一种振荡电路的瞬态仿真方法技术

一种振荡电路的瞬态仿真方法，包括：选择振荡电路的一节点作为参考点，并确定进入周期振荡的时间点；设置时间步长样式的长度，对振荡电路进行瞬态仿真并监测所述参考点的物理量，在物理量达到预设的参考值后，获取时间步长样式，所述时间步长样式的数量等于所述长度的数值，所述参考值在信号幅度的变动范围内；继续对振荡电路进行瞬态仿真，当参考点的物理量再次达到所述参考值时，应用获取的时间步长样式调整仿真的时间步长和时间点

【技术实现步骤摘要】
一种振荡电路的瞬态仿真方法


[0001]本专利技术涉及
EDA
射频电路仿真
，尤其涉及一种振荡电路的瞬态仿真方法
。

技术介绍

[0002]在射频电路仿真中，经常会有振荡电路在某种外加激励下进行周期性振荡的情况，获取电路的振荡周期通常是射频仿真中需要实现的一个重要功能
。
一般说来，射频仿真在频域和时域的一些计算方法如：谐波平衡法
(harmonic balance)
，打靶法
(shooting)
都可以用于严格计算振荡电路的振荡频率
。
不过，在某些应用场景下，需要只通过电路瞬态仿真的波形精确提取振荡电路的周期
。
[0003]目前，在现有的振荡电路的瞬态仿真中，是采用时间离散的方法去求解时间依赖的代数方程，需要在一些时间离散点上获得待求未知量的值
。
当电路发生周期性振荡时，这些未知量的值理论上也应该在某个周期下进行重复
。
但是由于时间离散点和系统的周期性并不能完全匹配，就会导致即使系统已经处于完美的周期振荡状态下，但从实际输出的瞬态信号提取的周期仍然会有轻微的变动
。
如图1和图2所示，展示了在周期性振荡下，时间步长和周期不能匹配的情况，其中图1是一个时域波形示意图，图2是对应的周期变化示意图，在周期是2π
的情况下，周期涨落大约是
10
‑6量级
。
如图3和图4所示，在周期振荡下，时间步长和周期能够匹配的情况，其中图3是又一个时域波形示意图，可见每个周期下时间采样点分布的样式是完全相同的，而图4展示了周期变化的涨落大约为
10
‑
13
量级
。
图4与图2相比，明显周期变动的范围要减少很多
。
这种周期变动的大小会随着瞬态仿真的一些设定条件发生改变，例如：时间步长，每一步的收敛条件等等
。
所以，这个周期的变动并非来源于振荡电路本身，如存在多解或者噪声，而是来源于方程求解的数值实现过程
。
周期的变动不利于提取精确的时间周期，而且由于系统的相位噪声也是体现在周期的涨落上，因此也不利于噪声分析，需要在瞬态仿真中尽量避免
。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种振荡电路的瞬态仿真方法，通过监测振荡电路的某个节点的物理量的变化，调整瞬态仿真的时间点和时间步长，当系统处于周期振荡的时候，大大减少瞬态波形中的周期变动，从而能够通过电路的瞬态仿真波形精确提取振荡电路的周期
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供的振荡电路的瞬态仿真方法，包括以下步骤：
[0006]获取振荡电路进入周期振荡的时间点；
[0007]确定时间步长样式的长度，并根据时间步长复制法获取时间步长样式；
[0008]确定时间重启点，并应用所述时间步长样式，对振荡电路进行瞬态仿真
。
[0009]进一步地，所述获取系统进入周期振荡的时间点的步骤，进一步包括：
[0010]从振荡电路中选择一个节点作为参考点，所述节点的物理量随电路振荡呈周期性变化；
[0011]确定所述振荡电路进入稳定振荡状态时的时间点；
[0012]预设所述参考点上物理量的参考值，所述参考值处于所述参考点的物理量变化范围之内
。
[0013]进一步地，所述参考点的物理量为电压或电流；所述物理量的变化的样式为正弦或余弦的形状
。
[0014]进一步地，所述确定时间步长样式的长度，并根据时间步长复制法获取时间步长样式的步骤，还包括：
[0015]确定时间步长样式的长度；
[0016]对振荡电路进行瞬态仿真并监测参考点的物理量变化；
[0017]在监测到所述物理量由小到大变化至超过预设的参考值的时间段，进行线性插值计算得到所述物理量等于参考值时的时间点；
[0018]自所述物理量等于预设参考值时的时间点继续仿真，数量等于所述长度数值的时间步长后，得到相同数量的连续时间点；
[0019]根据得到的连续时间点计算出时间步长样式，并记录在步长集合中
。
[0020]进一步地，所述时间点与所述时间步长样式存在如下关系：
[0021][0022]其中，
N
s
为设置的时间步长样式的长度，其值为正整数，
t*
为参考点的物理量等于预设的参考值的时间点，
t1至
t
Ns
为
t*
之后的
N
s
个连续时间点，
h1至
h
Ns
为各时间段的时间步长样式
。
[0023]进一步地，所述确定时间重启点，并应用所述时间步长样式，对振荡电路进行瞬态仿真的步骤，还包括：
[0024]对振荡电路进行瞬态仿真并监测参考点的物理量；
[0025]在所述物理量超过预设的参考值的时间段，进行线性插值计算出所述物理量等于所述参考值时的时间点并确定为时间重启点；
[0026]提取所述步长集合中的时间步长样式；
[0027]根据所述时间步长样式计算出所述时间重启点之后的时间点；
[0028]在计算出的时间点上进行仿真，得到振荡电路在各个节点上未知物理量的值；
[0029]判断仿真时长是否达到预设的总仿真时间，若达到，则结束仿真，否则继续执行以上步骤
。
[0030]进一步地，所述对振荡电路进行瞬态仿真并监测参考点的物理量的步骤，还包括：采用时间离散方法进行时间离散化以及控制时间步长
。
[0031]更进一步地，所述进行线性插值计算得到所述物理量等于参考值时的时间点的步骤，采用如下数学关系式进行线性插值计算：
[0032]是“至少部分地基于”。
术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。
其他术语的相关定义将在下文描述中给出
。
[0055]需要注意，本专利技术中可能提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。“多个”应理解为两个或以上
。
[0056]在瞬态仿真中，在每一个时间点需要计算时间步长以确定下一个时间点
。
如果在每个周期的开始阶段系统按照相同的时间步长进行演化，那么在每个周期的后续阶段内就有较大可能按照同样的时间步长进行演化，从而使得时间点和周期匹配上，消除数值计算格式带来的周期不确定性
。
因此本专利技术提出一种振荡电路的瞬态仿真方法，也称时间步长复制法
。
该方法的思路是：
[0057]在进行瞬态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种振荡电路的瞬态仿真方法，包括以下步骤：获取振荡电路进入周期振荡的时间点；确定时间步长样式的长度，并根据时间步长复制法获取时间步长样式；确定时间重启点，并应用所述时间步长样式，对振荡电路进行瞬态仿真
。2.
根据权利要求1所述的振荡电路的瞬态仿真方法，其特征在于，所述获取系统进入周期振荡的时间点的步骤，进一步包括：从振荡电路中选择一个节点作为参考点，所述节点的物理量随电路振荡呈周期性变化；确定所述振荡电路进入稳定振荡状态时的时间点；预设所述参考点上物理量的参考值，所述参考值处于所述参考点的物理量变化范围之内
。3.
根据权利要求2所述的振荡电路的瞬态仿真方法，其特征在于，所述参考点的物理量为电压或电流；所述物理量的变化的样式为正弦或余弦的形状
。4.
根据权利要求1所述的振荡电路的瞬态仿真方法，其特征在于，所述确定时间步长样式的长度，并根据时间步长复制法获取时间步长样式的步骤，还包括：确定时间步长样式的长度；对振荡电路进行瞬态仿真并监测参考点的物理量；在监测到所述物理量由小到大变化至超过预设的参考值的时间段，进行线性插值计算得到所述物理量等于参考值时的时间点；自所述物理量等于预设参考值时的时间点继续仿真，数量等于所述长度数值的时间步长后，得到相同数量的连续时间点；根据得到的连续时间点计算出时间步长样式，并记录在步长集合中
。5.
根据权利要求4所述的振荡电路的瞬态仿真方法，其特征在于，所述时间点与所述时间步长样式存在如下关系：间步长样式存在如下关系：其中，
N
s
为设置的时间步长样式的长度，其值为正整数，
t*
为参考点的物理量等于预设的参考值的时间点，
t1至
t
Ns
为
t*
之后的
N
s
个连续时间点，
h1至
h
Ns
为各...

【专利技术属性】
技术研发人员：张进宇，余涵，程明厚，肖璇，吴大可，赖小略，周振亚，
申请(专利权)人：深圳华大九天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：