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一种基于子波逼近和自动压扩的模拟电路自动建模方法技术

技术编号:3207614 阅读:217 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种对模拟电路进行自动行为级建模的方法,设一个单输入单输出模拟电路模块的非线性输入-输出函数可用(1)式表示:    y=f(x)  (1)    其中,x表示输入,其定义域[x↓[A],x↓[B]]称为输入域;y为输出,f(x)为非线性函数,其特征在于具体建模步骤如下:    步骤1、构造压扩函数:    根据电路模块的输入-输出曲线自动构造压扩函数:设    p(x)=│f′(x)│+Δ (2)  g(x)=x↓[A]+1/G∫↓[x↓[A]]↑[x]p(t)dt (3)  其中f′(x)为f(x)的导数,Δ是一个足够小的正数,以保证p(x)>0,从而使g(x)为单调递增函数,G为常数,定义为:    ***  (4)    以保证g(x)的值域为[x↓[A],x↓[B]],g(x)称为压扩函数;    步骤2、对原系统进行压扩:    设x↓[C]=g(x),并定义    f↓[C](x↓[C])≡f(g↑[-1](x↓[C])) (5)  将x↓[C]=g(x)代入(5)式的右端,得到    f↓[C](x↓[C])=f(x) (6)    f↓[C](x↓[C])即称为压扩后的输入-输出函数,其定义域x↓[C]∈[x↓[A],x↓[B]]称为压扩域;    步骤3、对压扩后的系统进行子波展开:    根据子波逼近方法,将函数(6)按照(8)式用子波基展开    y↓[C]=f↓[C](x↓[C])=*c↓[i]w↓[i](x↓[C]) (8)  {w↓[i](x↓[C])│i=1,2…,N}是使用的N个子波基函数;{c↓[i]│i=1,2,…,N}是对应的子波系数,可通过配置方法解得。(*该技术在2023年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属电子
,具体涉及一种模拟电路自动建模方法。
技术介绍
集成电路已发展到可以将包含10亿以上器件的电子系统集成在一块芯片上,即系统芯片SOC。针对数以百万计的大规模电路,如何在合理的时间内,快速准确地模拟和验证其设计的正确性已成为系统芯片SOC设计的瓶颈问题。据统计,SOC芯片模拟验证的时间已占到整个设计时间的70%。目前越来越多的SOC芯片是数模混合的,随着混合信号电路的不断进步,其中模拟电路部分的电路结构日益复杂,并呈现多样化的趋势。由于模拟电路绝大多数是非线性电路,其瞬态、稳态和频谱分析所花费的时间数以月计,这使得仅占芯片面积20%的模拟电路的设计时间要占整个SOC芯片设计时间的80%。为了缩短电路的设计周期,并且使得已有的电路模块设计能够更容易的被重复利用,在电路的设计、模拟和验证中,建立精确的模拟电路的行为级模型,对模拟电路进行快速而准确的行为级模拟,变得日益重要。在自顶向下的电路设计过程中,行为级模拟能帮助设计人员在设计早期评估设计折中并快速确定系统结构。设计者通过高度抽象的电路行为级模型来考察系统的不同结构,可以在较短的时间内检测和验证不同的设计决策是否能满足系统设计要求。在自底向上的电路设计中,对包含大量模拟元件的整个模拟集成电路进行晶体管级模拟,无论在时间上还是内存占用上,通常都是无法接受的。在这一情况下,建立考虑了电路非理想效应的行为级模型,并进行系统级模拟,将可以提供验证系统性能所必需的信息。在互连线分析中,模型降阶方法[1]能够有效地生成复杂线性动态电路的降阶传输函数。但目前该方法还无法实际应用于非线性电路建模[2]。在实际的模拟电路行为级建模方法中,非线性函数逼近是其中的一个关键问题。现有的逼近非线性函数的方法有两种基于理论分析的公式方法[3]和数据拟合方法[4-6]。前者通过对模拟电路内部非理想因素的手工推导,得到其显式方程表示,但这类方法一般只适用于简单电路结构和器件模型的情况。相比而言,第二种方法通过简单模型来精确表示电路模块的非理想输入—输出函数,更为灵活和有效,这类方法包括全局支撑的多项式展开[4]和傅立叶级数展开,以及局域支撑的子波逼近[5]。根据[5]的结果,子波基在处理电路奇异性和控制误差分布方面,优于传统的全局支撑基函数。此外,[5]中采用的非线性压扩算法能对模型误差进行连续调整,这正是模拟电路建模所需要的。但是,[5]中给出的压扩函数是一种特定的对数函数,只适用于特定的电路模块。如何根据任意模块的输入—输出函数自动建立压扩函数,对实现任意模拟电路模块的自动小波建模方法至关重要,但目前此类方法在国际上还未见报道。参考文献[1]R.W.Freud,Reduced-Order Modeling Techniques Based on Krylov Subspaces and TheirUse in Circuit Simulation.Bell Lab.,http//cm.bell-labs.com/cs/doc/98,1998. J.Phillips,Projection Frameworks for Model Reduction of Weakly Nonlinear Systems.Proc.ofIEEE/ACM DAC 2000,2000,1184. A.Yufera and A.Rueda,Studying the Effects of Mismatching and Clock-Feedthrough inSwitched-Current Filters Using Behavioral Simulation.IEEE Trans.on CAS-II,1997,44(12)1058. E.Schneider and T.Fiez,Simulation of Switched-Current Systems.Proc.of IEEE ISCAS’93,1993,21420. X.Li,X.Zeng,D.Zhou and X.Ling,Behavioral Modeling of Analog Circuits by WaveletCollocation Methods.Proc.of IEEE/ACM ICCAD 2001,2001,165. H.Liu,A.Singhee,R.Retenbar and L.R.Carley,Remember of Circuit PastMacromodeling by Data Mining in Large Analog Design Spaces.Proc.of IEEE/ACM DAC2002,2002,1437.
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种通过自动建立压扩函数,对模拟电路进行自动行为级建模的方法。本专利技术提出的对模拟电路进行自动行为级建模的方法,是一种基于自动建立压扩函数和子波逼近的方法,设一个单输入单输出模拟电路模块的非线性输入—输出函数可用(1)式表示y=f(x) (1)其中,x表示输入,其定义域[xA,xB]称为输入域;y为输出,f(x)为非线性函数,具体建模步骤如下步骤1、构造压扩函数根据电路模块的输入—输出曲线自动构造压扩函数设p(x)=|f′(x)|+Δ (2)g(x)=xA+1G∫xAxp(t)dt-------(3)]]>其中f′(x)为f(x)的导数,Δ是一个足够小的正数,以保证p(x)>0,从而使g(x)为单调递增函数,G为常数,定义为G=1xB-xA∫xAxBp(t)dt-------(4)]]>以保证g(x)的值域为[xA,xB],g(x)称为压扩函数;步骤2、对原系统进行压扩为了对模型误差进行连续调整,需要对函数(1)进行压扩,方法如下设xC=g(x),并定义fC(xC)≡f(g-1(xC)) (5)将xC=g(x)代入(5)式的右端,可以得到fC(xC)=f(x) (6)fC(xC)即称为压扩后的输入—输出函数,其定义域xC∈[xA,xB]称为压扩域;通过求导,可以推导得式(7),说明fC(xC)的导数是原函数导数的1/g′(x)倍,即通过压扩可以控制原函数导数的分布,进而控制建模误差的分布。dfC(xC)dxC=df(x)dxC=df(x)dx·dxdxC=f′(x)g′(x)------(7)]]>步骤3、对压扩后的系统进行子波展开 根据子波逼近方法,函数(6)可以按照(8)式用子波基展开[3]yC=fC(xC)=Σi=1Nciwi(xC)------(8)]]>{wi(xC)|i=1,2,…,N}是使用的N个子波基函数这些基函数及其个数N通过子波自适应逼近方法根据电路输入输出曲线自动选定,{ci|i=1,2,…,N}是对应的子波系数,可通过配置方法解得。这样就得到了该电路模块的行为级模型。专利技术原理的特点是1、首先根据模块的输入—输出曲线自动构造压扩函数,这一过程并不针对特定的电路结构或模块,且无须人工干预和调整,可自动进行。2、利用得到的压扩函数对模本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对模拟电路进行自动行为级建模的方法,设一个单输入单输出模拟电路模块的非线性输入—输出函数可用(1)式表示y=f(x) (1)其中,x表示输入,其定义域[xA,xB]称为输入域;y为输出,f(x)为非线性函数,其特征在于具体建模步骤如下步骤1、构造压扩函数根据电路模块的输入—输出曲线自动构造压扩函数设p(x)=|f′(x)|+Δ (2)g(x)=xA+1G∫xAxp(t)dt--------(3)]]>其中f′(x)为f(x)的导数,Δ是一个足够小的正数,以保证p(x)>0,从而使g(x)为单调递增函数,G为常数,定义为G=1xB-xA∫xAxBp(t)dt-----...

【专利技术属性】
技术研发人员:曾璇王健
申请(专利权)人:复旦大学
类型:发明
国别省市:

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