based on a result of the step of the step of calculating the electric field value of the circuit cell and the step of determining the current value of the circuit cell while the arithmetic processing unit updates the estimated value. further comprising a step of outputting the electric field value,
Pre Symbol arithmetic processing unit, the time t further comprises the step of updating the t + Delta] t to claim 1, wherein the electromagnetic field circuit linkage analysis program.
前記初期化するステップは、前記演算処理部が、前記時刻t−1/2Δtまでの磁界値から算出した電流値を用いて前記推定値の初期値を設定し、
前記推定値を更新しながら、前記回路セルの電界値を求めるステップと前記回路セルの電流値を求めるステップとを繰り返すステップは、前記演算処理部が、前記回路セルの電流値を求めるステップにより求められた電流値を前記推定値として更新する、請求項2記載の電磁界回路連携解析プログラム。
In the initialization step, the arithmetic processing unit sets an initial value of the estimated value using a current value calculated from a magnetic field value until the time t−1 / 2Δt,
The step of obtaining the electric field value of the circuit cell and the step of obtaining the current value of the circuit cell while updating the estimated value is obtained by the step of the arithmetic processing unit obtaining the current value of the circuit cell. The electromagnetic field circuit cooperation analysis program according to claim 2, wherein the obtained current value is updated as the estimated value.
請求項1〜3のいずれか1項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。 The computer-readable recording medium which stored the electromagnetic field circuit cooperation analysis program of any one of Claims 1-3. 電磁界解析と回路解析との連携解析を行なう電磁界回路連携解析装置であって、
回路解析を行なう回路解析部を備え、
前記回路解析部は、複数のセルに分割された解析対象となる領域において、前記複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セルにおいて、現在の時刻を含む所定の期間における前記回路セルの電流値または電圧値の一方による補間式および電磁界解析における関係式を用いて現在の時刻での電源値を更新させながら、回路解析を行なう手段を含み、
前記電磁界解析を行なう電磁界解析部をさらに備え、
前記電磁界解析部は、
前記複数のセルのうち、前記回路セル以外のセルの電界または磁界の一方について第1の電磁界解析を行ない、前記第1の電磁界解析の結果を前記回路解析部に与える第1の手段と、
前記第1の手段および前記回路解析部の結果に基づき、前記セルの磁界または電界の他方について第2の電磁界解析を行なう手段とを含み、
前記第1の手段と、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を、所定の条件が満たされるまで繰り返す解析制御部と、
複数のセルに分割された解析対象となる領域において、時刻t−1/2Δtまでの電界値および磁界値を求める手段とを備え、
前記第1の手段は、
前記複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セル以外のセルの時刻tでの電界値を求め、
前記回路解析を行なう手段は、
前記回路セルにおいて、時刻t+1/2Δtでの電流値の推定値を初期化する手段と、
前記回路セルの電界値を求める手段と、
前記回路セルの電流値を求める手段とを含み、
前記回路セルの電界値を求める手段は、
前記回路セルにおいて、前記時刻t−1/2Δtでの前記磁界値から算出した電流値と前記推定値との前記補間式により、前記時刻tでの電流源の値を設定する手段と、
前記回路セルにおいて、前記設定された電流源の値に基づき回路解析を行なうことで、前記時刻tでの前記回路セルの電圧値を求める手段と、
前記回路セルの電圧値から、前記時刻tにおける前記回路セルの電界値を求める手段とを有し、
前記回路セルの電流値を求める手段は、
前記時刻tでの前記電界値を前記回路セルと前記回路セルの近傍のセルとの間で成立する電磁界解析における前記関係式に代入して、前記回路セルにおける前記時刻t+1/2Δtでの電流値を求める手段を有し、
前記第2の電磁界解析を行なう手段は、
前記時刻t+1/2Δtにおける前記セルの磁界値を求める手段を含む、電磁界回路連携解析装置。
An electromagnetic field circuit linkage analysis apparatus for performing linkage analysis between electromagnetic field analysis and circuit analysis,
It has a circuit analysis unit that performs circuit analysis.
In the analysis target area divided into a plurality of cells, the circuit analysis unit includes a circuit cell in which a circuit element is inserted among the plurality of cells, the circuit cell in a predetermined period including a current time. Means for performing circuit analysis while updating the power supply value at the current time using the interpolation formula by one of current value or voltage value and the relational expression in electromagnetic field analysis,
An electromagnetic field analysis unit for performing the electromagnetic field analysis;
The electromagnetic field analysis unit
A first means for performing a first electromagnetic field analysis on one of an electric field or a magnetic field of a cell other than the circuit cell among the plurality of cells and providing a result of the first electromagnetic field analysis to the circuit analysis unit; ,
Means for performing a second electromagnetic field analysis on the other of the magnetic field or electric field of the cell based on the result of the first means and the circuit analysis unit,
An analysis control unit that repeats the first means, the circuit analysis means, and the second electromagnetic field analysis means until a predetermined condition is satisfied ;
In the analysis subject to area divided into a plurality of cells, Bei example a means for obtaining an electric field values and field values from time t-1/2? T,
The first means includes
Obtaining the electric field value at time t of cells other than the circuit cell in which the circuit element is inserted among the plurality of cells,
The means for performing the circuit analysis is:
Means for initializing an estimated value of a current value at time t + 1 / 2Δt in the circuit cell;
Means for determining an electric field value of the circuit cell;
Means for determining a current value of the circuit cell,
Means for obtaining the electric field value of the circuit cell is:
Means for setting a current source value at the time t by the interpolation formula between the current value calculated from the magnetic field value at the time t−1 / 2Δt and the estimated value in the circuit cell;
Means for obtaining a voltage value of the circuit cell at the time t by performing a circuit analysis on the circuit cell based on the set value of the current source;
Means for determining the electric field value of the circuit cell at the time t from the voltage value of the circuit cell;
The means for obtaining the current value of the circuit cell is:
Substituting the electric field value at the time t into the relational expression in the electromagnetic field analysis established between the circuit cell and a cell in the vicinity of the circuit cell, the current at the time t + 1 / 2Δt in the circuit cell Having means for determining the value,
The means for performing the second electromagnetic field analysis includes:
An electromagnetic field circuit cooperative analysis apparatus including means for obtaining a magnetic field value of the cell at the time t + 1 / 2Δt .
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