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発明の名称 回路シミュレーション方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−16637
公開日 平成9年(1997)1月17日
出願番号 特願平7−164355
出願日 平成7年(1995)6月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】京本 直樹 (外2名)
発明者 塚田 浩二郎
要約 目的
微小時間のノイズなどにより急激な電圧変動が生じ非線形方程式の解が収束しなかった場合に、微小時間のノイズを回避するようにタイムステップ幅を大きく設定することで、過渡解析の収束度向上を目的とする。

構成
タイムステップ幅が別途指定したタイムステップ幅の最小値より小さくなるまで、非線形方程式の解が収束しなかった場合に、ノイズが発生したアラームを立て(ステップ115)、タイムステップ幅を最初に収束しなかったタイムステップ幅に指定した値(α)を加えた値に設定するステップ108を設ける。これにより、急激な電圧変動を伴う微小時間のノイズが発生してもシミュレーションを中断することなく実行できる。
特許請求の範囲
【請求項1】 所定のタイムステップ幅を設定する第1のタイムステップ幅設定ステップと、前記タイムステップ幅の中で解を収束させて過渡解析における非線形方程式の解法を実行する第1の方程式解法ステップと、この第1の方程式解法ステップの解が収束したか否かを判定する第1の判定ステップと、この第1の判定ステップで前記解が収束しない場合前記タイムステップ幅を前記所定のタイムステップ幅を小さくする第2のタイムステップ幅設定ステップと、前記タイムステップ幅が設定された所定の最小タイムステップ幅より小さいか否かを判定する第2の判定ステップと、この第2の判定ステップで前記タイムステップ幅が前記最小タイムステップ幅より小さい場合前記過渡解析にノイズ発生のアラームを立てるアラーム発生ステップと、前記タイムステップ幅に所定値(α)を加え第1のプラスタイムステップ幅とする第1の加算ステップと、前記第1のプラスタイムステップ幅の中で解を収束させて過渡解析における非線形方程式の解法を実行する第2の方程式解法ステップと、この第2の方程式解法ステップの解が収束したか否かを判定する第3の判定ステップと、この第3の判定ステップで前記第2の方程式開放ステップの解が収束しない場合前記第1のプラスタイム中に前記所定値(α)を加え第2のプラスタイムステップ幅とする第2の加算ステップと、前記第2のプラスタイムステップ幅が設定された所定の最大タイムステップ幅より大きいか否かを判定する第4の判定ステップと、この第4の判定で前記第2のプラスタイムステップ幅が前記最大タイムステップ幅より大きい場合はエラーとして解法の実行を終了する終了ステップとを有することを特徴とする回路シミュレーション方法。
【請求項2】 前記第2の加算ステップは、前記所定値(α)とは異なる第2の所定値(β)を前記所定値(α)の代りに前記第1のプラスタイム幅に加えることを特徴とする請求項1記載の回路シミュレーション方法。
【請求項3】 前記第1の方程式解法ステップは、NEWTON法である請求項1または2記載の回路シミュレーション方法。
【請求項4】 前記第2の方程式解法ステップは、NEWTON法である請求項1,2または3記載の回路シミュレーション方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本願は、回路シミュレーション方法に関し、特に急激な電圧変動がある解析点における回路シミュレーション方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の回路シミュレータの過渡解析の回路シミュレーション方法は、例えば(P.ANTOGNETTI,D.O.PEDERSON and H.DE.MAN編,「COMPUTER DESIGN AIDS FOR VLSI CIRCUITS」SIJTHOFF&NOORDHOFF 1981,P19〜P112)に開示されている。
【0003】図3および図4を参照して、従来の回路シミュレーション方法を説明する。
【0004】図4は過渡解析結果の波形である。まず、時刻T1の解析点において過渡解析の解が収束し、次の解析点にノイズが発生している個所の時刻T2が選ばれたと仮定する。従来の非線形方程式の解法では、時刻T2において解が収束しなかった場合は、タイムステップ幅(ΔT)を時間間隔(T2−T1)よりも小さくした時刻T3の解析点で、再度、非線形方程式の解を計算する。それでも解が収束しなかった場合は、さらにタイムステップ幅Δtを時間間隔(T3−T1)よりも小さくするというように、タイムステップ幅Δtを小さくする手段を繰り返す。そして、タイムステップ幅Δtの値が指定した最小タイムステップ幅より小さくなった場合は、解が収束しなかったとしてエラー終了となる。
【0005】より具体的には、図3に示すフローチャートを参照して、この回路シミュレーション方法の手順を説明する。
【0006】まず、ステップ300で過渡解析が初められると、ステップ301でタイムステップ幅Δtを決定し、解析する時間点T1を求める。次に、ステップ302でNEWTON法により、ステップ301で決定した解析点の各回路節点の電圧および電流の計算を行う。次に、ステップ303で解が収束したかしないかの判定を行い、収束した場合は、ステップ304に進み、次の解析点(ステップ301)に進むか、あるいは、解析を終了する(ステップ305)。ステップ303で非線形方程式の解が収束しないと判定された場合は、ステップ305に進み、タイムステップ幅Δtをステップ301で決定した値より小さく設定する。ステップ306では、ステップ305で設定したタイムステップ幅Δtが別途指定したタイムステップ幅の最小値より小さいかどうか判定する。小さくない場合には、ステップ302に戻り、再度、ステップ302からステップ306の方法を繰り返す。ステップ306でタイムステップ幅が最小値より小さいと判定した場合は、非線形方程式の解が収束しなかったとしてエラーとなり、解析途中で終了する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の回路シミュレータの過渡解析の非線形方程式の解法では、急激な電圧変動があった場合でも、タイムステップ幅を小さくする手段しかなかった。従って、急激な電圧変動となる微小時間のノイズが発生した場合に、そのノイズを解析してしまい、非線形方程式の解が収束せず、シミュレーションが解析途中で終了するという欠点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の回路シミュレーション方法は、所定のタイムステップ幅を設定する第1のタイムステップ幅設定ステップと、前記タイムステップ幅の中で解を収束させて過渡解析における非線形方程式の解法を実行する第1の方程式解法ステップと、この第1の方程式解法ステップの解が収束したか否かを判定する第1の判定ステップと、この第1の判定ステップで前記解が収束しない場合前記タイムステップ幅を前記所定のタイムステップ幅を小さくする第2のタイムステップ幅設定ステップと、前記タイムステップ幅が設定された所定の最小タイムステップ幅より小さいか否かを判定する第2の判定ステップと、この第2の判定ステップで前記タイムステップ幅が前記最小タイムステップ幅より小さい場合前記過渡解析にノイズ発生のアラームを立てるアラーム発生ステップと、前記タイムステップ幅に所定値(α)を加え第1のプラスタイムステップ幅とする第1の加算ステップと、前記第1のプラスタイムステップ幅の中で解を収束させて過渡解析における非線形方程式の解法を実行する第2の方程式解法ステップと、この第2の方程式解法ステップの解が収束したか否かを判定する第3の判定ステップと、この第3の判定ステップで前記第2の方程式開放ステップの解が収束しない場合前記第1のプラスタイム中に前記所定値(α)を加え第2のプラスタイムステップ幅とする第2の加算ステップと、前記第2のプラスタイムステップ幅が設定された所定の最大タイムステップ幅より大きいか否かを判定する第4の判定ステップと、この第4の判定で前記第2のプラスタイムステップ幅が前記最大タイムステップ幅より大きい場合はエラーとして解法の実行を終了する終了ステップとを有する構成である。
【0009】また、本発明の回路シミュレーション方法の前記第2の加算ステップは、前記所定値(α)とは異なる第2の所定値(β)を前記所定値(α)の代りに前記第1のプラスタイム幅に加える構成とすることもできる。
【0010】さらにまた、本発明の回路シミュレーション方法の前記第1の方程式解法ステップは、NEWTON法であり、前記第2の方程式解法ステップは、NEWTON法である構成とすることもできる。
【0011】
【作用】本発明は、回路シミュレーションの過渡解析における非線形方程式の解法において、あるタイムステップ幅で解が収束しなかった場合に、タイムステップ幅を収束しなかったタイムステップ幅よりも小さく設定して、再度、非線形方程式の計算を行う。そして、指定した最小タイムステップ幅より小さくなるまで繰り返し、設定したタイムステップ幅が前記の指定した最小タイムステップ幅より小さくなった場合に、ノイズが発生したことをアラームとして立て、タイムステップ幅を収束しなかったタイムステップ幅の最大値より大きく設定して、再度、非線形方程式の計算を行う。
【0012】
【実施例】次に、図1および図2のそれぞれを参照して、本発明の第1の実施例の回路シミュレーション方法について説明する。
【0013】図2は過渡解析結果の波形である。まず、時刻T1の解析点において過渡解析の解が収束し、次の解析点にノイズが発生している個所の時刻T2が選ばれたと仮定する。従来の非線形方程式の解法では、時刻T2において解が収束しなかった場合は、タイムステップ幅(Δt)を時間間隔(T2−T1)より小さくした時刻T3の解析点で、再度、非線形方程式の解を計算する。それでも解が収束しなかった場合は、さらにΔtを時間間隔(T3−T1)よりも小さくするというように、タイムステップ幅Δtを小さくする手段を繰り返す。
【0014】タイムステップ幅Δtの値が別途指定した最小タイムステップ幅より小さくなった場合は、タイムステップ幅(Δt)を最初に解が収束しなかったタイムステップ幅(Δt=T2−T1)に所定の値(α)を加えた時刻T4(T4=T2−T1+α)の解析点において、再度、非線形方程式の計算を行う。それでも解が収束しなかった場合は、さらに、タイムステップ幅に上記所定値αを加えて決定した時刻T5の解析点(T5=T4+α)で、非線形方程式の計算を行うというように、タイムステップ幅に別途指定した値αを加える処理を、タイムステップ幅最大値TMAXまで繰り返す。タイムステップ幅(Δt)がこのタイムステップ幅最大値TMAXより大きくなった場合は、エラー終了とする。
【0015】より具体的に、図1に示すフローチャートを参照してこの実施例の手順を説明する。本発明の第1の実施例の回路シミュレーション方法は、ステップ100で過渡解析が始められると、ステップ101でタイムステップ幅Δtを決定し、解析する時間点を求める。次に、ステップ102でNEWTON法により、ステップ101で決定した解析点の各回路節点の電圧および電流の計算を行う。次に、ステップ103で解が収束したかしないかの判定を行い、収束した場合はステップ104に進み、次の解析点(ステップ101)に進むか、あるいは、解析を終了する(ステップ105)。ステップ103で非線形方程式の解が収束しないと判定された場合は、ステップ106に進み、タイムステップ幅をステップ101で決定した値より小さく設定する。ステップ107では、ステップ106で設定したタイムステップ幅が別途指定したタイムステップ幅の最小値TMINより小さいかどうか判定する。小さくない場合には、ステップ102に戻り、再度、ステップ102からステップ107の手順を繰り返す。
【0016】次に、ステップ107で最小値TMINより小さいと判定した場合は、このシミュレーション中にノイズが発生した旨のアラームを発生し(ステップ115)、ステップ108でタイムステップ幅を、それまで収束しなかったタイムステップ幅の最大値、すなわち、ステップ101で決定した値に、指定した値(α)を加えた値に設定する。そして、ステップ109で再度、NEWTON法の計算を行う。ステップ110では解が収束したかどうかの判定を行い、収束した場合はステップ104へ戻る。解が収束しなかった場合はステップ111に進み、タイムステップ幅に別途指定した値αを加える。ステップ112では、ステップ110で決定したタイムステップ幅が、別途指定した最大値より大きいか判定し、大きい場合はエラーとして解析を終了する(ステップ113)。大きくない場合は、ステップ109からの処理を繰り返す。
【0017】次に、本発明の第2の実施例の回路シミュレーション方法について説明する。この実施例は、第1の実施例の回路シミュレーション方法の第1プラスタイムステップ幅に指定した値(α)を加える第2のプラスタイムステップ幅の第2の加算ステップ(ステップ111)の指定値(α)の代りに指定値(β)を加える第2の加算ステップ(ステップ211)に置き換えただけであり、その手順は第1の実施例のシミュレーション方法と同様であるので、そのフローを図3に図示するに留め、その詳細な説明は省略する。
【0018】この実施例はそのプラスタイムステップ幅を任意の値に設定できるのでシミュレーションの収束を制御できる効果があり、シミュレーション時間を節約できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、微小時間のノイズなどにより急激な電圧変動が生じた場合でも、アラームを立てシミュレーションを続行することができる。従って、従来では解が収束せず、解析途中でシミュレーションが終了してしまうような場合でも、タイムステップ幅を最初の設定より大きくとることで解が収束し、最後までシミュレーションを継続することが可能である。
【0020】例えば、図2に示すように微小時間ノイズ204が発生している場合に、時刻T1から時刻T3までタイムステップ幅を大きく取ることにより、時刻T1から時刻T2の間に発生したノイズを回避してシミュレーションすることができる。
【0021】




 

 


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