一种电路的仿真分析方法、系统、设备及存储介质技术方案

本申请公开了一种电路的仿真分析方法、系统、设备及存储介质，应用于仿真技术领域，包括：确定出电路的电路数学模型；当判断出电路数学模型为线性电路数学模型时，基于Krylov子空间算法，对线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统；当判断出电路数学模型为非线性电路数学模型时，基于多项式降阶的方式，对非线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统；当判断出电路数学模型为延迟电路数学模型时，基于延迟项近似展开的方式，对延迟电路数学模型进行降阶，得到降阶系统；对得到的降阶系统进行仿真，得到仿真分析结果。应用本申请的方案，可以有效地进行电路的仿真分析，保障准确性和低耗时。时。时。

【技术实现步骤摘要】
一种电路的仿真分析方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及仿真
，特别是涉及一种电路的仿真分析方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着集成电路的快速发展，器件特征尺寸降低为纳米级别，单个芯片上所集成的晶体管数目可达10
12
量级，芯片内部的互连线规模也越来越大，所以能对大规模互连线进行快速、有效的仿真与分析，是对电路设计自动化提出的一项新的挑战。
[0003]对电路进行仿真分析需要对原始电路建立精确的数学模型，而随着集成电路工作频率越来越高，互连线已经不能再视为简单的金属导线，需要用传输线的分布参数理论来处理，例如使用多段RC或者RLC电路来近似高速互连线等。此外，集成电路的多层堆叠也使得用来描述电路系统的数学模型变得复杂，方程的数目也越来越多，而在集成电路设计阶段，逻辑与互连电路需要进行反复的仿真与验证才能满足设计要求，这就形成了一个规模巨大的数学问题。
[0004]虽然目前计算设备的算力已经相当强大，但是解决规模如此庞大的数学问题还是异常耗时，计算时间常常令人难以接受。MOR（Model Order Reduction，模型降阶）是解决此问题的一种非常有效的手段，模型降阶的主要目的是提出原始大规模系统中的冗余信息，寻找一个近似的较小的降阶系统，该降阶系统能很好的近似原始系统的输入输出关系，并且能保留原始系统的主要性质，例如无源性，稳定性等，这样可以很大程度上降低原始系统的规模，减少原始系统的仿真分析难度与复杂度。MOR的主要机理是高维空间的主要信息往往可以通过低维空间进行表示，通过构建合适的低维空间，可以将原始系统在低维空间中进行近似表示。目前，针对电路的模型降阶算法，存在准确性低，即无法保留原始系统的主要性质的问题，还存在降阶系统仍旧较为复杂，导致仿真分析耗时较长的问题。
[0005]综上所述，如何有效地进行电路的仿真分析，保障准确性和低耗时，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种电路的仿真分析方法、系统、设备及存储介质，以有效地进行电路的仿真分析，保障准确性和低耗时。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种电路的仿真分析方法，包括：确定出电路的电路数学模型；当判断出所述电路数学模型为线性电路数学模型时，基于Krylov子空间算法，对所述线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统；当判断出所述电路数学模型为非线性电路数学模型时，基于多项式降阶的方式，对所述非线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统；
当判断出所述电路数学模型为延迟电路数学模型时，基于延迟项近似展开的方式，对所述延迟电路数学模型进行降阶，得到降阶系统；对得到的降阶系统进行仿真，得到仿真分析结果。
[0008]优选的，所述基于Krylov子空间算法，对所述线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统，包括：确定出所述线性电路数学模型的传递函数；基于Krylov子空间算法以及所述线性电路数学模型的传递函数，确定出用于降阶的投影矩阵；通过所述投影矩阵对所述线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统。
[0009]优选的，所述线性电路数学模型表示为：；其中，M
01
为所述线性电路数学模型的电容系数矩阵，x
01
为用于反映所述线性电路数学模型中的各节点电压和各支路电流的向量，t为时间，D
01
为所述线性电路数学模型的电阻系数矩阵，K
01
为所述线性电路数学模型的电感系数矩阵，B
01
为所述线性电路数学模型的输入矩阵，u
01
为所述线性电路数学模型的输入，C
01
为所述线性电路数学模型的输出矩阵，y
01
为所述线性电路数学模型的输出；确定出的所述线性电路数学模型的传递函数G
01
表示为：；其中，s为复频域变量；确定出的用于降阶的投影矩阵包括第一投影矩阵V
01
和第二投影矩阵W
01
，且；其中，Span表示Span中的内容所张成的空间，Ran表示Krylov子空间，r表示的是所述线性电路数学模型的传递函数G
01
中的前r个极值点；对所述线性电路数学模型进行降阶后得到的降阶系统表示为：；其中，M
r1
，D
r1
以及K
r1
依次表示为对所述线性电路数学模型进行降阶后得到的降阶系统的电容系数矩阵，电阻系数矩阵以及电感系数矩阵，且
；x
r1
为x
01
的替换向量x
r1
，B
r1
和C
r1
分别表示为对所述线性电路数学模型进行降阶后得到的降阶系统的输入矩阵和输出矩阵，且。
[0010]优选的，所述基于多项式降阶的方式，对所述非线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统，包括：通过对所述非线性电路数学模型中的非线性函数在泰勒展开点a处进行近似，得到所述非线性电路数学模型的多项式近似系统；将所述多项式近似系统在t=0处进行泰勒展开，并通过递推的方式，确定出所述多项式近似系统中的在t=0处的前m项泰勒展开系数，构成第一矩阵M，且M=[q0，q1，...，q
m
‑1]；对所述第一矩阵M进行正交化，得到的正交矩阵作为所述非线性电路数学模型在泰勒展开点a处的降阶矩阵；通过所述降阶矩阵对所述非线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统；其中，x
02
为用于反映所述非线性电路数学模型中的各节点电压和各支路电流的向量，m为正整数，q0至q
m
‑1依次表示所述多项式近似系统中的在t=0处的第1项至第m项泰勒展开系数。
[0011]优选的，所述非线性电路数学模型表示为：；其中，E
02
为所述非线性电路数学模型的系数矩阵，x
02
为用于反映所述线性电路数学模型中的各节点电压和各支路电流的向量，t为时间，f为所述非线性电路数学模型的非线性函数，B
02
为所述非线性电路数学模型的输入矩阵，u
02
为所述非线性电路数学模型的输入，C
02
为所述非线性电路数学模型的输出矩阵，y
02
为所述非线性电路数学模型的输出；得到的所述非线性电路数学模型的多项式近似系统表示为：；其中，A为泰勒展开点a处的所述非线性电路数学模型的Jacobian矩阵，H
02
为所述非线性电路数学模型的Hession矩阵；对所述非线性电路数学模型进行降阶后得到的降阶系统表示为：
；其中，E
r2
为对所述非线性电路数学模型进行降阶后得到的降阶系统的系数矩阵，且，V
02
为得到的所述正交矩阵，x
r2
为x
02
的替换向量，B
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和C
r2<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路的仿真分析方法，其特征在于，包括：确定出电路的电路数学模型；当判断出所述电路数学模型为线性电路数学模型时，基于Krylov子空间算法，对所述线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统；当判断出所述电路数学模型为非线性电路数学模型时，基于多项式降阶的方式，对所述非线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统；当判断出所述电路数学模型为延迟电路数学模型时，基于延迟项近似展开的方式，对所述延迟电路数学模型进行降阶，得到降阶系统；对得到的降阶系统进行仿真，得到仿真分析结果。2.根据权利要求1所述的电路的仿真分析方法，其特征在于，所述基于Krylov子空间算法，对所述线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统，包括：确定出所述线性电路数学模型的传递函数；基于Krylov子空间算法以及所述线性电路数学模型的传递函数，确定出用于降阶的投影矩阵；通过所述投影矩阵对所述线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统。3.根据权利要求2所述的电路的仿真分析方法，其特征在于，所述线性电路数学模型表示为：；其中，M
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为所述线性电路数学模型的电容系数矩阵，x
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为用于反映所述线性电路数学模型中的各节点电压和各支路电流的向量，t为时间，D
01
为所述线性电路数学模型的电阻系数矩阵，K
01
为所述线性电路数学模型的电感系数矩阵，B
01
为所述线性电路数学模型的输入矩阵，u
01
为所述线性电路数学模型的输入，C
01
为所述线性电路数学模型的输出矩阵，y
01
为所述线性电路数学模型的输出；确定出的所述线性电路数学模型的传递函数G
01
表示为：；其中，s为复频域变量；确定出的用于降阶的投影矩阵包括第一投影矩阵V
01
和第二投影矩阵W
01
，且；其中，Span表示Span中的内容所张成的空间，Ran表示Krylov子空间，r表示的是所述线性电路数学模型的传递函数G
01
中的前r个极值点；对所述线性电路数学模型进行降阶后得到的降阶系统表示为：
；其中，M
r1
，D
r1
以及K
r1
依次表示为对所述线性电路数学模型进行降阶后得到的降阶系统的电容系数矩阵，电阻系数矩阵以及电感系数矩阵，且；x
r1
为x
01
的替换向量x
r1
，B
r1
和C
r1
分别表示为对所述线性电路数学模型进行降阶后得到的降阶系统的输入矩阵和输出矩阵，且。4.根据权利要求1所述的电路的仿真分析方法，其特征在于，所述基于多项式降阶的方式，对所述非线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统，包括：通过对所述非线性电路数学模型中的非线性函数在泰勒展开点a处进行近似，得到所述非线性电路数学模型的多项式近似系统；将所述多项式近似系统在t=0处进行泰勒展开，并通过递推的方式，确定出所述多项式近似系统中的在t=0处的前m项泰勒展开系数，构成第一矩阵M，且M=[q0，q1，...，q
m
‑1]；对所述第一矩阵M进行正交化，得到的正交矩阵作为所述非线性电路数学模型在泰勒展开点a处的降阶矩阵；通过所述降阶矩阵对所述非线性电路数学模型进行降阶，得到降阶系统；其中，x
02
为用于反映所述非线性电路数学模型中的各节点电压和各支路电流的向量，m为正整数，q0至q
m
‑1依次表示所述多项式近似系统中的在t=0处的第1项至第m项泰勒展开系数。5.根据权利要求4所述的电路的仿真分析方法，其特征在于，所述非线性电路数学模型表示为：；其中，E
02
为所述非线性电路数学模型的系数矩阵，x
02
为用于反映所述线性电路数学模型中的各节点电压和各支路电流的向量，t为时间，f为所述非线性电路数学模型的非线性函数，B
02
为所述非线性电路数学模型的输入矩阵，u
02
为所述非线性电路数学模型的输入，C
02
为所述非线性电路数学模型的输出矩阵，y
02
为所述非线性电路数学模型的输出；得到的所述非线性电路数学模型的多项式近似系统表示为：
；其中，A为泰勒展开点a处的所述非线性电路数学模型的Jacobian矩阵，H
02
为所述非线性电路数学模型的Hession矩阵；对所述非线性电路数学模型进行降阶后得到的降阶系统表示为：；其中，E
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为对所述非线性电路数学模型进行降阶后得到的降阶系统的系数矩阵，且，V
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为得到的所述正交矩阵，x
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为x
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的替换向量，B
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和C
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分别表示为对所述非线性电路数学模型进行降阶后得到的降阶系统的输入矩阵和输出矩阵，且；A
r
和H
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分别为A和H
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的替换矩阵，且。6.根据权利要求5所述的电路的仿真分析方法，其特征在于，将所述多项式近似系统在t=0处进行泰勒展开，并通过递推的方式，确定出所述多项式近似系统中的在t=0处的前m项泰勒展开系数，构成第一矩阵M，且M...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志勇，郭振华，赵雅倩，李仁刚，
申请(专利权)人：浪潮电子信息产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：