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Lösungsverfahren für semi-symbolische Analog-Simulationen

Leitung:Prof. Dr.-Ing. Erich Barke
Bearbeitung:Dipl.-Ing. Oliver Scharf
Laufzeit:Januar 2012 - Mai 2015

Bild Lösungsverfahren für semi-symbolische Analog-Simulationen

Die Parameter von analogen Schaltungen sind im Allgemeinen nicht exakt bekannt, denn sie unterliegen Schwankungen durch den Herstellungsprozess, Alterung oder die Umgebungstemperatur. Üblicherweise werden diese Einflüsse durch Corner-Case- oder Monte-Carlo-Simulationen berücksichtigt. Dabei ist der Einschluss der Extremwerte des Schaltungsverhaltens allerdings nicht sichergestellt. Am Institut für mikroelektronische Systeme wurde ein Schaltungssimulator entwickelt, der im Gegensatz dazu ein gebietsarithmetisches Verfahren, die affine Arithmetik, verwendet. Die aus SPICE-basierten Simulatoren bekannten Simulationsarten wie DC-, AC- und Transienten-Analyse sind dabei gebietsarithmetisch implementiert worden. Dieses Verfahren garantiert den Einschluss des Worst- bzw. Best-Cases. Durch die semi-symbolische Simulation ist es außerdem möglich, den Einfluss einzelner Parameter auf das Schaltungsverhalten zurückzuverfolgen und so gezielte Optimierungen der Schaltung vorzunehmen.

Die aktuellen  Arbeiten zielen auf die Verbesserung des affinen Lösungsverfahrens für die im Allgemeinen impliziten, nichtlinearen Schaltungsgleichungen. In gewissen Arbeitspunkten ist es erforderlich, Parameter aufzuteilen, die Lösungen getrennt von einander zu berechnen und die Lösungen anschließend wieder zusammenzufassen, um eine konvergierende Lösung zu erhalten. Diese Punkte sind a priori nicht bekannt und sollen daher während der Simulation automatisch erkannt werden. Verschiedene Aufteilungsstrategien werden hinsichtlich ihrer Eignung und Performanz untersucht und verglichen. Durch diese Maßnahmen können größere Schaltungen als bisher mit Hilfe der affinen Arithmetik untersucht werden.

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