(57)【要約】【課題】アナログ・ディジタル混在回路のシミュレーションにおいて、電源電圧の変動に追従したＡ／Ｄ変換処理及びＤ／Ａ変換処理を行い、より実際の動作に近い電気回路シミュレーションを可能にする方法及びプログラムを提供すること。【解決手段】アナログ回路とディジタル回路とが混在した電気回路の動作をシミュレートする際、Ａ／Ｄ変換処理においてアナログ信号をディジタル信号のＨｉとＬｏとに分けるための閾値と、Ｄ／Ａ変換処理においてディジタル信号のＨｉをアナログ信号に変換したときの電圧値と、をアナログ回路の電源電圧の値に応じて動的に変化させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ回路とディジタル回路とが混在した電気回路の動作をシミュレートする電気回路シミュレーション方法であって、
アナログ／ディジタル変換処理においてアナログ信号をディジタル信号のハイレベルとローレベルとに分けるための閾値と、ディジタル／アナログ変換処理においてディジタル信号のハイレベルをアナログ信号に変換したときの電圧値と、を前記アナログ回路の電源電圧の値に応じて動的に変化させることを特徴とする電気回路シミュレーション方法。
【請求項２】
アナログ回路とディジタル回路とが混在した電気回路の動作を計算機にシミュレートさせるアナログ・ディジタル混在シミュレータ・プログラムであって、
前記計算機を、
前記アナログ回路の電源電圧の計算値に１より小さい所定の正の数を乗じた値を閾値として、アナログ信号をディジタル信号のハイレベルとローレベルとに分けるアナログ／ディジタル変換手段、及び、
ディジタル信号のハイレベルを前記電源電圧と同じ電圧値のアナログ信号に変換するディジタル／アナログ変換手段、として機能させることを特徴とするアナログ・ディジタル混在シミュレータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、アナログ回路とディジタル回路とが混在した電気回路の動作（すなわち、電気的な動き）を主として計算機上でシミュレートする方法及びプログラムに係り、特に、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換処理においてアナログ信号をディジタル信号のハイレベル（Ｈｉ）とローレベル（Ｌｏ）とに分けるための閾値と、ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換処理においてディジタル信号のＨｉをアナログ信号に変換したときの電圧値と、をアナログ回路の電源電圧の値に応じて動的に変化させる方法及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアナログ・ディジタル混在回路のシミュレーションについて、図１及び２を用いて説明する。図１は、計算機上で実現されたアナログ・ディジタル混在回路１００の体系図である。
【０００３】
このアナログ・ディジタル混在回路１００は、アナログ回路１０１と、ディジタル回路１０２と、トランスファーセル１０３、１０４と、を有する。ここで、トランスファーセル１０３は、アナログ回路１０１から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換してディジタル回路１０２へ出力するＡ／Ｄ変換器であり、トランスファーセル１０４は、ディジタル回路１０２から出力されたディジタル信号をアナログ信号に変換してアナログ回路１０１へ出力するＤ／Ａ変換器である。
【０００４】
ところで、アナログ回路１０１には電源回路（図示せず）が必要となる。ここでは、アナログ回路１０１の電源回路が発生させる電圧（電源電圧）が例えば５ボルト（Ｖ）であるものとする。
【０００５】
この場合、従来のシミュレーションでは、Ｄ／Ａ変換器１０４において、ディジタル信号をアナログ信号に変換する際、Ｈｉは電源電圧と同じ５Ｖのアナログ信号に、Ｌｏは０Ｖのグランド（ＧＮＤ）信号にそれぞれ変換される。また、Ａ／Ｄ変換器１０３において、アナログ信号をディジタル信号のＨｉとするかＬｏとするかの閾値は、例えば電源電圧の半分の２．５Ｖに設定される。
【０００６】
この場合のＡ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換について、それぞれ図２（ａ）及び（ｂ）に示す。図２（ａ）に示すように、ＧＮＤ（０Ｖ）から電源電圧（５Ｖ）まで変化するアナログ信号の立ち上がり部分をディジタル信号に変換すると、アナログ信号の電圧が閾値である２．５Ｖに達するまではディジタル信号のＬｏへ変換され、２．５Ｖ以上ではＨｉに変換される。
【０００７】
他方、図２（ｂ）に示すように、ＬｏからＨｉに変化するディジタル信号をアナログ信号に変換すると、ＬｏからＨｉに変わる時点でアナログ信号も（所定のわずかな立ち上がり時間を掛けて）５Ｖに上がる。
【０００８】
このように、特にＡ／Ｄ変換処理において用いる閾値の設定は精度の高いシミュレーションを行うために重要な要因である。この閾値の設定については、例えば、所要時間の短縮を目的として２値の閾値を用いる提案も為されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平４−２８１６１８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のアナログ・ディジタル混在回路のシミュレーションでは、電源電圧は例えば温度などの影響で常に変動し得るにもかかわらず、Ａ／Ｄ変換処理及びＤ／Ａ変換処理における閾値や変換電圧値を（例えば、２．５Ｖ、５Ｖなどと）絶対電圧で最初から固定してしまっているため、電源電圧の変動に動的に追従した正確なシミュレーションができない、という問題が生じ得る。
【００１１】
例えば、アナログ回路とディジタル回路とが同一の電源を有するアナログ・ディジタル混在回路において、電源電圧が（例えば当初の５Ｖから）低下した場合、Ａ／Ｄ変換においては、所望の電圧（例えば低下した電源電圧値の半分の電圧）に達したにもかかわらず（例えば２．５Ｖに達していないため）出力されるディジタル信号が変化しない、Ｄ／Ａ変換においては、（低下した）電源電圧より高い電圧（例えば５Ｖ）がアナログ回路に入力される、といった問題が起り得る。
【００１２】
他方、電源電圧が（例えば当初の５Ｖから）上昇した場合、Ａ／Ｄ変換においては、所望の電圧（例えば上昇後の電源電圧の半分の電圧）に達しなくても（例えば２．５Ｖに達すれば）出力されるディジタル信号が変化する、Ｄ／Ａ変換においては、（上昇した）電源電圧より低い電圧（例えば５Ｖ）がアナログ回路に入力される、といった問題が起こり得る。
【００１３】
このように、従来のシミュレーションでは、電源電圧の変動が略リアルタイムで反映されることはなく、実際の回路では存在しない電圧でシミュレーションが行われてしまうおそれがある。
【００１４】
本発明はこのような課題を解決するために為されたものであり、アナログ・ディジタル混在回路のシミュレーションにおいて、電源電圧の変動に追従したＡ／Ｄ変換処理及びＤ／Ａ変換処理を行い、より実際の動作に近い電気回路シミュレーションを可能にする方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様は、アナログ回路とディジタル回路とが混在した電気回路の動作をシミュレートする電気回路シミュレーション方法であって、Ａ／Ｄ変換処理においてアナログ信号をディジタル信号のＨｉとＬｏとに分けるための閾値と、Ｄ／Ａ変換処理においてディジタル信号のＨｉをアナログ信号に変換したときの電圧値と、を上記アナログ回路の電源電圧の値に応じて動的に変化させることを特徴とする電気回路シミュレーション方法である。
【００１６】
この態様によれば、電源電圧が変動しても、該変動に略リアルタイムに追従したＡ／Ｄ変換処理及びＤ／Ａ変換処理を行うことができる。
【００１７】
本発明の別の一態様は、アナログ回路とディジタル回路とが混在した電気回路の動作を計算機にシミュレートさせるアナログ・ディジタル混在シミュレータ・プログラムであって、上記計算機を、上記アナログ回路の電源電圧の計算値に１より小さい所定の正の数を乗じた値を閾値として、アナログ信号をディジタル信号のＨｉとＬｏとに分けるＡ／Ｄ変換手段、及び、ディジタル信号のＨｉを上記電源電圧と同じ電圧値のアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段、として機能させることを特徴とするアナログ・ディジタル混在シミュレータ・プログラムである。
【００１８】
この態様において、「１より小さい所定の正の数」とは、任意の数でよく、例えば１／２である。
【００１９】
この態様によれば、電源電圧の変動を容易にＡ／Ｄ変換処理及びＤ／Ａ変換処理に反映させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【００２１】
まず、図３を用いて、本実施形態に係るアナログ・ディジタル混在回路の構成について説明する。図３は、計算機上で実現された本実施形態に係るアナログ・ディジタル混在回路３００の体系図である。
【００２２】
このアナログ・ディジタル混在回路３００は、アナログ回路３０１と、ディジタル回路３０２と、トランスファーセル３０３、３０４と、を有する。ここで、トランスファーセル３０３は、アナログ回路３０１から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換してディジタル回路３０２へ出力するＡ／Ｄ変換器であり、トランスファーセル３０４は、ディジタル回路３０２から出力されたディジタル信号をアナログ信号に変換してアナログ回路３０１へ出力するＤ／Ａ変換器である。
【００２３】
アナログ回路３０１は、電源回路３０５を有する。この電源回路の電圧（電源電圧）Ｖｐｓの値は、データ（Ｖｐｓ情報と称す）としてＡ／Ｄ変換器３０３及びＤ／Ａ変換器３０４へ常時伝達される。換言すれば、Ａ／Ｄ変換器３０３及びＤ／Ａ変換器３０４は、電源電圧Ｖｐｓの値をリアルタイムで監視・取得している、とも言える。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器３０３は、アナログ信号をディジタル信号に変換する際の閾値が（１／２×Ｖｐｓ）となるように設計されている。すなわち、この閾値は、電源電圧Ｖｐｓが変動すると、該変動に追従して変化し、常に電源電圧Ｖｐｓの半分の値を採る。したがって、電源電圧Ｖｐｓが変動しても、該変動に対応して適切なディジタル信号への変換が行われる。
【００２５】
また、Ｄ／Ａ変換器３０４は、ディジタル信号をアナログ信号に変換する際、Ｌｏは０Ｖのアナログ信号に、Ｈｉは電源電圧Ｖｐｓと同じ電圧を有するアナログ信号に、それぞれ変換する。すなわち、Ｄ／Ａ変換器３０４は、電源電圧Ｖｐｓが変動しても、常に、電源電圧Ｖｐｓと等しいアナログ信号をアナログ回路３０１へ出力する。したがって、電源電圧Ｖｐｓより高い又は低いアナログ信号がアナログ回路３０１に入力されることが回避される。
【００２６】
ここで、図４及び５を用いて、本実施形態の作用を説明する。図４及び５は、それぞれ電源電圧が５Ｖ及び４Ｖの場合に、本実施形態に係る方法でＡ／Ｄ及びＤ／Ａ変換した場合の波形図を示す。
【００２７】
図４に示すように、電源電圧Ｖｐｓが５Ｖであれば、Ａ／Ｄ変換では閾値が２．５Ｖとされ（図４（ａ））、Ｄ／Ａ変換ではＨｉが５Ｖに変換される（図４（ｂ））。ここで、電源電圧Ｖｐｓが４Ｖに変化すると、図５に示すように、Ａ／Ｄ変換では閾値が２Ｖとされ（図５（ａ））、Ｄ／Ａ変換ではＨｉが４Ｖに変換される（図５（ｂ））。
【００２８】
次いで、図６及び７を用いて、電源電圧Ｖｐｓが５Ｖの場合を例として、従来技術によるＡ／Ｄ変換処理及びＤ／Ａ変換処理と、本実施形態に係るＡ／Ｄ変換処理及びＤ／Ａ変換処理とを比較する。
【００２９】
図６はＡ／Ｄ変換処理の場合であり、図６（ａ）は前提となるアナログ入力波形の一例を示す。従来のシミュレーションでは、閾値が例えば２．５Ｖに固定される（Ｔｈ１）ため、図中の最初の２周期（（１）及び（２））がＬｏに変換されている（従来の変換結果：図６（ｂ）参照）。他方、本実施形態に係るシミュレーションでは、電源電圧Ｖｐｓの変化（ここでは、立ち上がり時の上昇）に応じて閾値Ｔｈ２も変化する（常に１／２の値を採る）ため、最初の２周期（（１）及び（２））についてもＨｉに変換されている（本実施形態による変換結果：図６（ｃ）参照）。
【００３０】
図７はＤ／Ａ変換処理の場合であり、図７（ａ）は前提となるディジタル入力波形の一例を示す。従来のシミュレーションでは、Ｈｉの変換電圧が例えば５Ｖに固定されていたため、図中の（３）及び（４）が実際の電源電圧Ｖｐｓに則していない５Ｖに変換されている（従来の変換結果：図７（ｂ）参照）。他方、本実施形態に係るシミュレーションでは、電源電圧Ｖｐｓの変化（ここでは、立ち上がり時の上昇）に応じてＨｉの変換電圧も変化する（常に同じ値を採る）ため、（３）及び（４）についてもその時の電源電圧Ｖｐｓと同じ電圧に変換されている（本実施形態による変換結果：図７（ｃ）参照）。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、電源電圧Ｖｐｓの変動に応じて適切なＡ／Ｄ変換処理及びＤ／Ａ変換処理を行うことができる。
【００３２】
上述のように、特に電源電圧Ｖｐｓの立ち上がりにおいて、従来技術との差異は顕著に表れる。したがって、電源のオン／オフが頻繁に行われる例えば車両に搭載される電気回路などのシミュレーションについて、本実施形態は特に好適である。
【００３３】
なお、上記実施形態において、Ａ／Ｄ変換器３０３における閾値を電源電圧Ｖｐｓの１／２としたのは一例であり、１より小さい正の数であれば任意の数に設定することが可能である。
【００３４】
また、Ｄ／Ａ変換器３０４においてＬｏの変換電圧であるＧＮＤも０Ｖに限られず、０以外の他の値でもよい。
【００３５】
さらに、本実施形態に係るシミュレーション方法は、ソフトウェア・プログラムとして実施され、汎用の計算機上で実行されてもよく、計算機を含む専用の装置内で実行されてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アナログ・ディジタル混在回路のシミュレーションにおいて、電源電圧の変動に追従したＡ／Ｄ変換処理及びＤ／Ａ変換処理を行い、より実際の動作に近い電気回路シミュレーションを可能にする方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】計算機上で実現された従来のアナログ・ディジタル混在回路の体系図である。
【図２】（ａ）  従来の方法で、閾値を２．５Ｖとし、アナログ信号をディジタル信号に変換する場合の波形図である。
（ｂ）  従来の方法で、Ｈｉの変換電圧を５Ｖとし、ディジタル信号をアナログ信号に変換する場合の波形図である。
【図３】計算機上で実現された本発明の一実施形態に係るアナログ・ディジタル混在回路の体系図である。
【図４】（ａ）  電源電圧を５Ｖとし、本発明の一実施形態に係る方法でアナログ信号をディジタル信号に変換する場合の波形図である。
（ｂ）  電源電圧を５Ｖとし、本発明の一実施形態に係る方法でディジタル信号をアナログ信号に変換する場合の波形図である。
【図５】（ａ）  電源電圧を４Ｖとし、本発明の一実施形態に係る方法でアナログ信号をディジタル信号に変換する場合の波形図である。
（ｂ）  電源電圧を４Ｖとし、本発明の一実施形態に係る方法でディジタル信号をアナログ信号に変換する場合の波形図である。
【図６】（ａ）  電源電圧が５Ｖの場合のアナログ入力波形の一例を示す図である。
（ｂ）  （ａ）のアナログ波形を従来の方法でディジタル信号に変換した場合のディジタル出力波形を示す図である。
（ｃ）  （ａ）のアナログ波形を本発明の一実施形態に係る方法でディジタル信号に変換した場合のディジタル出力波形を示す図である。
【図７】（ａ）  電源電圧が５Ｖの場合のディジタル入力波形の一例を示す図である。
（ｂ）  （ａ）のディジタル波形を従来の方法でアナログ信号に変換した場合のアナログ出力波形を示す図である。
（ｃ）  （ａ）のディジタル波形を本発明の一実施形態に係る方法でアナログ信号に変換した場合のアナログ出力波形を示す図である。
【符号の説明】
３００  アナログ・ディジタル混在回路
３０１  アナログ回路
３０２  ディジタル回路
３０３  Ａ／Ｄ変換器
３０４  Ｄ／Ａ変換器
３０５  電源回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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