WO2018096766A1 - 回路シミュレーション方法及び回路シミュレーション装置 - Google Patents

回路シミュレーション方法及び回路シミュレーション装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018096766A1
WO2018096766A1 PCT/JP2017/032742 JP2017032742W WO2018096766A1 WO 2018096766 A1 WO2018096766 A1 WO 2018096766A1 JP 2017032742 W JP2017032742 W JP 2017032742W WO 2018096766 A1 WO2018096766 A1 WO 2018096766A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
dynamic model
operating condition
circuit element
model
static
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/032742
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
青路 日▲高▼
洋嗣 三舩
制二 五嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of WO2018096766A1 publication Critical patent/WO2018096766A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G13/00—Apparatus specially adapted for manufacturing capacitors; Processes specially adapted for manufacturing capacitors not provided for in groups H01G4/00 - H01G11/00

Definitions

  • the present invention relates to a circuit simulation method and a circuit simulation apparatus.
  • Patent Documents 1 and 2 There are known techniques for simulating the characteristics of capacitors and inductors using an equivalent circuit represented by passive circuit elements (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Document 1 discloses that the capacitance of a capacitor at the time of applying a DC voltage is based on the characteristic change rate of the passive circuit element at the time of applying a DC voltage calculated by an approximate function expressed as a variable based on an actual measurement value.
  • a dynamic model for simulating nonlinear characteristics is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses an inductor at the time of DC current superimposition based on a characteristic change rate of the passive circuit element at the time of DC current superimposition calculated by an approximate function represented by a current as a variable based on an actual measurement value.
  • a dynamic model for simulating the non-linear characteristics of is disclosed.
  • the characteristics of the passive circuit elements are calculated from the dynamic model according to the operating conditions such as DC voltage and DC current when the simulation is executed. Yes.
  • the nonlinear characteristics of the capacitor and the inductor can be simulated.
  • the calculation time of the simulation increases.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a circuit simulation method and a circuit simulation apparatus capable of reducing a calculation time when executing a circuit simulation using a dynamic model. To do.
  • a circuit simulation method includes a dynamic model in which a computer can simulate characteristics according to operating conditions of a passive circuit element that represents an equivalent circuit of a circuit element.
  • a static model is generated by calculating the characteristics of the passive circuit element in the case, and the characteristics of the circuit element in the case where the operating condition is a specific operating condition are simulated using the static model.
  • a circuit simulation device includes a dynamic model storage unit that stores a dynamic model that can simulate characteristics according to operating conditions of a passive circuit element that represents an equivalent circuit of a circuit element, and a dynamic model storage unit.
  • the static model generation unit that generates the static model by calculating the characteristics of the passive circuit element when the operating condition is a specific operating condition from the dynamic model, and the operating condition is specified using the generated static model
  • a simulation execution unit for simulating the characteristics of the circuit element in the case of the above operating conditions.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the circuit simulation apparatus 100 which is one Embodiment of this invention. It is a figure which shows an example of the functional block of a dynamic model. It is a figure which shows an example of the dynamic model of a capacitor
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a circuit simulation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the circuit simulation apparatus 100 includes a dynamic model storage unit 110, a static model generation unit 120, a static model storage unit 130, and a simulation execution unit 140.
  • the dynamic model storage unit 110 stores a dynamic model that is a dynamic model of a capacitor and an inductor.
  • the dynamic model is provided from an electronic component manufacturer as data in a format suitable for the circuit simulation device 100 and stored in the dynamic model storage unit 110, for example.
  • the dynamic model considers one or more factors (operating conditions) that affect the characteristics of the capacitor and the inductor. Factors include, for example, temperature, DC bias (DC voltage or DC current), AC amplitude (AC voltage or AC current), characteristic variation, and the like.
  • a dynamic model of a capacitor and an inductor will be described as an example. However, the dynamic model may simulate characteristics of circuit elements other than the capacitor or the inductor.
  • the static model generation unit 120 is a characteristic of the passive circuit element when the factor considered in the dynamic model is a specific value (specific operation condition) from the dynamic model stored in the dynamic model storage unit 110.
  • the generation of the static model is executed in advance as preparation before executing the simulation.
  • a specific value (specific operating condition) when generating the static model may be input by the user or may be determined in advance in the circuit simulation device 100.
  • the static model generation timing may be instructed by the user, or may be determined by the static model generation unit 120. For example, when the dynamic model is stored in the dynamic model storage unit 110, the presence / absence of generation of a static model and the value of a factor for generating the static model may be input from the user.
  • the simulation execution unit 140 uses the linear model stored in the static model storage unit 130 to simulate the non-linear characteristic of the capacitor or inductor according to a specific operating condition. Further, there may be a case where a static model corresponding to the operating condition for which simulation is desired is not stored in the static model storage unit 130. In such a case, the simulation execution unit 140 uses the dynamic model stored in the dynamic model storage unit 110 without using the static model, and obtains the nonlinear characteristics of the capacitor or the inductor according to the operation condition. You may simulate.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of functional blocks of the dynamic model.
  • the dynamic model 200 includes a passive circuit element 210, a factor specifying unit 220, a characteristic information storage unit 230, and a control element 240.
  • the passive circuit element 210 is an element that represents an equivalent circuit of a capacitor or an inductor, and includes, for example, a resistance element, a capacitance element, and an inductance element.
  • the factor identifying unit 220 identifies a plurality of factor values that affect the characteristics of the capacitor or inductor.
  • the factor specifying unit 220 can specify the value of the factor by user input, for example.
  • the factor specifying unit 220 may specify values such as a DC bias and an AC amplitude from a circuit diagram input to the circuit simulation device 100, for example.
  • the characteristic information storage unit 230 stores characteristic information indicating the correspondence between possible values of a plurality of factors and the characteristics of the passive circuit elements.
  • the characteristic information is, for example, a function of the characteristic of the passive circuit element having a plurality of factors as variables.
  • the function is, for example, an approximate function of the rate of change of the characteristics of the passive circuit element generated based on the measured value of the characteristics of the passive circuit element in accordance with changes in a plurality of factors. Details of the approximate function will be described later.
  • the control element 240 is an element for considering the characteristics of the passive circuit element that changes according to a plurality of factors.
  • the control element 240 for example, has a characteristic current that flows through the passive circuit element when a plurality of factors are specified values, and a passive circuit element when the plurality of factors are predetermined values (initial values). This is a current source that generates a differential current from the flowing initial current.
  • the control element 240 has, for example, a characteristic voltage generated in the passive circuit element when a plurality of factors are specified values, and an initial voltage generated in the passive circuit element when the plurality of factors are predetermined values (initial values). Is a voltage source that generates a differential voltage.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a dynamic model of a capacitor.
  • the dynamic model of the capacitor includes an equivalent circuit 300 of the capacitor represented by passive circuit elements (resistive element R, capacitive element C, and inductance element L).
  • the dynamic model of the capacitor includes a current source I (control element) connected in parallel to a passive circuit element whose characteristics change according to a factor.
  • n (1... N) indicates an element position. Each element is given an element position as a subscript.
  • passive circuit elements whose characteristics do not change depending on factors are represented by lower case letters (c, r, and l).
  • the current source I In the dynamic model of the capacitor, the current source I generates a differential current between the characteristic current flowing in the passive circuit element and the initial current when the factor is a specified value.
  • the current source I 1 has a capacitance element when the factor is a specified value and the sum of the current flowing through the capacitor element C 1 and the current flowing through the resistor element R 1 (characteristic current).
  • a difference current between the current flowing through C 1 and the sum of the current flowing through the resistance element R 1 (initial current) is generated.
  • the nonlinear characteristic of the capacitor corresponding to the factor is simulated.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a dynamic model of an inductor.
  • the dynamic model of the inductor includes an equivalent circuit 400 of the inductor represented by passive circuit elements (a resistance element R, a capacitance element C, and an inductance element L).
  • the dynamic model of the inductor includes a voltage source V (control element) connected in series to a passive circuit element whose characteristics change according to a factor.
  • n (1... N) indicates an element position. Each element is given an element position as a subscript.
  • passive circuit elements whose characteristics do not change depending on factors are represented by lower case letters (c, r, and l).
  • the voltage source V generates a differential voltage between a characteristic voltage generated in the passive circuit element and an initial voltage when the factor is a specified value.
  • the voltage source V 1 has a resistance element when the factor is an initial value and the sum (characteristic voltage) of the voltage generated at the resistor element R 1 and the voltage generated at the inductance element L 1 when the factor is a specified value.
  • a differential voltage between the voltage generated at R 1 and the sum (initial voltage) of the voltage generated at the inductance element L 1 is generated. In this way, by adding the differential voltage generated by the voltage source V to the initial voltage, the nonlinear characteristics of the inductor corresponding to a plurality of factors are simulated.
  • the plurality of factors are x 1 , x 2 ,...,
  • the resistance element at element position n the characteristics of the capacitive element and the inductance element according to the plurality of factors are R n , C n and L n , and the plurality of factors are initial values.
  • the characteristics of the capacitive element and the inductance element in this case are R 0n , C 0n, and L 0n
  • the change rate of the characteristics is expressed by the following equations (1) to (3).
  • the first term of the equations (1) to (3) is 1 when all the variables (x 1 , x 2 ,%) Match the initial values, and the rate of change is zero.
  • the factors are assumed to be two variables x 1 and x 2 and their initial values are assumed to be x 10 and x 20 .
  • x 1 is temperature
  • x 2 is DC voltage (or DC current)
  • x 10 is 25 ° C.
  • x 20 is 0V (or 0A).
  • equations (1) to (3) are simplified to the following equations (4) to (6).
  • the first term of the equations (4) to (6) is defined by the following equations (7) to (9).
  • Equation (7) to (9) are simply expressed as k (x 1 , x 2 ) below.
  • the function k (x 1 , x 2 ) is 1 when the two variables (x 1 , x 2 ) are the initial values (x 10 , x 20 ), and the characteristics of the passive circuit elements are always positive. Therefore, it is defined by the following formula (10).
  • the function f (x 1 , x 2 ) is zero when the two variables (x 1 , x 2 ) are the initial values (x 10 , x 20 ).
  • the function f (x 1 , x 2 ) is expressed by the following equation (11) by, for example, expansion by power.
  • Equation (11) b 10 , b 10 ,..., B n1, n2 are real number expansion coefficients, and n 1 , n 2 are the maximum orders of x 1 , x 2 , respectively.
  • the function f (x 1 , x 2 ) can also be expressed by the following equation (12) by expansion using the basis function g ij (x 1 , x 2 ) for the purpose of improving convergence.
  • b 10 , b 01 ,..., B mn are expansion coefficients of basis functions. If the basis function is defined by the following equation (13), it matches the equation (11) developed by power.
  • c 1, ij and C 2, ij are constants for making basis functions having different orders (i, j) linearly independent from each other.
  • FIG. 5 shows an example of a static model generated from the dynamic model shown in FIG.
  • the static model generation unit 120 Based on the dynamic model stored in the dynamic model storage unit 110, the static model generation unit 120 generates a static model when a factor considered in the dynamic model is a specific value. Specifically, the static model generation unit 120 calculates the characteristic (element value) of the passive circuit element when the factor is a specific value based on the characteristic information (function) stored in the characteristic information storage unit 230. Calculate and generate a static model with the characteristics.
  • a static model is shown in the case where the two factors of the DC voltage Vdc (V) and the temperature T (° C.) are specific values.
  • the resistance element R 1 , the capacitance element C 1 , the capacitance element C 4 , the resistance element R 4 , the inductance element L N , and the capacitance element characteristics of C N and the resistor R N is, R 1_3, C 1_3, C 4_3, R 4_3, L N_3, has a C N_3 and R N_3 (actual specific value, respectively).
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a static model generated from the dynamic model shown in FIG.
  • the static model generation unit 120 is based on the dynamic model stored in the dynamic model storage unit 110 when the factor considered in the dynamic model is a specific value. Generate a static model.
  • the static model generation unit 120 has characteristics (element values) of passive circuit elements whose characteristics change according to factors (passive circuit elements in which the voltage source is connected in series in the dynamic model shown in FIG. 4). ) Is calculated.
  • the operating condition is determined based on the dynamic model that can simulate the characteristic according to the operating condition of the passive circuit element that represents the equivalent circuit of the circuit element.
  • the static model can be generated in advance by calculating the characteristics of the passive circuit element in the case.
  • a plurality of static models corresponding to each of a plurality of specific operating conditions can be generated in advance. This makes it possible to shorten the simulation calculation time according to various operating conditions.
  • each embodiment described above is for facilitating the understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention.
  • the present invention can be changed / improved without departing from the spirit thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
  • those obtained by appropriately modifying the design of each embodiment by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.
  • each element included in each embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate.
  • each element included in each embodiment can be combined as much as technically possible, and combinations thereof are included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

動的モデルを用いた回路シミュレーション実行時の計算時間を短縮する。コンピュータが、回路素子の等価回路を表す受動回路素子の動作条件に応じた特性をシミュレート可能な動的モデルから、動作条件が特定の動作条件の場合における受動回路素子の特性を算出して静的モデルを生成し、静的モデルを用いて、動作条件が特定の動作条件の場合における回路素子の特性をシミュレートする。

Description

回路シミュレーション方法及び回路シミュレーション装置
　本発明は、回路シミュレーション方法及び回路シミュレーション装置に関する。
　受動回路素子により表された等価回路を用いてコンデンサやインダクタの特性をシミュレートする手法が知られている（例えば、特許文献１及び２）。
　例えば、特許文献１には、実測値をもとに電圧を変数として表された近似関数により算出される直流電圧印加時における受動回路素子の特性変化率に基づいて、直流電圧印加時のコンデンサの非線形特性をシミュレーションするための動的モデルが開示されている。また例えば、特許文献２には、実測値をもとに電流を変数として表された近似関数により算出される直流電流重畳時における受動回路素子の特性変化率に基づいて、直流電流重畳時のインダクタの非線形特性をシミュレーションするための動的モデルが開示されている。
特許第５７７３１０１号明細書 特許第５７７３１０２号明細書
　特許文献１及び２に開示されている手法では、シミュレーションを実行する際に、直流電圧や直流電流等の動作条件に応じて、動的モデルから受動回路素子の特性（素子値）を計算している。これにより、コンデンサやインダクタの非線形特性のシミュレーションが可能となるが、動作条件に応じて動的モデルから受動回路素子の特性を計算する必要があるため、シミュレーションの計算時間が増大することとなる。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、動的モデルを用いた回路シミュレーション実行時の計算時間を短縮することが可能な回路シミュレーション方法及び回路シミュレーション装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る回路シミュレーション方法は、コンピュータが、回路素子の等価回路を表す受動回路素子の動作条件に応じた特性をシミュレート可能な動的モデルから、動作条件が特定の動作条件の場合における受動回路素子の特性を算出して静的モデルを生成し、静的モデルを用いて、動作条件が特定の動作条件の場合における回路素子の特性をシミュレートする。
　また、本発明の一態様に係る回路シミュレーション装置は、回路素子の等価回路を表す受動回路素子の動作条件に応じた特性をシミュレート可能な動的モデルを記憶する動的モデル記憶部と、動的モデルから、動作条件が特定の動作条件の場合における受動回路素子の特性を算出して静的モデルを生成する静的モデル生成部と、生成された静的モデルを用いて、動作条件が特定の動作条件の場合における回路素子の特性をシミュレートするシミュレーション実行部と、を備える。
　本発明によれば、動的モデルを用いた回路シミュレーション実行時の計算時間を短縮することが可能な回路シミュレーション方法及び回路シミュレーション装置を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態である回路シミュレーション装置１００の構成を示す図である。 動的モデルの機能ブロックの一例を示す図である。 コンデンサの動的モデルの一例を示す図である。 インダクタの動的モデルの一例を示す図である。 図３に示した動的モデルから生成された静的モデルの例を示す図である。 図４に示した動的モデルから生成された静的モデルの例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である回路シミュレーション装置１００の構成を示す図である。回路シミュレーション装置１００は、動的モデル記憶部１１０、静的モデル生成部１２０、静的モデル記憶部１３０及びシミュレーション実行部１４０を備える。
　動的モデル記憶部１１０は、コンデンサ及びインダクタの動的モデルである動的モデルを記憶する。動的モデルは、例えば、回路シミュレーション装置１００に適した形式のデータとして電子部品メーカーから提供され、動的モデル記憶部１１０に格納される。動的モデルは、コンデンサ及びインダクタの特性に影響を与える１以上の要因（動作条件）を考慮したものである。要因は、例えば、温度、ＤＣバイアス（直流電圧又は直流電流）、ＡＣ振幅（交流電圧又は交流電流）、特性ばらつき等である。なお、本実施形態では、コンデンサ及びインダクタの動的モデルを例として説明するが、動的モデルはコンデンサ又はインダクタ以外の回路素子の特性をシミュレートするものであってもよい。
　静的モデル生成部１２０は、動的モデル記憶部１１０に格納されている動的モデルから、動的モデルで考慮される要因が特定の値（特定の動作条件）の場合における受動回路素子の特性を算出して静的モデルを生成し、静的モデル記憶部１３０に格納する。静的モデルの生成は、シミュレーション実行前の準備として事前に実行される。なお、静的モデルを生成する際の特定の値（特定の動作条件）は、ユーザから入力されてもよいし、回路シミュレーション装置１００において予め定められていてもよい。また、静的モデルの生成タイミングは、ユーザから指示されてもよいし、静的モデル生成部１２０が決定してもよい。例えば、動的モデルが動的モデル記憶部１１０に格納される際に、静的モデルの生成有無及び静的モデルを生成する際の要因の値がユーザから入力されてもよい。
　シミュレーション実行部１４０は、静的モデル記憶部１３０に格納されている線形モデルを用いて、特定の動作条件に応じたコンデンサ又はインダクタの非線形特性をシミュレートする。また、シミュレーションを行いたい動作条件に対応する静的モデルが静的モデル記憶部１３０に格納されていない場合が考えられる。このような場合、シミュレーション実行部１４０は、静的モデルを用いることなく、動的モデル記憶部１１０に格納されている動的モデルを用いて、当該動作条件に応じたコンデンサ又はインダクタの非線形特性をシミュレートしてもよい。
　図２は、動的モデルの機能ブロックの一例を示す図である。図２に示すように、動的モデル２００は、受動回路素子２１０、要因特定部２２０、特性情報記憶部２３０及び制御素子２４０を備える。
　受動回路素子２１０は、コンデンサ又はインダクタの等価回路を表す素子であり、例えば、抵抗素子、容量素子及びインダクタンス素子を含む。
　要因特定部２２０は、コンデンサ又はインダクタの特性に影響を与える複数の要因の値を特定する。要因特定部２２０は、例えば、ユーザ入力によって要因の値を特定することができる。また、要因特定部２２０は、例えば、回路シミュレーション装置１００に入力された回路図から、ＤＣバイアスやＡＣ振幅等の値を特定してもよい。
　特性情報記憶部２３０は、複数の要因の取り得る値と受動回路素子の特性との対応関係を示す特性情報を記憶する。特性情報は、例えば、複数の要因を変数とする受動回路素子の特性の関数である。具体的には、関数は、例えば、複数の要因の変化に応じた受動回路素子の特性の実測値に基づいて生成された、受動回路素子の特性の変化率の近似関数である。近似関数の詳細については後述する。
　制御素子２４０は、複数の要因に応じて変化する受動回路素子の特性を考慮するための素子である。具体的には、制御素子２４０は、例えば、複数の要因が特定された値の場合に受動回路素子に流れる特性電流と、複数の要因が所定の値（初期値）の場合に受動回路素子に流れる初期電流との差分電流を生成する電流源である。また、制御素子２４０は、例えば、複数の要因が特定された値の場合に受動回路素子に生じる特性電圧と、複数の要因が所定の値（初期値）の場合に受動回路素子に生じる初期電圧との差分電圧を生成する電圧源である。
　図３は、コンデンサの動的モデルの一例を示す図である。図３に示すように、コンデンサの動的モデルは、受動回路素子（抵抗素子Ｒ、容量素子Ｃ及びインダクタンス素子Ｌ）によって表される、コンデンサの等価回路３００を備える。また、コンデンサの動的モデルは、要因に応じて特性が変化する受動回路素子に並列に接続される電流源Ｉ（制御素子）を備える。なお、図３において、ｎ（１…Ｎ）は、素子位置を示している。各素子には、素子位置が添え字として付されている。例えば、素子位置ｎ＝１の容量素子、抵抗素子及び電流源は、Ｃ1、Ｒ1及びＩ1と表されている。なお、要因に応じて特性が変化しない受動回路素子は、小文字（ｃ、ｒ及びｌ（エル））で表されている。
　コンデンサの動的モデルにおいて、電流源Ｉは、要因が特定された値の場合に受動回路素子に流れる特性電流と初期電流との差分電流を生成する。例えば、電流源Ｉ1は、要因が特定された値の場合に容量素子Ｃ1を流れる電流と抵抗素子Ｒ1を流れる電流との合計（特性電流）と、要因が初期値の場合に容量素子Ｃ1を流れる電流と抵抗素子Ｒ1を流れる電流との合計（初期電流）との差分電流を生成する。このように、電流源Ｉによって生成された差分電流を初期電流に加算することにより、要因に応じたコンデンサの非線形特性がシミュレートされる。
　図４は、インダクタの動的モデルの一例を示す図である。図４に示すように、インダクタの動的モデルは、受動回路素子（抵抗素子Ｒ、容量素子Ｃ及びインダクタンス素子Ｌ）によって表される、インダクタの等価回路４００を備える。また、インダクタの動的モデルは、要因に応じて特性が変化する受動回路素子に直列に接続される電圧源Ｖ（制御素子）を備える。なお、図４において、ｎ（１…Ｎ）は、素子位置を示している。各素子には、素子位置が添え字として付されている。例えば、素子位置ｎ＝１の抵抗素子、インダクタンス素子及び電圧源は、Ｒ1、Ｌ1及びＶ1と表されている。なお、要因に応じて特性が変化しない受動回路素子は、小文字（ｃ、ｒ及びｌ（エル））で表されている。
　インダクタの動的モデルにおいて、電圧源Ｖは、要因が特定された値の場合に受動回路素子に生じる特性電圧と初期電圧との差分電圧を生成する。例えば、電圧源Ｖ1は、要因が特定された値の場合に抵抗素子Ｒ1に生じる電圧とインダクタンス素子Ｌ1に生じる電圧との合計（特性電圧）と、要因が初期値の場合に抵抗素子Ｒ1に生じる電圧とインダクタンス素子Ｌ1に生じる電圧との合計（初期電圧）との差分電圧を生成する。このように、電圧源Ｖによって生成された差分電圧を初期電圧に加算することにより、複数の要因に応じたインダクタの非線形特性がシミュレートされる。
　特性情報記憶部２３０に記憶される特性情報である、受動回路素子の特性の変化率の近似関数の一例について説明する。
　複数の要因をｘ1，ｘ2，…、素子位置ｎの抵抗素子、複数の要因に応じた容量素子及びインダクタンス素子の特性をそれぞれＲn、Ｃn及びＬn、複数の要因が初期値の場合の容量素子及びインダクタンス素子の特性をそれぞれＲ0n、Ｃ0n及びＬ0nとすると、特性の変化率は以下の式（１）～（３）により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（１）～（３）の第１項は、全ての変数（ｘ1，ｘ2，…）が初期値と一致する場合に１となり、変化率はゼロとなる。
　ここで、説明を簡単にするために、要因を２つの変数ｘ1，ｘ2とし、それらの初期値をｘ10，ｘ20として説明する。例えば、ｘ1は温度、ｘ2は直流電圧（又は直流電流）、ｘ10は２５℃、ｘ20は０Ｖ（又は０Ａ）である。この場合、式（１）～（３）は、以下の式（４）～（６）に簡略化される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　式（４）～（６）の第１項を以下の式（７）～（９）で定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　式（７）～（９）をまとめて説明するために、以下では、式（７）～（９）を単純にｋ（ｘ1，ｘ2）と表す。関数ｋ（ｘ1，ｘ2）は、２つの変数（ｘ1，ｘ2）が初期値（ｘ10，ｘ20）となる場合に１となり、また、受動回路素子の特性は常に正であるから、以下の式（１０）で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　関数ｆ（ｘ1，ｘ2）は、２つの変数（ｘ1，ｘ2）が初期値（ｘ10，ｘ20）となる場合にゼロとなる。関数ｆ（ｘ1，ｘ2）は、例えば、べき乗による展開により、以下の式（１１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　式（１１）において、ｂ10，ｂ10，…，ｂn1,n2は実数の展開係数であり、ｎ1，ｎ2はそれぞれｘ1，ｘ2の最大次数である。
　また、関数ｆ（ｘ1，ｘ2）は、収束性の改善を目的として、基底関数ｇij（ｘ1，ｘ2）を用いた展開により、以下の式（１２）で表すこともできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　ここで、ｂ10，ｂ01，…，ｂmnは、基底関数の展開係数である。基底関数を以下の式（１３）で定義すると、べき乗により展開した式（１１）に一致する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　基底関数ｇij（ｘ1，ｘ2）を以下の式（１４）～（１７）で定義すると、変数（ｘ1，ｘ2）に大きな値が入力された場合も有限な定数となるため、計算の収束性において有効である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　ここで、ｃ1,ij，Ｃ2,ijは、次数（ｉ，ｊ）が異なる基底関数を互いに一次独立とするための定数である。
　図５は、図３に示した動的モデルから生成された静的モデルの例を示す図である。静的モデル生成部１２０は、動的モデル記憶部１１０に格納された動的モデルに基づいて、動的モデルで考慮される要因が特定の値の場合における静的モデルを生成する。具体的には、静的モデル生成部１２０は、特性情報記憶部２３０に格納されている特性情報（関数）に基づいて、要因が特定の値の場合における受動回路素子の特性（素子値）を計算し、当該特性を有する静的モデルを生成する。
　図５に示す例では、直流電圧Ｖｄｃ（Ｖ）及び温度Ｔ（℃）の２つの要因が特定の値の場合における静的モデルが示されている。図５に示すように、静的モデル生成部１２０は、要因に応じて特性が変化する受動回路素子（図３に示す動的モデルにおいて電流源Ｉが並列接続されていた受動回路素子）の特性（素子値）を算出する。具体的には、例えば、直流電圧Ｖｄｃ＝０Ｖ及び温度Ｔ＝２５℃（要因１）の場合における抵抗素子Ｒ1、容量素子Ｃ1、容量素子Ｃ4、抵抗素子Ｒ4、インダクタンス素子ＬN、容量素子ＣN及び抵抗素子ＲNの特性は、Ｒ1_1、Ｃ1_1、Ｃ4_1、Ｒ4_1、ＬN_1、ＣN_1及びＲN_1（実際はそれぞれ具体的な値）となっている。また例えば、直流電圧Ｖｄｃ＝６．３Ｖ及び温度Ｔ＝２５℃（要因３）の場合における抵抗素子Ｒ1、容量素子Ｃ1、容量素子Ｃ4、抵抗素子Ｒ4、インダクタンス素子ＬN、容量素子ＣN及び抵抗素子ＲNの特性は、Ｒ1_3、Ｃ1_3、Ｃ4_3、Ｒ4_3、ＬN_3、ＣN_3及びＲN_3（実際はそれぞれ具体的な値）となっている。
　図６は、図４に示した動的モデルから生成された静的モデルの例を示す図である。静的モデル生成部１２０は、図５に示した例と同様に、動的モデル記憶部１１０に格納された動的モデルに基づいて、動的モデルで考慮される要因が特定の値の場合における静的モデルを生成する。具体的には、静的モデル生成部１２０は、要因に応じて特性が変化する受動回路素子（図４に示す動的モデルにおいて電圧源が直列接続されていた受動回路素子）の特性（素子値）を算出する。
　以上のように、本実施形態の回路シミュレーション装置１００では、回路素子の等価回路を表す受動回路素子の動作条件に応じた特性をシミュレート可能な動的モデルから、動作条件が特定の動作条件の場合における受動回路素子の特性を算出して静的モデルを予め生成しておくことができる。そして、実際にシミュレーションを実行する際には、動的モデルではなく、事前に生成された静的モデルを用いて、特定の動作条件の場合における回路素子の特性をシミュレートすることができる。これにより、シミュレーション実行時に、受動回路素子の特性を求めるための関数を計算する必要がないため、シミュレーション実行時の計算時間を短縮することが可能となる。
　また、本実施形態の回路シミュレーション装置１００では、複数の特定の動作条件のそれぞれに応じた複数の静的モデルを予め生成しておくことができる。これにより、様々な動作条件に応じたシミュレーションの計算時間を短縮することが可能となる。
　以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
　１００
　回路シミュレーション装置、１１０
　動的モデル記憶部、１２０
　静的モデル生成部、１３０
　静的モデル記憶部、１４０
　シミュレーション実行部、２００
　動的モデル、２１０
　受動回路素子、２２０
　要因特定部、２３０
　特性情報記憶部、２４０
　制御素子、３００，４００
　等価回路 

Claims (4)

  1. 　コンピュータが、
    　回路素子の等価回路を表す受動回路素子の動作条件に応じた特性をシミュレート可能な動的モデルから、前記動作条件が特定の動作条件の場合における前記受動回路素子の特性を算出して静的モデルを生成し、
    　前記静的モデルを用いて、前記動作条件が前記特定の動作条件の場合における前記回路素子の特性をシミュレートする、
    　回路シミュレーション方法。
  2. 　前記静的モデルを生成することは、複数の特定の動作条件のそれぞれに応じた、複数の静的モデルを生成することを含む、
    　請求項１に記載の回路シミュレーション方法。
  3. 　回路素子の等価回路を表す受動回路素子の動作条件に応じた特性をシミュレート可能な動的モデルを記憶する動的モデル記憶部と、
    　前記動的モデルから、前記動作条件が特定の動作条件の場合における前記受動回路素子の特性を算出して静的モデルを生成する静的モデル生成部と、
    　前記生成された静的モデルを用いて、前記動作条件が前記特定の動作条件の場合における前記回路素子の特性をシミュレートするシミュレーション実行部と、
    　を備える回路シミュレーション装置。
  4. 　前記静的モデル生成部は、複数の特定の動作条件のそれぞれに応じた、複数の静的モデルを生成する、
    　請求項３に記載の回路シミュレーション装置。 
PCT/JP2017/032742 2016-11-24 2017-09-12 回路シミュレーション方法及び回路シミュレーション装置 Ceased WO2018096766A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016227792 2016-11-24
JP2016-227792 2016-11-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018096766A1 true WO2018096766A1 (ja) 2018-05-31

Family

ID=62196075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/032742 Ceased WO2018096766A1 (ja) 2016-11-24 2017-09-12 回路シミュレーション方法及び回路シミュレーション装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018096766A1 (ja)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HIDAKA, SEIJI: "Dynamic Model of Laminated Ceramic Capacitor, and Evolutional Circuit Simulation", RADIO-WAVE NEWSPAPER SECOND PART: HIGH-TECHNOLOGY IN SPECIAL EDITION, 18 August 2016 (2016-08-18), pages 8 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Toro et al. Derivative Riemann solvers for systems of conservation laws and ADER methods
Wang et al. Design of a memcapacitor emulator based on a memristor
Elwy et al. All possible topologies of the fractional-order Wien oscillator family using different approximation techniques
CN102970647B (zh) 一种扬声器振动中非线性特性的仿真计算方法
CN105229645B (zh) 电感器的仿真方法及电感器的非线性等效电路模型
CN103282904B (zh) 等效电路模型，程序以及存储介质
EP3582153A1 (en) Generating hybrid models of physical systems
Tabatabaei et al. Numerical solution of Duffing equation by the differential transform method
JP7512229B2 (ja) 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム
KR20100080357A (ko) 전류 모드에서 동작하는 전자 장치를 타겟 기술로 이동시키는 방법
Majka Fractional derivative approach in modeling of a nonlinear coil for ferroresonance analyses
Bartiromo et al. Electrical measurements in the laboratory practice
US20180096088A1 (en) Method of constructing and method of simulating equivalent circuit for capacitor, and simulation device therefor
Saha et al. Effect of initialization on a class of fractional order systems: experimental verification and dependence on nature of past history and system parameters
WO2018096765A1 (ja) 回路シミュレーション方法及び回路シミュレーション装置
Gazda et al. Harmonic balance surrogate-based immunity modeling of a nonlinear analog circuit
Hochman et al. A stabilized discrete empirical interpolation method for model reduction of electrical, thermal, and microelectromechanical systems
WO2018096766A1 (ja) 回路シミュレーション方法及び回路シミュレーション装置
JP2017068492A (ja) 半導体集積回路の設計支援装置、半導体集積回路の不要輻射の対策方法、コンピュータプログラム
JP6029712B2 (ja) アナログ回路における未知の回路部品の値を特定する方法
CN105453088B (zh) 考虑到施加交流电压的电容器的静电电容值决定方法及程序
Holmes Guitar effects: pedal emulation and identification
CN102224501A (zh) 模拟设备、模拟方法、以及存储程序的记录介质
Naeem et al. Applying homotopy type techniques to higher order boundary value problems
Eddy et al. Redesign driven by manufacturing data for next-generation modernization of legacy products

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17873454

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17873454

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP