ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2022. №3
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.3.3
УДК: 621.3.049.774; 004.94
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОГИБАЮЩИХ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ C БОЛЬШИМ РАЗБРОСОМ ЧАСТОТ
С.Г. Русаков, С.Л. Ульянов
Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН,
124365, г. Москва, ул. Советская, д. 3
Статья поступила в редакцию 3 марта 2022 г.
Аннотация. Обсуждаются подходы к повышению вычислительной эффективности методов огибающих для расчета переходного процесса и установившегося режима в радиотехнических интегральных схемах. Предложен способ вычисления спектральных компонент выходного сигнала после окончания анализа с помощью метода Фурье огибающих. Представлен адаптивный алгоритм продолжения огибающих, в котором используются традиционные методы для интегрирования уравнений огибающей и одношаговые методы высокого порядка точности для интегрирования системы обыкновенных дифференциальных уравнений схемы на периоде высокой частоты.
Ключевые слова: радиотехнические схемы, схемотехническое моделирование, периодический установившийся режим, метод Фурье огибающих, метод продолжения огибающих.
Abstract. Numerical techniques to enhance the computational efficiency of envelope methods for determining steady state and transient response in radio-frequency circuits are discussed. A way of computing spectral components of the output signal after completion of the analysis using Fourier envelope method is suggested. The adaptive algorithm of envelope following is presented which exploits high order one step methods for integrating circuit differential equations on the period of high frequency.
Key words: radio frequency circuits, circuit simulation, periodic steady state, Fourier envelope method, envelope following method.
Автор для переписки: Ульянов Сергей Леонидович, ulyas@ippm.ru
Литература
1. Глебов А.Л., Гурарий М.М., Жаров М.М. Актуальные проблемы моделирования в системах автоматизации схемотехнического проектирования. Под ред. А.Л. Стемпковского. Москва, Наука. 2003. 430 с.
2. Kundert K.S. Introduction to RF Simulation and Its Application. J. of Solid-State Circuits. 1999. V.34. №9. P.1298-1319.
3. Sharrit D. New method of analysis of communication systems. Proc. MTTS’96 WMFA: Nonlinear CAD Workshop. 1996.
4. Feldmann P., Roychowdhury J. Computation of circuit waveform envelopes using an efficient, matrix- decomposed harmonic balance algorithm. Int. Conf. on Computer Aided Design. San Jose. CA. 1996. P.295-300.
5. Норенков И.П., Евстифеев Ю.А., Маничев В.Б. Метод ускоренного анализа многопериодных электронных схем. Радиотехника. 1987. №2. С.71-74.
6. Kundert K., White J., Sangiovanni-Vincentelli A. An envelope-following method for the efficient transient simulation of switching power and filter circuits. IEEE/ACM Int. Conf. on Computer Aided Design. Santa Clara. CA. 1988.
P.446-449.
7. Linaro D., del Giudice D., Brambilla A., Bizzarri F. Application of Envelope-Following Techniques to the Shooting Method. IEEE Open J. Circuits Syst. 2020. V.1. P.22-33.
8. Petzold L.R. An efficient numerical method for highly oscillatory ordinary differential equations. SIAM J. Numer. Anal. 1981. V.18. №3. P.455-479.
9. Brambilla A., Maffezzoni P. Envelope following method for the transient analysis of electrical circuits. IEEE Trans. on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications. 2000. V.47. №7. P.999-1008.
10. Brambilla A., Maffezzoni P. Envelope-following method to compute steady-state solutions of electrical circuits. IEEE Trans. on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications. 2003. V.50. №3. P.407-417.
11. Farhan M.A., Gad E., Nakhla M.S., Achar R. High order and A-stable envelope following method for transient simulations of oscillatory circuits. IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 2014. V.62. №12. P.3309-3317.
12. Farhan M.A., Nakhla M.S., Gad E., Achar R. Parallel High-Order Envelope-Following Method for Fast Transient Analysis of Highly Oscillatory Circuits. IEEE Trans. on very large scale integration (VLSI) systems. 2017. V.25. №1. P.261-270.
13. Roychowdhury J. Making Fourier-Envelope Simulation Robust. IEEE/ACM Int. Conf. on Computer Aided Design. San Jose. CA. 2002. P.240-245.
14. Vlach J., Singhal K. Computer Methods for Circuit Analysis and Design. New York, Van Nostrand Reinhold. 1983. 384 р.
15. Kundert K. Accurate Fourier Analysis for Circuit Simulators. IEEE Custom Integrated Circuits Conf. San Diego. CA. 1994. P.25-28.
16. Гурарий М.М., Жаров М.М., Ульянов С.Л., Ходош Л.С. Вычислительный метод расчета нелинейных искажений при мультитональных тестовых сигналах. Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем. 2012. №1. С.157-162.
17. Гурарий М.М., Жаров М.М., Русаков С.Г., Ульянов С.Л. Адаптивный алгоритм анализа схем с колебательными режимами. Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем. 2020. №3. С.28-34.
18. Hairer E., Norsett S.P., Wanner G. Solving Ordinary Differential Equations I: Nonstiff Problems. Berlin, Springer-Verlag. 1993. 530 р.
19. Gad E., Nakhla M., Achar R., and Zhou Y. A-Stable and L-Stable high order integration methods for solving stiff differential equations. IEEE Trans. Computer-Aided Design of Integrated Circ. Sys. 2009. V.28. №9. P.1359-1372.
20. Gourary M.M., Rusakov S.G., Ulyanov S.L., Zharov M.M. The Implementation of High-Order Single-Step Integration Technique into Circuit Simulator. IEEE East-West Design & Test Symposium. Kazan. Russia. 2018. P.123-128.
21. Гурарий М.М., Жаров М.М., Русаков С.Г., Ульянов С.Л. Анализ схем с колебательными режимами с использованием одношаговых методов интегрирования высокого порядка точности. Наноиндустрия. 2020. Т.13. №S5-2(102). С.437-441.
Для цитирования:
Русаков С.Г., Ульянов С.Л. Вычислительные методы огибающих для моделирования радиотехнических интегральных схем с большим разбросом частот. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.3.3