(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路の電気的特性を解析する電子回路解析システムであって、
解析すべき電子回路の設計データを入力する入力手段と、
入力された前記設計データに基づいて、入出力回路モデルを作成する入出力回路モデル化手段と、
入力された前記設計データに基づいて、信号回路モデルを作成する信号回路モデル化手段と、
入力された前記設計データに基づいて、電源回路モデルを作成する電源回路モデル化手段と、
前記入出力回路モデルと前記信号回路モデルと前記電源回路モデルとを結合する結合モデルによって、前記信号回路モデルの信号線と前記入出力回路モデルの信号線とを接続すると共に、前記結合モデルのリファレンスとなる前記入出力回路モデルのグランド又は電源と前記信号回路モデルのグランドとを接続し、かつ、前記電源回路モデルの電圧を前記入出力回路モデルの電源−グランド間に加えることで、前記入出力回路モデルと前記信号回路モデルと前記電源回路モデルとを接続するモデル結合手段と、
前記結合モデルを解析するモデル解析手段と、
を備えてなることを特徴とする電子回路解析システム。
【請求項２】
電子回路の電気的特性を解析する電子回路解析システムであって、
解析すべき電子回路の設計データを入力する入力手段と、
入力された前記設計データに基づいて、向きが逆で同じ大きさの電流が流れる場合の解析モデルである第１及び第２の平衡モデルを作成する平衡モデル化手段と、
入力された前記設計データに基づいて、前記第１及び第２の平衡モデルでは表現できない回路の不平衡モデルを作成する不平衡モデル化手段と、
前記第１及び第２の平衡モデルと前記不平衡モデルとを接続する結合モデルによって、前記第１の平衡モデルの信号線と前記不平衡モデルの信号線とを接続すると共に、前記結合モデルのリファレンスとなる前記不平衡モデルのグランド又は電源と前記第１の平衡モデルのグランドとを接続し、かつ、前記第２の平衡モデルの電圧を前記不平衡モデルの電源−グランド間に加えることで、前記第１及び第２の平衡モデルと前記不平衡モデルとを接続するモデル結合手段と、
前記結合モデルを解析するモデル解析手段と、
を備えてなることを特徴とする電子回路解析システム。
【請求項３】
前記結合モデルの解析結果のデータを出力する出力手段が付加されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子回路解析システム。
【請求項４】
前記モデル結合手段は、前記入出力回路モデルの電源側電流とグランド側電流の平均値の電流を前記電源回路モデルに流すことを特徴とする請求項１記載の電子回路解析システム。
【請求項５】
前記モデル結合手段は、前記不平衡モデルの電源側電流とグランド側電流の平均値の電流を前記平衡モデルに流すことを特徴とする請求項２記載の電子回路解析システム。
【請求項６】
電子回路の電気的特性を解析する電子回路解析方法であって、
解析すべき電子回路の設計データを入力する入力工程と、
入力された前記設計データに基づいて、入出力回路モデルを作成する入出力回路モデル化工程と、
入力された前記設計データに基づいて、信号回路モデルを作成する信号回路モデル化工程と、
入力された前記設計データに基づいて、電源回路モデルを作成する電源回路モデル化工程と、
前記入出力回路モデルと前記信号回路モデルと前記電源回路モデルとを結合する結合モデルによって、前記信号回路モデルの信号線と前記入出力回路モデルの信号線とを接続すると共に、前記結合モデルのリファレンスとなる前記入出力回路モデルのグランド又は電源と前記信号回路モデルのグランドとを接続し、かつ、前記電源回路モデルの電圧を前記入出力回路モデルの電源−グランド間に加えることで、前記入出力回路モデルと前記信号回路モデルと前記電源回路モデルとを接続するモデル結合工程と、
前記結合モデルを解析するモデル解析工程と、
を有してなることを特徴とする電子回路解析方法。
【請求項７】
電子回路の電気的特性を解析する電子回路解析方法であって、
解析すべき電子回路の設計データを入力する入力工程と、
入力された前記設計データに基づいて、向きが逆で同じ大きさの電流が流れる場合の解析モデルである第１及び第２の平衡モデルを作成する平衡モデル化工程と、
入力された前記設計データに基づいて、前記第１及び第２の平衡モデルでは表現できない回路の不平衡モデルを作成する不平衡モデル化工程と、
前記第１及び第２の平衡モデルと前記不平衡モデルとを接続する結合モデルによって、前記第１の平衡モデルの信号線と前記不平衡モデルの信号線とを接続すると共に、前記結合モデルのリファレンスとなる前記不平衡モデルのグランド又は電源と前記第１の平衡モデルのグランドとを接続し、かつ、前記第２の平衡モデルの電圧を前記不平衡モデルの電源−グランド間に加えることで、前記第１及び第２の平衡モデルと前記不平衡モデルとを接続するモデル結合工程と、
前記結合モデルを解析するモデル解析工程と、
を有してなることを特徴とする電子回路解析方法。
【請求項８】
前記結合モデルの解析結果のデータを出力する出力工程が付加されていることを特徴とする請求項６又は７記載の電子回路解析方法。
【請求項９】
前記モデル結合工程では、入出力回路モデルの電源側電流とグランド側電流の平均値の電流を電源回路モデルに流すことを特徴とする請求項６記載の電子回路解析方法。
【請求項１０】
前記モデル結合工程では、前記不平衡モデルの電源側電流とグランド側電流の平均値の電流を前記平衡モデルに流すことを特徴とする請求項７記載の電子回路解析方法。
【請求項１１】
コンピュータに電子回路の電気的特性を解析させる電子回路解析プログラムであって、コンピュータを、
解析すべき電子回路の設計データを入力する入力手段、
入力された前記設計データに基づいて、入出力回路モデルを作成する入出力回路モデル化手段、
入力された前記設計データに基づいて、信号回路モデルを作成する信号回路モデル化手段、
入力された前記設計データに基づいて、電源回路モデルを作成する電源回路モデル化手段、
前記入出力回路モデルと前記信号回路モデルと前記電源回路モデルとを結合する結合モデルによって、前記信号回路モデルの信号線と前記入出力回路モデルの信号線とを接続すると共に、前記結合モデルのリファレンスとなる前記入出力回路モデルのグランド又は電源と前記信号回路モデルのグランドとを接続し、かつ、前記電源回路モデルの電圧を前記入出力回路モデルの電源−グランド間に加えることで、前記入出力回路モデルと前記信号回路モデルと前記電源回路モデルとを接続するモデル結合手段、
前記結合モデルを解析するモデル解析手段、及び
前記結合モデルの解析結果のデータを出力する出力手段、
として機能させるとことを特徴とする電子回路解析プログラム。
【請求項１２】
コンピュータに電子回路の電気的特性を解析させる電子回路解析プログラムであって、コンピュータを、
解析すべき電子回路の設計データを入力する入力手段、
入力された前記設計データに基づいて、向きが逆で同じ大きさの電流が流れる場合の解析モデルである第１及び第２の平衡モデルを作成する平衡モデル化手段、
入力された前記設計データに基づいて、第１及び第２の平衡モデルでは表現できない回路の不平衡モデルを作成する不平衡モデル化手段、
前記第１及び第２の平衡モデルと前記不平衡モデルとを接続する結合モデルによって、前記第１の平衡モデルの信号線と前記不平衡モデルの信号線とを接続すると共に、前記結合モデルのリファレンスとなる前記不平衡モデルのグランド又は電源と前記第１の平衡モデルのグランドとを接続し、かつ、前記第２の平衡モデルの電圧を前記不平衡モデルの電源−グランド間に加えることで、前記第１及び第２の平衡モデルと前記不平衡モデルとを接続するモデル結合手段、
前記結合モデルを解析するモデル解析手段、及び
前記結合モデルの解析結果のデータを出力する出力手段、
として機能させることを特徴とする電子回路解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路の電圧変動やノイズを求めるための電子回路解析システム、電子回路解析方法および電子回路解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における半導体集積回路技術の進歩によって、電子機器の機能の高度化及び高速化が進んでいる。そのため、電子機器の設計や性能の検証に必要なコストも増大傾向にある。
そこで、設計の段階での電子回路のシミュレーションによる検証が一般化しており、検証時の解析によって、設計の良否や問題点の有無を判断することができ、これによって、試作後の再設計が必要になるといった問題を解決することができる。
【０００３】
このようなことから、信号の品質を解析するためのシミュレーションや、電源の品質を解析するためのシミュレーションが行われている。信号のシミュレーションにおいては、ＬＳＩ(Large Scale Integration circuit) の入出力をスパイス（ＳＰＩＣＥ;Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)モデルに置き、ボード上の配線を伝送線路のモデルに置くことによって、高速に解析を行うことができる。
また、電源のシミュレーションでは、ＬＳＩをＳＰＩＣＥモデルや電流源のモデルに置き、電源配線をモデルに変換することによって解析を行う。
【０００４】
これらのシミュレーションでは、信号のシミュレーションに関しては、信号の品質のみを考えることによって、高速に解析を行うことができるように開発が行われてきた。
また、電源の場合も同様に、電源の品質のみを考えることによって、高速に解析を行うことができるように開発が行われてきた。
【０００５】
しかしながら、近年におけるＬＳＩの高速化 ,低電圧化の影響によって、信号と電源に対する要求が酷しくなってきた。
そのため、信号のみの解析，電源のみの解析では十分ではなくなってきた。そこで、信号と電源のそれぞれの他方に対する影響も解析する必要が生じてきた。
【０００６】
また、信号そのものの動作によって電源に電流が流れて、電源のノイズとなる。ＬＳＩの信号本数の増加によって、このノイズの電流が大きくなって、無視することができないようになっている。このノイズの電流は、信号に流れる電流が原因になっているため、信号の解析を行わなければ、電源のノイズも解析することができない。
【０００７】
これに対して特許文献１においては、デュアルリファレンスシステムを使用して、相互結合型電気構造のコモンモード電気シミュレーションで使用されるＳＰＩＣＥファイルの生成のためのソフトウェアツールに関し、より具体的には、単一モデル線を使用して、所与の回路の複数の物理線を表し、該回路の電気的振る舞いをモデル化する。この数学的簡略化を実行するため、集約素子モデルを使用する。この集約素子モデルによって表される回路は、通常の回路シミュレーションプログラムによって取り入れられ、電力要件，ノイズレベル，バイパスコンデンサ値のような任意の数の回路特性を分析することが記載されている。
【０００８】
このように、特許文献１記載の技術によれば、特定のラインに対する隣接するラインの影響を表す効率的なモデルが提供される。
しかしながら、特許文献１の技術は、電源と信号との間に相互の関係を示したモデルを作成し解析することによって、信号と電源を一緒に解析する方法であり、信号と電源を含めた新たなモデルが必要であって、従来の信号解析モデルや、電源解析モデルを用いることができないという問題がある。また、信号と電源との結合を含んだ、電源回路と信号配線をすべて含めた形でのシミュレーションは、膨大な計算量が必要であるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２においては、全工程を電源ノイズ解析工程と伝送信号波形解析工程に分け、電源ノイズ解析工程では、ＤＩＥ、ＰＫＧ、ＰＣＢ各部の電源ノイズ波形を算出し、伝送信号波形解析工程では、ＤＩＥ、ＰＫＧ、ＰＣＢ各部のレイアウト情報から着目信号と電源ノイズの流入経路のみをモデル化した伝送信号波形解析用モデルを作成し、伝送信号波形解析用モデルにＤＩＥ、ＰＫＧ、ＰＣＢ各部の電源ノイズ波形を挿入して回路解析シミュレーションを行い、伝送信号波形品質劣化量と伝送信号遅延変動量を算出することが記載されている。
【００１０】
このように、特許文献２記載の技術によれば、プリント基板上の半導体装置内部で発生する電源ノイズが半導体装置間の伝送信号に与える影響の解析を短時間かつ高精度に行うことが可能な、伝送信号波形解析方法が提供される。
しかしながら、特許文献２の技術は、電源を別に解析したのちに、信号解析モデルに挿入することによって解析を行うものであり、信号の動作がノイズ源となる場合の解析が行えないという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−１９７１３６号公報
【特許文献２】特開２００６−２４４３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
電源と信号との間に相互の関係を示したモデルを作成し解析することによって、信号と電源とを一緒に解析する方法の場合は、信号と電源を含めた新たなモデルが必要であって、従来の信号解析や、電源解析モデルを用いることができないという問題がある。
【００１２】
また、電源を別に解析したのちに、信号解析モデルに挿入することによって解析を行う方法では、信号の動作がノイズ源となる場合の解析を行うことができないという問題がある。
【００１３】
この発明は上述の事情に鑑みてなされたものであって、電源回路に特化したモデルと、信号回路に特化したモデルとを組み合わせることによって、電源と信号の解析を同時に行うことを可能にした、新規な解析モデルを得ることができる電子回路解析システム、電子回路解析方法及び電子回路解析プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、この発明の第１の構成は、電子回路の電気的特性を解析する電子回路解析システムに係り、解析すべき電子回路の設計データを入力する入力手段と、入力された上記設計データに基づいて、入出力回路モデルを作成する入出力回路モデル化手段と、入力された上記設計データに基づいて、信号回路モデルを作成する信号回路モデル化手段と、入力された上記設計データに基づいて、電源回路モデルを作成する電源回路モデル化手段と、上記入出力回路モデルと上記信号回路モデルと上記電源回路モデルとを結合する結合モデルによって、上記信号回路モデルの信号線と上記入出力回路モデルの信号線とを接続すると共に、上記結合モデルのリファレンスとなる上記入出力回路モデルのグランド又は電源と上記信号回路モデルのグランドとを接続し、かつ、上記電源回路モデルの電圧を上記入出力回路モデルの電源−グランド間に加えることで、上記入出力回路モデルと上記信号回路モデルと上記電源回路モデルとを接続するモデル結合手段と、上記結合モデルを解析するモデル解析手段と、を備えてなることを特徴としている。
【００１５】
また、この発明の第２の構成は、電子回路の電気的特性を解析する電子回路解析方法に係り、解析すべき電子回路の設計データを入力する入力工程と、入力された上記設計データに基づいて、入出力回路モデルを作成する入出力回路モデル化工程と、入力された上記設計データに基づいて、信号回路モデルを作成する信号回路モデル化工程と、入力された上記設計データに基づいて、電源回路モデルを作成する電源回路モデル化工程と、上記入出力回路モデルと上記信号回路モデルと上記電源回路モデルとを結合する結合モデルによって、上記信号回路モデルの信号線と上記入出力回路モデルの信号線とを接続すると共に、上記結合モデルのリファレンスとなる上記入出力回路モデルのグランド又は電源と上記信号回路モデルのグランドとを接続し、かつ、上記電源回路モデルの電圧を上記入出力回路モデルの電源−グランド間に加えることで、上記入出力回路モデルと上記信号回路モデルと上記電源回路モデルとを接続するモデル結合工程と、上記結合モデルを解析するモデル解析工程と、を有してなることを特徴としている。
【００１６】
この発明の第３の構成は、コンピュータに電子回路の電気的特性を解析させる電子回路解析プログラムに係り、コンピュータを、解析すべき電子回路の設計データを入力する入力手段、入力された上記設計データに基づいて、入出力回路モデルを作成する入出力回路モデル化手段、入力された上記設計データに基づいて、信号回路モデルを作成する信号回路モデル化手段、入力された上記設計データに基づいて、電源回路モデルを作成する電源回路モデル化手段、上記入出力回路モデルと上記信号回路モデルと上記電源回路モデルとを結合する結合モデルによって、上記信号回路モデルの信号線と上記入出力回路モデルの信号線とを接続すると共に、上記結合モデルのリファレンスとなる上記入出力回路モデルのグランド又は電源と上記信号回路モデルのグランドとを接続し、かつ、上記電源回路モデルの電圧を上記入出力回路モデルの電源−グランド間に加えることで、上記入出力回路モデルと上記信号回路モデルと上記電源回路モデルとを接続するモデル結合手段、上記結合モデルを解析するモデル解析手段、及び上記結合モデルの解析結果のデータを出力する出力手段、として機能させるとことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の構成によれば、従来の信号回路モデルと電源回路モデルとを利用して、信号と信号回路と電源回路とを同時に解析することができる。その理由は次のようなものである。従来の信号回路モデルでは、信号配線とリファレンスとなる電源またはグランドのパターンに流れる電流に対して解析を行っている。また、電源回路モデルは、電源とグランドに流れる電流を対象に解析を行っている。
【００１８】
しかし、信号の入出力回路は、信号と電源とグランドの３種類の電流経路がある。３種類の経路のそれぞれに固有の電流が流れるため、そのままの形では信号回路モデル，電源回路モデルに接続することはできない。そのため、それぞれに流れる電流を信号モデルと電源モデルに接続できる形式に変換する結合回路を挿入することによって、モデルを結合させると、この結合モデルで、従来の信号モデルと電源モデルが入出力回路と結合できるため、このような解析を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施形態１】
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態である電子回路解析システムの電気的構成を示すブロック図である。図１に示すように、この電子回路解析システムは、キーボード等の入力装置１０１と、プログラムの制御によって動作するデータ処理装置１０２と、情報を記憶する記憶装置１０３と、ディスプレイ装置や印刷装置等の出力装置１０４を含んでいる。
【００２１】
記憶装置１０３は、入出力回路モデル記憶部３０１と、電源回路モデル記憶部３０２と、信号回路モデル記憶部３０３とを備えている。
入出力回路モデル記憶部３０１は、予め入出力回路の解析用モデルの情報を記憶しているデータベースである。
電源回路モデル記憶部３０２は、予め電源回路の解析用モデルの情報を記憶しているデータベースである。
信号回路モデル記憶部３０３は、予め信号回路の解析用モデルの情報を記憶しているデータベースである。
【００２２】
データ処理装置１０２は、入出力回路モデル化手段２０１と、信号回路モデル化手段２０２と、電源回路モデル化手段２０３と、モデル結合手段２０６と、モデル解析手段２０７とを備えている。
入出力回路モデル化手段２０１は、入力装置１０１から入力された入出力回路の情報に基づいて、入出力回路モデル記憶部３０１から、解析すべき入出力回路に最も近いモデルを選択して入出力回路をモデルに置き換える。
信号回路モデル化手段２０２は、入力装置１０１から入力された信号回路の情報に基づいて、信号回路モデル記憶部３０３から、解析すべき信号回路に最も近いモデルを選択して信号回路をモデルに置き換える。
電源回路モデル化手段２０３は、入力装置１０１から入力された電源回路の情報に基づいて、電源回路モデル記憶部３０２から、解析すべき電源回路に最も近いモデルを選択して電源回路をモデルに置き換える。
【００２３】
モデル結合手段２０６は、モデル化した入出力回路に結合モデルを接続して、信号モデル，電源モデルを結合モデルによって結合させることで、一つの解析モデルを作成する。
モデル解析手段２０７は、モデル結合手段２０６で作成した多層回路基板の解析用モデルに基づいて、シミュレーションを実施して、電圧や電流、インピーダンス等の電気的パラメータを求める。
【００２４】
図２は、各モデルから流れる電流の向きを示した模式図であって、（ａ）は入出力モデルを示し、電源から流れる電源電流と、グランドに流れるグランド電流と、信号電流とが示されている。（ｂ）は信号線モデルを示し、信号電流とリファレンス電流とが示されている。（ｃ）は電源モデルを示し、電源電流とグランド電流とが示されている。
図３は、入出力モデルを示し、電源の平衡電流と不平衡電流、グランドの平衡電流と不平衡電流、信号電流が示されている。
【００２５】
次に、図１及び図４〜図８のフローチャートを参照して、本実施形態の全体の動作について詳細に説明する。
【００２６】
図１に示すように、入力装置１０１から入力された多層回路基板の設計データ及び解析条件は、入出力回路モデル化手段２０１と信号回路モデル化手段２０２と電源回路モデル化手段２０３に渡される。
【００２７】
入出力回路モデル化手段２０１は、入力された入出力回路の回路構成に基づいて、データベースから回路モデルとして最も適切なものを探し出して、図４に示すフローチャートのステップＳ４０１〜ステップＳ４０３の処理によって、解析用のモデルに変換する。
解析用のモデルとしては、例えば図９に示されるような、トランジスタとそれを駆動するパルス発生器で表現される等価回路モデルがある。
【００２８】
信号回路モデル化手段２０２は、入力された信号回路のデータによって、信号回路モデル記憶部３０３から解析用モデルを検索し、信号回路のデータから、図５に示すフローチャートのステップＳ５０１〜ステップＳ５０３の処理によって、モデルを置き換える。
信号回路のモデルとしては、例えば図１０に示されるような伝送線路モデル等がある。
【００２９】
電源回路モデル化手段２０３は、電源回路の設計情報によってモデル化を行う。電源回路の情報によって、電源回路モデル記憶部３０２に記憶されたモデルを検索して、図６に示すフローチャートのステップＳ６０１〜ステップＳ６０３の処理によって、電源回路を解析用モデルに置き換える。
電源回路のプレーン配線をモデル化するモデルの一例としては、図１１に示されるような、インピーダンスＺとアドミッタンスＹからなる２次元のラダー回路モデルがある。
また、電源回路に搭載されるコンデンサやインダクタをモデル化したものとして、図１２において（ａ）のコンデンサモデルに示されるような、インダクタンス，抵抗およびキャパシタンスで表現される等価回路と、（ｂ）のインダクタンスモデルに示されるような、インダクタンスと抵抗で表現される等価回路がある。
【００３０】
そして、入出力回路モデル化手段２０１と信号回路モデル化手段２０２と電源回路モデル化手段２０３によって作成したモデルを、モデル結合手段２０６によって結合する。
まず、結合モデルを図７に示すフローチャートのステップＳ７０１，ステップＳ７０２の処理によって、入出力回路に接続する。
【００３１】
結合モデルとしては、例えば図１３に示されるような回路がある。図１３において、Ｉｖ１３０１は入出力回路モデル１３１１の電源側に流れる電流を測定するモデルである。
また、Ｉｇ１３０２は入出力回路モデル１３１１のグランド側に流れる電流を測定するモデルである。
Ｆｖｖ１３０４は電源側に流れる電流の１／２を流す電流源である。Ｆｖｇ１３０５はＩｇ１３０２に流れる電流の１／２の電流を流す電流源である。Ｖｖ１３０６は電源モデル１３１３の電源・グランド間の電圧を測定するモデルである。Ｅｖ１３０３はＶｖ１３０６と同じ電圧を発生する電圧源である。
【００３２】
信号線モデル１３１２は、入出力回路モデル１３１１の信号と、結合モデル１３１４の信号のリファレンスとなるグランドまたは電源とを接続する。
Ｆｖｖ１３０４とＦｖｇ１３０５とによって、入出力回路モデル１３１１の電源とグランドに流れる電流の和の１／２を電源モデル１３１３に流す。これは、入出力回路モデル１３１１の平衡電流となる。
また、Ｅｖ１３０３によって、電源モデル１３１３の電圧が入出力回路モデル１３１１にかかる。これにより、入出力回路モデル１３１１と電源モデル１３１３を接続できる。
【００３３】
次に、モデル解析手段２０７によって、モデル結合手段２０６において作成したモデルを解析する。図８のフローチャートに示すように、解析モデルに基づいて、連立方程式を立てて（ステップＳ８０１）、この連立方程式を解くことによって、目的とする電圧，電流，インピーダンス等の電気パラメータを求める（ステップＳ８０２）。
モデル解析手段２０７としては、等価回路を作成した場合、汎用の回路シミュレータであるスパイスモデル等を用いることができる。
【００３４】
このようにして求められた電圧，電流，インピーダンス等の電気パラメータは、図１に示す出力装置１０４によって出力される。
【００３５】
信号回路モデルや電源回路モデルは、大きさが同じで逆向きに流れる電流を解析する、平衡電流を解析するモデルといえる。そこで、平衡電流を解析するモデルを平衡モデルとする。
また、入出力回路モデルは、平衡電流を解析するモデルでは表現することができない回路となる。このような平衡電流を解析するモデルでは表現できない回路のモデルを不平衡モデルとする。
【００３６】
不平衡モデルと平衡モデルの接続に、図１４に示すような結合モデルを用いることによって、解析を行うことができる。
そのため、このような結合モデルを使用した解析は、入出力回路と信号回路，電源回路の組み合わせ以外を対象とした回路に対しても、解析を行うことができる。
【００３７】
これには、図１５に示したような、キーボード等の入力装置１０１と、不平衡モデル化手段１５０２と、平衡モデル化手段１５０３と、モデル結合手段１５０６と、モデル解析手段２０７とを含むデータ処理装置１５０１と、情報を記憶する記憶装置１０３と、ディスプレイ装置や印刷装置等の出力装置１０４を含む電子回路解析システムを用いることができる。
【００３８】
この電子回路解析システムは、記憶装置１０３には、不平衡モデル記憶部１５０４と平衡モデル記憶部１５０５とを備え、データ処理装置１５０１は、不平衡モデル化手段１５０２と平衡モデル化手段１５０３とモデル結合手段１５０６とモデル解析手段２０７とを備え、不平衡モデル化手段１５０２は、入力装置１０１から入力された回路の情報に基づいて、不平衡モデル記憶部１５０４から、解析する回路に最も近いモデルを選択して、回路をモデルに置き換え、平衡モデル化手段１５０３は、入力装置１０１から入力された回路の情報に基づいて、平衡モデル記憶部１５０５から、解析する回路に最も近いモデルを選択して、回路をモデルに置き換え、モデル結合手段１５０６は、モデル化した入出力回路に、結合モデルを接続して、信号モデル，電源モデルを結合モデルによって結合させることで、一つの解析モデルを作成し、モデル解析手段２０７は、モデル結合手段１５０６で作成した多層回路基板の解析用モデルに基づいて、シミュレーションを実行して、電圧や電流およびインピーダンス等の電気的パラメータを求める構成でもよい。
【実施形態２】
【００３９】
以下、本発明を実施するための第２実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４０】
図１６は、本発明の第２実施形態である電子回路解析システムの電気的構成を示すブロック図である。
図１６に示すように、このコンピュータシステムでは、コンピュータプログラムは入力装置１４０１からコンピュータ（中央処理装置；プロセッサ；データ処理装置）１４０２に読み込まれて、コンピュータ１４０２の動作を制御する。コンピュータ１４０２に電子回路解析プログラム１４０５が読み込まれて、記憶装置１４０３を操作することによって、第１の実施形態の場合における記憶装置１０３と同様の内容を生成する。コンピュータ１４０２は、電子回路解析プログラム１４０５の多層回路基板解析プログラムの制御によって、第１の実施形態の場合におけるデータ処理装置１０２による処理と同一の処理を実行する。
【００４１】
第１実施形態の場合に説明したように、信号回路モデルや電源回路モデルは、大きさが同じで逆向きに流れる電流を解析する、平衡電流を解析するモデルといえる。そこで、平衡電流を解析するモデルを平衡モデルとする。
また、入出力回路モデルは、平衡電流を解析するモデルでは表現することができない回路となる。このような平衡電流を解析するモデルでは表現できない回路のモデルを不平衡モデルとする。
【００４２】
不平衡モデルと平衡モデルの接続に、図１４に示したような結合モデルを用いることによって、解析を行うことができる。
そのため、このような結合モデルを使用した解析は、入出力回路と信号回路，電源回路の組み合わせ以外を対象とした回路に対しても、解析を行うことができる。
【００４３】
そこで、図１５に示したような、キーボード等の入力装置１０１と、プログラム制御によって動作するデータ処理装置１５０１と、情報を記憶する記憶装置１０３と、ディスプレイ装置や印刷装置等の出力装置１０４を含む、電子回路解析システムのコンピュータプログラムによって、解析を行うことができる。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００４５】
図１７は、本実施例によって解析したボードの概略図を示したものである。ボード１７０１は、横２３０mm、縦１５０mmのサイズであって、４層構造となっている。
ボード１７０１には、２個のＬＳＩ、すなわちＬＳＩ１７０２とＬＳＩ１７０３が搭載されている。
【００４６】
ＬＳＩ１７０２は、出力回路が８５個あって、すべての出力回路が４８MHz の周期で、ハイの出力とローの出力とからなる信号を交互に出力している。
ＬＳＩ１７０３は、入力回路を８５個搭載している。
ボード１７０１の１層目と４層目に信号配線１７０４が８５本配置されていて、ＬＳＩ１７０２とＬＳＩ１７０３を結んでいる。他の２層は、ボード１７０１と同じ大きさの電源プレーンになっている。
【００４７】
まず、入力装置１０１から、多層回路基板の設計データと解析条件が入力される。
設計データとしては、電源とグランドの配線形状、搭載されているＬＳＩの情報、信号配線の情報が入力される。本実施例では、図１７に示されたボード１７０１の情報が入力される。
また、解析条件として、解析する周波数や観測ポイント等の情報が入力される。本実施例では、解析周波数として１GHz 、観測ポイントとして、ＬＳＩ１７０２の電源ピン，ＬＳＩ１７０３の電源ピン、及び信号配線１７０４のうちの１本を入力した。
【００４８】
次に、入出力回路モデル化手段２０１が、入出力回路をモデル化する。本実施例においては、入力装置から入力されたＬＳＩ１７０２の情報から、入出力回路モデル記憶部３０１に記憶されたモデルと一致するものを探し出して、図９の出力回路モデルに置き換える。このような処理を、ＬＳＩ１７０２の入出力回路の個数回だけ繰り返す。
ＬＳＩ１７０３についても同様に、入出力回路モデル記憶部３０１から一致するモデルを探し出して、図１８の入力回路モデルにすべて置き換える。
【００４９】
また、信号回路モデル化手段２０２が、信号回路をモデル化する。本実施例においては、入力装置１０１から入力された信号配線の情報から、信号回路モデル記憶部３０３に記憶されたモデルと一致するモデルを探し出して、図１０に示された信号線モデルに置き換える。このような処理を、信号配線１７０４の８５本分の信号線数だけ繰り返す。
【００５０】
また、電源回路モデル化手段２０３が、電源回路をモデル化する。本実施例においては、入力装置１０１から入力された電源配線の情報から、電源回路モデル記憶部３０２に記憶されたモデルと一致するモデルを探し出して、図１１に示された電源モデルに置き換える。
【００５１】
次に、モデル結合手段２０６によって、置き換えられた各モデルを接続する。本実施例においては、入出力回路モデル化手段２０１でモデル化した入出力回路に、図１３に点線で囲んで示された部分の結合モデル１３１４において結合する。
このような処理を、すべての入出力回路モデルで繰り返して行う。
【００５２】
次に、モデル解析手段２０７によって、モデルを解析する。本実施例ではスパイスモデルを用いて解析を行う。
この解析結果に基づいて、観測点での電圧変動を求める。
【００５３】
最後に、出力装置１０４によって、解析した結果をパソコン等の画面に出力する。
図１９と図２０は、本実施例におけるシミュレーション結果と、測定結果とを比較して示したものである。
【００５４】
図１９に示すグラフは、ＬＳＩ１７０２の電源ピンにおける電圧変動を周波数領域で表現した図である。
図１９に示されるように、１５０MHz 以下の周波数で一致している。また、周波数が上昇するにつれて、誤差が大きくなっているが、特性の傾向は一致している。
また、図２０に示すグラフは、信号線の電圧変動を周波数領域で表現した図である。
図２０に示されるように、信号線の電圧変動は、１GHz まで一致している。
【００５５】
図１９，図２０の例から明らかなように、従来のモデルを使用して、電源と信号との結合のある解析を行うことが可能な、本発明の有効性が理解されるであろう。
【００５６】
以上、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳述してきたが、発明の具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があってこの発明に含まれる。例えば、本発明を実施するための実施の形態として、スパイスモデルの等価回路にモデル化して解析する場合について説明したが、有限要素法や境界要素法、空間時間差分等の電磁界解析方法に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
この発明は、電子回路を解析し、電子回路のノイズ解析や特性解析を実現するための解析装置や、解析装置をコンピュータに実現するためのプログラムの作成等の用途に利用することができる。また、電子回路の解析機能を備えた設計装置の実現のためにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態である電子回路解析システムを示すブロック図である。
【図２】各ブロックから流れる電流を示す模式図である。
【図３】入出力回路の平衡電流と不平衡電流を示す模式図である。
【図４】入出力回路モデル化手段の動作を示すフローチャートである。
【図５】信号回路モデル化手段の動作を示すフローチャートである。
【図６】電源回路モデル化手段の動作を示すフローチャートである。
【図７】モデル結合手段の動作を示すフローチャートである。
【図８】モデル解析手段の動作を示すフローチャートである。
【図９】入出力回路モデルの等価回路図である。
【図１０】信号回路モデルの等価回路図である。
【図１１】電源回路モデルの等価回路図である。
【図１２】各素子のモデルの等価回路図である。
【図１３】平衡モデルに対する結合モデルを示す図である。
【図１４】不平衡モデルと平衡モデルとを接続する結合モデルを示す図である。
【図１５】不平衡モデルを含む電子回路解析システムを示すブロック図である。
【図１６】本発明の第２実施形態であるコンピュータシステムを示すブロック図である。
【図１７】実施例における解析対象の模式図である。
【図１８】実施例における入力回路の等価回路図である。
【図１９】実施例における電源ピンの電圧変動の測定結果とシミュレーション結果とを比較して示す図である。
【図２０】実施例における信号線の電圧変動の測定結果とシミュレーション結果とを比較して示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１    入力装置
１０２    データ処理装置
１０３    記憶装置
１０４    出力装置
２０１    入出力回路モデル化手段
２０２    信号回路モデル化手段
２０３    電源回路モデル化手段
２０６    モデル結合手段
２０７    モデル解析手段
３０１    入出力回路モデル記憶部
３０２    電源回路モデル化手段
３０３    信号回路モデル化手段
１３０１    電源側の電流観測モデル
１３０２    グランド側の電流観測モデル
１３０３    モデル１３０６の電圧を出力する従続電圧源モデル
１３０４    モデル１３０１の電流を出力する従続電流源モデル
１３０５    モデル１３０２の電流を出力する従続電流源モデル
１３０６    電源の電圧を観測するモデル
１３１１    入出力回路モデル
１３１２    信号線モデル
１３１３    電源モデル
１３１４    結合モデル
１４０１    入力装置
１４０２    コンピュータ
１４０３    記憶装置
１４０４    出力装置
１４０５    電子回路解析プログラム
１５０１    データ処理装置
１５０２    不平衡モデル化手段
１５０３    平衡モデル化手段
１５０４    不平衡モデル記憶部
１５０５    平衡モデル記憶部
１５０６    モデル結合手段
１６０１    電源側電流を観測するモデル
１６０２    グランド側の電流を観測するモデル
１６０３    モデル１６０６の電圧を出力する従続電圧源モデル
１６０４    モデル１６０１の電流を出力する従続電流源モデル
１６０５    モデル１６０２の電流を出力する従続電流源モデル
１６０６    電源の電圧を観測するモデル
１６１１    不平衡モデル
１６１２    平衡モデル
１６１３    平衡モデル
１７０１    ボード
１７０２    出力ＬＳＩ
１７０３    入力ＬＳＩ
１７０４    信号配線
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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