一种求解非线性直流分析的混合延拓方法技术

技术编号:28505354 阅读:70 留言:0更新日期:2021-05-19 22:57
一种求解非线性直流分析的混合延拓方法,包括以下步骤:1)将所有独立电压源、电流源进行分组,调用source

【技术实现步骤摘要】
一种求解非线性直流分析的混合延拓方法


[0001]本专利技术涉及集成电路仿真中的直流解析
,尤其涉及一种求解非线性直流分析的混合延拓方法。

技术介绍

[0002]在晶体管级电路仿真中,非线性直流分析是其它所有分析的基础也是最重要的任务之一。尽管在大多数SPICE类电路模拟器中广泛使用的Newton

Raphson(牛顿

拉夫逊)方法具有二次收敛速度,但除非给出足够接近的初始猜测,否则它们往往无法收敛。因此,gmin

stepping算法、伪瞬态算法和同伦算法等延拓方法也被广泛使用。
[0003]一般来说,针对小规模电路,会根据算法的效率进行排序并挨个尝试(Newton

Raphson,stepping算法,伪瞬态算法,同伦算法)。针对大规模电路,则会直接尝试伪瞬态算法。因为从大量测试中得到的普遍结论是,Newton

Raphson以及stepping算法很难解决大规模以及超大规模集成电路的非线性直流分析。
[0004]另一方面,随着工艺不断的向着纳米级进展,电子电路设计中电路的规模也在急剧膨胀,有些后仿电路中器件数量已经上升到百万甚至千万级别。因此,如何提高非线性直流分析算法的收敛性及收敛效率是晶体管及电路仿真面临的一个巨大挑战。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的不足,本专利技术的目的在于提供一种求解非线性直流分析的混合延拓方法,将伪瞬态算法结合到stepping算法中,以确保电压和电流能够连续且平滑的逼近最终的稳定态,根据stepping算法不收敛的信息,帮助伪瞬态方法选择最适合的参数设定。
[0006]为实现上述目的,本专利技术提供的求解非线性直流分析的混合延拓方法,包括以下步骤:1)将所有独立电压源、电流源进行分组,调用source

stepping算法,依次进行ramp

up;2)根据所述source

stepping算法的不收敛状态,调整gmin

stepping算法的参数,调用source

stepping和gmin

stepping的融合算法;3)根据所述source

stepping和gmin

stepping融合算法的不收敛状态,调整ptran算法的参数,调用source

stepping、gmin

stepping和ptran的融合算法。
[0007]进一步地,在所述步骤1)之前,还包括,将求解纯阻抗电路的非线性方程:转变为:
其中,是插入的同伦参数,G矩阵表示gmin

stepping算法插入的接地电阻以及并联到非线性器件的支路上的电阻的位置和数值,C矩阵表示伪瞬态算法插入的接地电阻以及并联到非线性器件的支路上的电容的位置和数值;将G矩阵和C矩阵清零。
[0008]进一步地,所述步骤1),还包括,根据电路划分,对每个划分电路中的独立电压源、电流源分组并标记;根据划分电路的规模由大到小,对所述分组进行排序;根据排序后的分组,调用source

stepping算法,依次对所述独立电压源、电流源进行ramp

up。
[0009]进一步地,所述步骤2),还包括,当判定source

stepping算法的解曲线发生不连续时,对所有非线性器件的支路插入可变电阻,调用source

stepping和gmin

stepping的融合算法。
[0010]进一步地,所述步骤2),还包括,统计source

stepping算法最后一次迭代的矩阵中的非零元的最大值,将其填入G矩阵;继续推进向1逼近,求得最终解;所述G矩阵表示gmin

stepping算法插入的接地电阻以及并联到非线性器件的支路上的电阻的位置和数值。
[0011]进一步地,所述步骤2),还包括,从source

stepping算法的解中分离出未能成功完成source

stepping算法的电路划分并标记;查看所有标记的电路划分的矩阵条件数是否满足设定的阈值;判定为是,在所有对角线插入Gmin;判定为否,在所有非线性器件的所有支路上并联上可变电阻。
[0012]进一步地,所述步骤3),还包括,当判定source

stepping和gmin

stepping的融合算法的解曲线发生不连续时,对所有非线性节点插入接地电容,调用source

stepping,gmin

stepping和ptran的融合算法。
[0013]更进一步地,所述步骤3),还包括,根据gmin

stepping算法不收敛点的状态以及上一个收敛点的状态,确定ptran算法接入的最小电导值;减小接入雅克比矩阵中的Gmin和伪电容。
[0014]为实现上述目的,本专利技术还提供一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器上储存有在所述处理器上运行的程序,所述处理器运行所述程序时执行上述的求解非线性直流分析的混合延拓方法的步骤。
[0015]为实现上述目的,本专利技术还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,所述计算机指令运行时执行上述的求解非线性直流分析的混合延拓方法的步骤。
[0016]与现有技术相比,本专利技术的集成电路分析中进行整体回代求解和收敛性判定方法具有如下的有益效果:
提高非线性直流分析算法的收敛性和收敛效率,以及非线性支流分析求解算法的整体鲁棒性。
[0017]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本专利技术而了解。
附图说明
[0018]附图用来提供对本专利技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,并与本专利技术的实施例一起,用于解释本专利技术,并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1为根据本专利技术的求解非线性直流分析的混合延拓方法流程图;图2为根据本专利技术的电路仿真中五种不同情况下解曲线示意图;图3为根据本专利技术的电路仿真中提出的一种混合步进策略示意图。
具体实施方式
[0019]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。
[0020]本专利技术实施例中,首先,将电路进行层次划分,将器件置于底层,并在底层矩阵记录需要进行阻尼系数检查的支路,对所有层次的矩阵进行三角分解;之后,对每个层次的矩阵自顶向下进行三角回代求解,并同时检查所有层次的矩阵的解的收敛性是否满足要求;若不收敛,并行检查底层矩阵是否需要进行阻尼系数检查;若进行阻尼系本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种求解非线性直流分析的混合延拓方法,包括以下步骤:1)将所有独立电压源、电流源进行分组,调用source

stepping算法,依次进行ramp

up;2)根据所述source

stepping算法的不收敛状态,调整gmin

stepping算法的参数,调用source

stepping和gmin

stepping的融合算法;3)根据所述source

stepping和gmin

stepping融合算法的不收敛状态,调整ptran算法的参数,调用source

stepping、gmin

stepping和ptran的融合算法。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述步骤1)之前,还包括,将求解纯阻抗电路的非线性方程:转变为:其中,是插入的同伦参数,G矩阵表示gmin

stepping算法插入的接地电阻以及并联到非线性器件的支路上的电阻的位置和数值,C矩阵表示伪瞬态算法插入的接地电阻以及并联到非线性器件的支路上的电容的位置和数值;将G矩阵和C矩阵清零。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤1),还包括,根据电路划分,对每个划分电路中的独立电压源、电流源分组并标记;根据划分电路的规模由大到小,对所述分组进行排序;根据排序后的分组,调用source

stepping算法,依次对所述独立电压源、电流源进行ramp

up。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤2),还包括,当判定source

stepping算法的解曲线发生不连续时,对所有非线性器件的支路插入可变电阻,调用source

stepping和gmin

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【专利技术属性】
技术研发人员:吴枭周振亚吴大可程明厚金洲
申请(专利权)人:北京华大九天科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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