JPH06124317A - Matrix formularization system for circuit division type simulation - Google Patents

Matrix formularization system for circuit division type simulation

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JPH06124317A
JPH06124317A JP4275788A JP27578892A JPH06124317A JP H06124317 A JPH06124317 A JP H06124317A JP 4275788 A JP4275788 A JP 4275788A JP 27578892 A JP27578892 A JP 27578892A JP H06124317 A JPH06124317 A JP H06124317A
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Abstract

PURPOSE:To apply the matrix formularization system even to the simulation of an analog circuit by selecting a current variable independent element which is connected to an external node and taking it in as a variable of a host circuit when a current path is present between external nodes. CONSTITUTION:Data corresponding to respective blocks 19 and 20 are compiled first when a circuit is divided into blocks and simulated. If a current path consisting of only the current variable independent element between the external nodes of the blocks is detected at this time, the element connected to the external node is selected and the current variable of this element is taken in as the variable of the block-to-block connecting circuit. Namely, the formularization of the circuit of the block 19 consisting of conductances 12 and 13 is not affected, but an internal node 14 is selected as a positive node of a voltage source element 8 in the circuit of the block 20 and the current variable of an inductance element 10 is excluded from the internal variable of the block 20 together with the external node 15. Therefore, a circuit equation regarding the internal variable of the block 20 becomes regular and can be analyzed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、特に有限計算機リソー
ス下での分割シミュレーション又はマルチCPU(中央
演算処理装置)下での並列シミュレーション等を目的と
したLSI(大規模集積回路)の回路分割形シミュレー
ションの行列定式化方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit division type of an LSI (Large Scale Integrated Circuit) especially for division simulation under finite computer resources or parallel simulation under multi CPU (central processing unit). The present invention relates to a matrix formulation method for simulation.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの電子回路シミュレーションは、
大規模且つCPU依存度が高い計算機処理のうちの一つ
であり、計算コストの低減と処理の速応性の改善とを目
的として、種々の改良方式が提案されている。例えば、
有限計算機リソース下での分割処理又はマルチCPU下
での並列処理方式としては、特開昭61-026293 号及び特
開昭63-135877 号に開示されているものがある。これら
の方式は、設計データのコンパイル、リンク及びシミュ
レーション実行等の計算機処理の全フェーズに亘り、分
割処理又は並列処理を適用し得るものであり、大規模回
路シミュレーションの有効な手段である。
2. Description of the Related Art An electronic circuit simulation of an LSI is
This is one of the large-scale and highly CPU-dependent computer processes, and various improved methods have been proposed for the purpose of reducing the calculation cost and improving the process responsiveness. For example,
As a division processing under finite computer resources or a parallel processing method under multi CPU, there are those disclosed in JP-A-61-026293 and JP-A-63-135877. These methods can apply division processing or parallel processing to all phases of computer processing such as compilation of design data, linking, and simulation execution, and are effective means for large-scale circuit simulation.

【0003】これらの方式は、例えば図1に示すよう
に、回路ブロック1,2,3と、これらの回路ブロック
1,2,3間を接続する外部ノード4,5,6,7とか
らなる階層化回路に対し、各回路ブロック1,2,3を
独立に計算機で処理し、一方、回路ブロック間の結合処
理は、各回路ブロックを外部ノードから眺めたマクロモ
デルで表した上でブロック間接続回路網の行列式をたて
て、これを解くことによって解決される。
For example, as shown in FIG. 1, these systems are composed of circuit blocks 1, 2, 3 and external nodes 4, 5, 6, 7 for connecting these circuit blocks 1, 2, 3 to each other. With respect to the hierarchical circuit, each circuit block 1, 2 and 3 is processed independently by a computer. On the other hand, connection processing between circuit blocks is performed by expressing each circuit block as a macro model viewed from an external node and It is solved by establishing the determinant of the connection network and solving it.

【0004】回路方程式の定式化には、どのようなシミ
ュレーション方式をとるにせよ、汎用性が高いことか
ら、節点電位並びに電圧源素子及びインダクタンス素子
等電流変数独立な素子の電流とを回路変数とする修正節
点法が用いられることが多い(IEEE Trans on Circuit
& Systems 第22巻 第 504〜509 頁 1975年)。
No matter what simulation method is used to formulate the circuit equation, the versatility is high. Therefore, the node potential and the current of the current source independent elements such as the voltage source element and the inductance element are used as the circuit variables. The modified nodal method is often used (IEEE Trans on Circuit
& Systems Vol. 22, pp. 504-509, 1975).

【0005】この修正節点法を回路方程式の定式化に適
用する場合、逆行列処理(LU分解)課程で、対角項に
よる零割計算を回避するために、通常、コンパイル又は
リンク段階で予め行列のリオーダリングが施されている
(IEEE trans on Circuit &Systems 第28巻 第 271〜2
79 頁 1981年)。
When this modified nodal method is applied to the formulation of a circuit equation, in order to avoid the zero-value calculation by the diagonal term in the inverse matrix processing (LU decomposition) process, the matrix is usually preliminarily set at the compile or link stage. Are reordered (IEEE trans on Circuit & Systems Vol. 28, 271-2).
79 pages 1981).

【0006】以下に、この修正節点法を具体的に説明す
る。
The modified nodal method will be specifically described below.

【0007】図2は、電圧源素子8、インダクタンス素
子10、コンダクタンス素子12,13及びノード1
4,15,16,17から構成される回路である。な
お、電圧源素子8の素子電流をiE 、インダクタンス素
子10の素子電流をiL 、ノード17は基準電位(接地
電位)とする。この回路に上述の修正節点法を適用する
と、下記数式1が得られる。
FIG. 2 shows a voltage source element 8, an inductance element 10, conductance elements 12 and 13, and a node 1.
This is a circuit composed of 4, 15, 16, and 17. The element current of the voltage source element 8 is iE, the element current of the inductance element 10 is iL, and the node 17 is a reference potential (ground potential). When the modified node method described above is applied to this circuit, the following formula 1 is obtained.

【0008】[0008]

【数1】 但し、h:時間積分幅 Δv1 :ノード14電位のニュートン反復差分 Δv2 :ノード15電位のニュートン反復差分 Δv3 :ノード16電位のニュートン反復差分 ΔiE :電圧源素子電流iE のニュートン反復差分 ΔiL :インダクタンス素子電流iL のニュートン反復
差分 J1 :ノード14の電流和残差 J2 :ノード15の電流和残差 J3 :ノード16の電流和残差 EE :電圧源素子8の電圧残差 EL :インダクタンス素子10の電圧残差
[Equation 1] However, h: time integration width Δv1: Newton iteration difference of node 14 potential Δv2: Newton iteration difference of node 15 potential Δv3: Newton iteration difference of node 16 potential ΔiE: Newton iteration difference of voltage source element current iE ΔiL: Inductance element current Newton iteration difference of iL J1: Current sum residual of node 14 J2: Current sum residual of node 15 J3: Current sum residual of node 16 EE: Voltage residual of voltage source element 8 EL: Voltage residual of inductance element 10 difference

【0009】この数式1で示す行列式の各行は、変数ベ
クトルの要素順に対応させた定式化をとっている。即
ち、第1,第2,第3行は、夫々ノード14,15,1
6におけるキルヒホッフ電流則を表し、また第4,第5
行は夫々電圧源素子8及びインダクタンス素子10の枝
電圧定義を表している。
Each row of the determinant shown in the mathematical expression 1 is formulated so as to correspond to the element order of the variable vector. That is, the first, second, and third rows are the nodes 14, 15, and 1, respectively.
6 represents the Kirchhoff current law in 6, and the 4th and 5th
The rows represent the branch voltage definitions of the voltage source element 8 and the inductance element 10, respectively.

【0010】数式1から明らかなように、第1対角項は
零であり、このままLU分解を行なうと、零割計算が発
生する。従って、数式1のままでは、逆行列計算が不可
能である。その定性的な理由は、数式1においては、第
1行、即ちノード14のキルヒホッフ電流則に、第1
列、即ちノード14の電位が関与せず、電圧源素子電流
iE とインダクタンス素子電流iL とにより、上述のキ
ルヒホッフ電流則が成立してしまっていることである。
より広義には、電流定義素子からなるカットセットが存
在する回路を修正節点法により定式化すると、LU分解
課程での部分行列が特異になる可能性があるということ
である。ちなみに、図2の回路では、電圧源素子8とイ
ンダクタンス素子10とがカットセット18を構成して
いる。
As is clear from the equation (1), the first diagonal term is zero, and if the LU decomposition is performed as it is, the zero division is generated. Therefore, the inverse matrix calculation is not possible with Equation 1 as it is. The qualitative reason is that in Equation 1, the first row, that is, the Kirchhoff current law of the node 14
That is, the above-mentioned Kirchhoff current law is established by the voltage source element current iE and the inductance element current iL without involving the potential of the column, that is, the node 14.
In a broader sense, if a circuit having a cut set of current defining elements is formulated by the modified node method, the submatrix in the LU decomposition process may become singular. By the way, in the circuit of FIG. 2, the voltage source element 8 and the inductance element 10 constitute a cut set 18.

【0011】行列のリオーダリングは、このような部分
行列の特異点を回避するために施される。即ち、先ず、
変数ベクトルを電流変数独立な素子電流、この素子の正
ノード電位、その他のノード電位にグループ分けし、こ
のグループ順で変数ベクトルを定義する。ここで、電流
変数独立な素子の正ノードとは、その素子の両側のノー
ドのうちの一つを選ぶとし、他の電流変数独立な素子と
の間で選択を共有しないノードのことをいう。正ノード
は、電流変数独立な素子のみでループを構成しない限
り、必ず選択できる。電流変数独立な素子のみでループ
を構成する回路を設計するのは非現実的であるから、そ
のような回路は除外してもよい。
The matrix reordering is performed in order to avoid such a singular point of the submatrix. That is, first,
The variable vector is divided into a device current independent of a current variable, a positive node potential of this device, and other node potentials, and the variable vector is defined in this group order. Here, the positive node of the element independent of the current variable means a node which selects one of the nodes on both sides of the element and does not share the selection with other elements independent of the current variable. The positive node can always be selected unless the loop is composed of only the elements independent of the current variable. Since it is unrealistic to design a circuit that constitutes a loop only with elements that are independent of current variables, such a circuit may be excluded.

【0012】変数ベクトルを上述の順に定義した上で、
行は電流変数独立な素子の正ノードについてのキルヒホ
ッフ電流則、電流変数独立な素子の枝電圧定義、前記正
ノード以外のノードについてのキルヒホッフ電流則、以
上の順で設定する。このようにリオーダリングすれば、
前述の数式1は下記数式2に定式化される。
After defining the variable vector in the above order,
The rows are set in the order of the Kirchhoff current law for the positive node of the element independent of the current variable, the branch voltage definition of the element independent of the current variable, the Kirchhoff current law for the nodes other than the positive node. If you reorder like this,
The above formula 1 is formulated into the following formula 2.

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】この数式2の定性的な意味は、前記リオー
ダリングに基づく定式化によれば、対角項は決して零値
になり得ないこと、また、前述のように、グループ化さ
れ、定式化された部分行列と部分変数ベクトルとの間に
正則関係が成り立ち、以上から必ずLU分解可能、即ち
逆行列計算可能となることである。
The qualitative meaning of the equation (2) is that the diagonal term can never have a zero value according to the formulation based on the reordering, and as described above, it is grouped and formulated. That is, a regular relation is established between the partial matrix and the partial variable vector, and thus LU decomposition is possible, that is, inverse matrix calculation is always possible.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術を踏ま
え、有限計算機リソース下での分割シミュレーション又
はマルチCPU下での並列シミュレーションを目的とし
た回路分割形シミュレーションの行列定式化の問題点を
説明する。
Based on the above-mentioned prior art, problems of matrix formulation of circuit-division type simulation for the purpose of division simulation under finite computer resources or parallel simulation under multiple CPUs will be described. .

【0016】図3は図2の回路に対しノード15を外部
ノードとした回路の階層化構成例であり、上位回路はブ
ロック19とブロック20とにより構成されている。
FIG. 3 is an example of a hierarchical structure of a circuit in which the node 15 is an external node in the circuit of FIG. 2, and the upper circuit is composed of a block 19 and a block 20.

【0017】前述の特開昭61-026293 号に開示された方
法によれば、回路分割形シミュレーションの行列定式化
は以下に示すようになる。
According to the method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 61-026293, the matrix formulation of the circuit division type simulation is as follows.

【0018】先ず、各ブロックに対して個別的に回路を
定式化する。その際、変数ベクトルは、ブロックの内部
ノード電位、電流変数及び外部ノード電位のグループに
分け、この順で変数ベクトルを構成する。
First, the circuit is formulated individually for each block. At that time, the variable vector is divided into groups of the internal node potential of the block, the current variable and the external node potential, and the variable vector is configured in this order.

【0019】これにより、図3のブロック19及びブロ
ック20の部分回路は夫々下記数式3及び数式4により
定式化される。
As a result, the partial circuits of the block 19 and the block 20 of FIG. 3 are formulated by the following equations 3 and 4, respectively.

【0020】[0020]

【数3】 但し、Δv1 :内部ノード16電位のニュートン反復差
分 Δv2 :外部ノード15電位のニュートン反復差分 J1 :内部ノード16の電流和残差 J2 :外部ノード15の電流和残差
[Equation 3] Where Δv1: Newton iteration difference of the potential of the internal node 16 Δv2: Newton iteration difference of the potential of the external node 15 J1: Current sum residual of the internal node 16 J2: Current sum residual of the external node 15

【0021】[0021]

【数4】 但し、ΔiE :電圧源素子電流iE のニュートン反復差
分 ΔiL :インダクタンス素子電流iL のニュートン反復
差分 Δv1 :内部ノード14電位のニュートン反復差分 Δv2 :外部ノード15電位のニュートン反復差分
[Equation 4] Where ΔiE: Newton iteration difference of voltage source element current iE ΔiL: Newton iteration difference of inductance element current iL Δv1: Newton iteration difference of internal node 14 potential Δv2: Newton iteration difference of external node 15 potential

【0022】数式3及び数式4の行列、ベクトル中の点
線は、内部変数に関する行列式と外部変数に関する行列
式との境界を表す。
Dotted lines in the matrices and vectors of Equations 3 and 4 represent the boundary between the determinant for internal variables and the determinant for external variables.

【0023】この回路分割形シミュレーションの行列定
式化では、外部変数に関する行列式は上位回路に対して
外部ノードから眺めたマクロモデルを生成する必要上、
これを縁に定式化する必要がある。更に、内部変数に関
する行列式は、当該ブロックの完結した回路方程式を表
すので、この行列式独自で逆行列可能であること、即ち
正則であることが必要である。
In the matrix formulation of this circuit division type simulation, the determinant for the external variable needs to generate a macro model viewed from the external node with respect to the upper circuit.
It is necessary to formulate this at the edge. Furthermore, since the determinant for the internal variable represents the circuit equation that completes the block, it is necessary that this determinant can be inverse matrix, that is, regular.

【0024】数式3の内部変数に関する行列式は、下記
数式5であり、正則条件を満たしている。
The determinant for the internal variable of the mathematical expression 3 is the following mathematical expression 5, which satisfies the regular condition.

【0025】[0025]

【数5】(G1 +G2 )Δv1 =J1[Equation 5] (G1 + G2) Δv1 = J1

【0026】一方、数式4の内部変数に関する行列式は
下記数式6となる。
On the other hand, the determinant for the internal variable of the equation 4 is the following equation 6.

【0027】[0027]

【数6】 [Equation 6]

【0028】この数式6は正則条件を満たしていない。
なぜなら、回路の定常動作においては、時間積分幅hは
無限大となり、数式6中のL/hは零値をとるからであ
る。つまり、この定式化では、図3のブロック20の部
分回路はシミュレーション不可能である。その原因は、
図3のブロック20においては、電流変数独立が素子で
ある電圧源素子8とインダクタンス素子10とが外部ノ
ード15,17間で電流パスを構成しているからであ
る。この場合、前述した修正節点法でのリオーダリング
方式によれば、電圧源素子8及びインダクタンス素子1
0に対して、夫々正ノード14及び正ノード15を選択
すべきであるが、ノード15はブロック20の外部ノー
ドであるため、このノードに関するキルヒホッフ電流則
を内部変数に関する行列式に取り込むことができない。
つまり、ノード15は正ノードとして選択することが不
可能となる。
Equation 6 does not satisfy the regular condition.
This is because, in the steady operation of the circuit, the time integration width h becomes infinite, and L / h in Expression 6 has a zero value. That is, with this formulation, the partial circuit of the block 20 in FIG. 3 cannot be simulated. The cause is
This is because in the block 20 of FIG. 3, the voltage source element 8 and the inductance element 10, which are elements independent of the current variable, form a current path between the external nodes 15 and 17. In this case, according to the reordering method based on the modified node method described above, the voltage source element 8 and the inductance element 1
For 0, positive node 14 and positive node 15 should be selected, respectively, but since node 15 is an external node of block 20, the Kirchhoff current law for this node cannot be incorporated into the determinant for internal variables. .
That is, the node 15 cannot be selected as the primary node.

【0029】この課題を解決する手段として、回路の階
層化の段階で、予め外部ノード間で電流変数独立な素子
のみからなる電流パスを避けるようにブロック化(又
は、外部ノードの選択)を行なう方法がある。しかし、
有限計算機リソース下での分割シミュレーション又はマ
ルチCPU下での並列シミュレーションでは、計算処理
の高速化のために、ブロックの回路規模の均等化及び外
部ノード数の最小化を目標とした階層化処理が優先され
る。一方、論理LSIの高速化に伴い、電源配線、グラ
ンド配線の電位変動及び論理信号のリンキング等のイン
ダクタンスが関与する設計要素が増大しており、これに
伴って、シミュレーション設計データ中のインダクタン
スネットの割合が増大してきている。また、アナログ設
計においては、オペアンプモデルは基本素子であるが、
オペアンプの出力端子と基準端子との間の電気特性は電
流変数独立な素子であり、従ってアナログ回路のシミュ
レーション設計データは多数の電流変数独立な素子から
構成されているといってもよい。
As means for solving this problem, at the stage of circuit hierarchization, blocking (or selection of an external node) is performed in advance so as to avoid a current path consisting only of elements having independent current variables between external nodes. There is a way. But,
In a division simulation under finite computer resources or a parallel simulation under multiple CPUs, in order to speed up the calculation process, the layering process with the goal of equalizing the circuit scale of blocks and minimizing the number of external nodes has priority. To be done. On the other hand, as the speed of logic LSIs increases, the number of design elements that involve inductance such as potential fluctuations in power supply wirings and ground wirings and linking of logic signals is increasing. The rate is increasing. In analog design, the operational amplifier model is the basic element,
The electrical characteristic between the output terminal of the operational amplifier and the reference terminal is an element independent of the current variable, so that it can be said that the simulation design data of the analog circuit is composed of many elements independent of the current variable.

【0030】即ち、従来の回路分割形シミュレーション
の行列定式化においては、外部ノード間で電流変数独立
な素子のみからなる電流パスが存在するブロックはシミ
ュレーション不可能であることと、回路の階層化の段階
でこの問題点を回避する手段は、回路分割形シミュレー
ションの目的及びシミュレーション設計データの特質上
汎用性に欠けることになるという問題点がある。
That is, in the conventional matrix formulation of the circuit division type simulation, it is impossible to simulate a block in which a current path consisting of only elements independent of a current variable exists between external nodes, and the circuit hierarchy is There is a problem that means for avoiding this problem at the stage lacks general versatility due to the purpose of the circuit division type simulation and the characteristics of the simulation design data.

【0031】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、従来の回路分割形シミュレーション方式で
は適用不可能な回路にも適用できる回路分割形シミュレ
ーションの行列定式化方式を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a matrix formulation method for circuit division type simulation which can be applied to a circuit which cannot be applied by the conventional circuit division type simulation method. To aim.

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】本発明に係る回路分割形
シミュレーションの行列定式化方式は、回路をブロック
分割して回路シミュレーションを行なう回路分割形シミ
ュレーションの行列定式化方式において、前記ブロック
間の接続をつかさどるノードを外部ノードとし、前記ブ
ロック内部の回路接続をつかさどるノードのうち前記外
部ノード以外のノードを内部ノードとして、前記ブロッ
クの内部で電流変数独立な素子のみにより外部ノード間
に電流パスが存在する場合に、外部ノードに接続する電
流変数独立な素子の一つを選択し、この素子の電流変数
を上位回路の変数に取り込むことを特徴とする。
A matrix formulation method for circuit division type simulation according to the present invention is a matrix formulation method for circuit division type simulation for performing circuit simulation by dividing a circuit into blocks. The external node is the node that controls the circuit, and the nodes other than the external node that control the circuit connection inside the block are internal nodes.There is a current path between the external nodes inside the block due to only the current variable independent elements. In this case, one of the current variable independent elements connected to the external node is selected, and the current variable of this element is taken into the variable of the upper circuit.

【0033】[0033]

【作用】本発明においては、ブロック内部で外部ノード
間に電流変数独立な素子のみにより電流パスが存在する
場合に、外部ノードに接続する電流変数独立な素子の一
つを選択し、この素子の電流変数を前記ブロックの内部
変数から除外して上位回路(即ち、ブロック間接続回
路)に取り込むので、前記ブロックの内部変数に関する
回路方程式が正則となり、解析可能となる。
In the present invention, when the current path exists only between the elements independent of the current variable between the external nodes inside the block, one of the elements independent of the current variable connected to the external node is selected and Since the current variable is excluded from the internal variables of the block and taken into the upper circuit (that is, the inter-block connection circuit), the circuit equation relating to the internal variables of the block becomes regular and can be analyzed.

【0034】特に、アナログ回路においてはオペアンプ
を使用することが多いが、従来のシミュレーション方式
ではこのようなアナログ回路に適用することが困難であ
った。しかし、本発明に係る回路分割形シミュレーショ
ンの行列定式化方式は、このようなアナログ回路のシミ
ュレーションにも適用することが可能である。
In particular, an operational amplifier is often used in an analog circuit, but it has been difficult to apply it to such an analog circuit by the conventional simulation method. However, the matrix formulation method of circuit division type simulation according to the present invention can also be applied to such analog circuit simulation.

【0035】[0035]

【実施例】次に、本発明の実施例について図3を参照し
て具体的に説明する。
EXAMPLE Next, an example of the present invention will be specifically described with reference to FIG.

【0036】先ず、図3の各ブロック19,20に対応
するデータをコンパイルするが、その際、ブロックの外
部ノード間に電流変数独立な素子のみからなる電流パス
の存在を検出する。この電流パスが検出された場合に、
外部ノードに接続する電流変数独立な素子の一つを選択
する。以上の処理は、前述の修正節点法におけるリオー
ダリング処理の正ノード選択機構がそのまま適用可能で
ある。即ち、電流変数独立な素子に対し、ブロックの内
部ノードから正ノードを選択していき、正ノードとして
外部ノードしか残されなくなった時点で、外部ノード間
に電流変数独立な素子のみからなる電流パスが検出され
たことになり、同時に外部ノード及びこの外部ノードに
接続する電流変数独立なユニークな素子が選択される。
First, the data corresponding to each of the blocks 19 and 20 in FIG. 3 is compiled. At this time, the presence of a current path consisting of only elements independent of the current variable is detected between the external nodes of the block. If this current path is detected,
Select one of the current variable independent devices connected to the external node. The above-described processing can be applied as it is to the positive node selection mechanism of the reordering processing in the modified node method. That is, for elements that are independent of current variables, when a positive node is selected from the internal nodes of the block and only external nodes remain as positive nodes, a current path consisting of only elements that are independent of current variables Is detected, and at the same time, an external node and a unique element independent of a current variable connected to this external node are selected.

【0037】ここで、電流変数独立な素子のみからなる
ループが存在する場合には、前記処理はユニークな解に
到達しないが、前述したように、このようなループ回路
は設計データから除外できる。
Here, if there is a loop consisting of only elements independent of the current variable, the above processing does not reach a unique solution, but as described above, such a loop circuit can be excluded from the design data.

【0038】次に、前述の処理により選択された電流変
数独立な素子の電流変数を上位回路、即ちブロック間接
続回路の変数に取り込む。その結果、選択された素子自
体はブロックを構成する内部素子でありながら、この電
流変数は外部ノード電位変数と共にブロックの内部変数
から除外され、上位回路で解決されるべき外部変数とな
る。
Next, the current variable of the element independent of the current variable selected by the above-mentioned processing is taken into the variable of the upper circuit, that is, the inter-block connection circuit. As a result, while the selected element itself is an internal element that constitutes the block, this current variable is excluded from the internal variable of the block together with the external node potential variable, and becomes an external variable to be solved by the upper circuit.

【0039】これを図3の回路に適用すると、先ず、ブ
ロック19の回路の定式化は本発明方式においては影響
を受けず、従って前述の数式3となる。次に、ブロック
20の回路では、電圧源素子8の正ノードには内部ノー
ド14が選択され、インダクタンス素子10の電流変数
iL は、外部ノード15と共にブロック20の内部変数
から除外される。その結果、ブロック20の回路の定式
化は下記数式7で示すようになる。
When this is applied to the circuit of FIG. 3, first, the formulation of the circuit of block 19 is not affected in the method of the present invention, and therefore the above-mentioned Equation 3 is obtained. Next, in the circuit of the block 20, the internal node 14 is selected as the positive node of the voltage source element 8, and the current variable iL of the inductance element 10 is excluded from the internal variable of the block 20 together with the external node 15. As a result, the circuit of the block 20 is formulated as shown in Equation 7 below.

【0040】[0040]

【数7】 [Equation 7]

【0041】即ち、内部変数に関する行列式は正則とな
り、このブロックの回路方程式は求解可能である。上位
回路の定式化は、数式3及び数式7により、外部ノード
から眺めたマクロモデルである下記数式8及び数式9を
生成し、上位回路の変数ベクトルに関して数式8と数式
9とをマージさせ、下記数式10で表すことができる。
That is, the determinant of the internal variables is regular, and the circuit equation of this block can be solved. To formulate the upper circuit, the following formulas 8 and 9 which are macro models viewed from the external node are generated by the formulas 3 and 7, and the formulas 8 and 9 are merged with respect to the variable vector of the upper circuit. It can be expressed by Equation 10.

【0042】[0042]

【数8】 [Equation 8]

【0043】[0043]

【数9】 [Equation 9]

【0044】[0044]

【数10】 [Equation 10]

【0045】ここで、数式7,数式9、数式10におい
てJ2*は、数式3及び数式8のJ2との識別のために*
を付けてある。
Here, in formulas 7, 9, and 10, J2 * is * to distinguish it from J2 in formulas 3 and 8.
Is attached.

【0046】本発明について、別の例である図4を用い
て説明する。
The present invention will be described with reference to FIG. 4, which is another example.

【0047】図4はアナログ回路の基本素子であるオペ
アンプから構成されているブロックである。利得A1 の
オペアンプ21の出力は、内部ノード23を介して利得
A2のオペアンプ22の入力に接続されている。ブロッ
ク27の外部ノードは、オペアンプ21の入力端子2
4、オペアンプ22の出力端子25及び基準ノード26
である。
FIG. 4 is a block composed of an operational amplifier which is a basic element of an analog circuit. The output of the operational amplifier 21 of gain A1 is connected to the input of the operational amplifier 22 of gain A2 via the internal node 23. The external node of the block 27 is the input terminal 2 of the operational amplifier 21.
4. Output terminal 25 of operational amplifier 22 and reference node 26
Is.

【0048】従来の回路分割側シミュレーションの行列
定式化によれば、ブロック27は下記数式11で示すよ
うになる。
According to the matrix formulation of the conventional circuit-division-side simulation, the block 27 is represented by the following equation 11.

【0049】[0049]

【数11】 但し、Δi1 :オペアンプ21出力電流のニュートン反
復差分 Δi2 :オペアンプ22出力電流のニュートン反復差分 Δv1 :内部ノード23電位のニュートン反復差分 Δv2 :外部ノード25電位のニュートン反復差分 Δv3 :外部ノード24電位のニュートン反復差分 J1 :内部ノード23の電流和残差 E1 :オペアンプ21出力の電圧残差 E2 :オペアンプ22出力の電圧残差 J2 :外部ノード25の電流和残差 J3 :外部ノード24の電流和残差
[Equation 11] Here, Δi1: Newton iteration difference of operational amplifier 21 output current Δi2: Newton iteration difference of operational amplifier 22 output current Δv1: Newton iteration difference of internal node 23 potential Δv2: Newton iteration difference of external node 25 potential Δv3: External node 24 potential Newton Repetition difference J1: Current sum residual of internal node 23 E1: Voltage residual of operational amplifier 21 output E2: Voltage residual of operational amplifier 22 output J2: Current sum residual of external node 25 J3: Current sum residual of external node 24

【0050】この数式11より、内部変数に関する行列
式は正則条件を満たさない。従って、この定式化ではブ
ロック27は解析不可能である。しかしながら、本発明
に係る回路分割形シミュレーションの行列定式化方式に
おいては、オペアンプ21の出力電流の正ノードには内
部ノード23が選択され、オペアンプ22の出力電流変
数は外部ノード25と共にブロック27の内部変数から
除外され、上位回路の変数となる。その結果、ブロック
27の回路の定式化は下記数式12となる。
From Equation 11, the determinant regarding the internal variable does not satisfy the regular condition. Therefore, block 27 cannot be analyzed with this formulation. However, in the matrix formulation method of the circuit division type simulation according to the present invention, the internal node 23 is selected as the positive node of the output current of the operational amplifier 21, and the output current variable of the operational amplifier 22 is stored inside the block 27 together with the external node 25. It is excluded from the variables and becomes the variable of the upper circuit. As a result, the circuit of the block 27 is formulated as the following formula 12.

【0051】[0051]

【数12】 [Equation 12]

【0052】即ち、内部変数に関する行列式は正則とな
り、このブロックの回路方程式は求解可能である。
That is, the determinant of the internal variables is regular, and the circuit equation of this block can be solved.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
路のブロック分割に基づく回路シミュレーション方式に
おいて、ブロックの内部で、外部ノード間に電流変数独
立な素子のみにより電流パスが存在する場合に、外部ノ
ードに接続する電流変数独立な素子の一つを選択し、こ
の素子の電流変数を前記ブロックの内部変数から除外
し、上位回路の取り込むので、前記ブロックの内部変数
に関する回路方程式が正則となり、解析可能となる効果
を有する。
As described above, according to the present invention, in a circuit simulation method based on block division of a circuit, when a current path exists only between elements independent of a current variable inside a block between external nodes. , One of the elements independent of the current variable connected to the external node is selected, the current variable of this element is excluded from the internal variables of the block, and the upper circuit is loaded, so the circuit equation for the internal variables of the block becomes regular. , Has an effect that can be analyzed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】回路分割シミュレーション方式におけるデータ
の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a data configuration in a circuit division simulation method.

【図2】回路分割シミュレーション方式を説明するため
の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining a circuit division simulation method.

【図3】回路分割形シミュレーションの行列定式化を説
明するための回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining a matrix formulation of a circuit division type simulation.

【図4】アナログ回路における回路分割形シミュレーシ
ョンの行列定式化を説明するための回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a matrix formulation of a circuit division type simulation in an analog circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜3;ブロック 4〜7;外部ノード 8;電圧源素子 10;インダクタンス素子 12,13;コンダクタンス 14〜17;ノード 1 to 3; blocks 4 to 7; external node 8; voltage source element 10; inductance elements 12 and 13; conductance 14 to 17; node

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回路をブロック分割して回路シミュレー
ションを行なう回路分割形シミュレーションの行列定式
化方式において、前記ブロック間の接続をつかさどるノ
ードを外部ノードとし、前記ブロック内部の回路接続を
つかさどるノードのうち前記外部ノード以外のノードを
内部ノードとして、前記ブロックの内部で電流変数独立
な素子のみにより外部ノード間に電流パスが存在する場
合に、外部ノードに接続する電流変数独立な素子の一つ
を選択し、この素子の電流変数を上位回路の変数に取り
込むことを特徴とする回路分割形シミュレーションの行
列定式化方式。
1. In a matrix formulation method of a circuit division type simulation for performing circuit simulation by dividing a circuit into blocks, a node that controls a connection between the blocks is an external node, and a node that controls a circuit connection inside the block is If a node other than the external node is used as an internal node and a current path exists between the external nodes due to only the current variable independent elements inside the block, select one of the current variable independent elements connected to the external node. Then, the matrix formulation method of the circuit division type simulation characterized in that the current variable of this element is taken into the variable of the upper circuit.
【請求項2】 前記電流変数独立な素子はオペアンプで
あることを特徴とする請求項1に記載の回路分割形シミ
ュレーションの行列定式化方式。
2. The matrix formulation method for circuit division type simulation according to claim 1, wherein the element independent of the current variable is an operational amplifier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007041839A (en) * 2005-08-03 2007-02-15 Renesas Technology Corp Simulation method
JP2007213274A (en) * 2006-02-09 2007-08-23 Renesas Technology Corp Simulation method and simulation program
JP2007280210A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Japan Research Institute Ltd Simulator, simulation method and program
US9009636B2 (en) 2011-06-06 2015-04-14 Fujitsu Limited Analog circuit simulator and analog circuit verification method

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