[发明专利]一种电路仿真中牛顿迭代的收敛判定的改进方法

说明书

本发明提供一种电路仿真中牛顿迭代的收敛判定的改进方法，包括以下步骤：1)计算电路仿真中牛顿迭代的残差和间隙；2)根据收敛准则判断牛顿迭代的收敛性；其中，电路仿真中牛顿迭代的残差为节点k的所有支路的电流和，记作I(v_k)；电路仿真中牛顿迭代的间隙指的是相邻两步牛顿迭代的电压差，记作Δv_k。本发明可以减少不收敛的次数，大大提高计算效率。

技术领域

本发明属于集成电路计算机辅助设计(Integrated Circuit/Computer AidedDesign)领域，尤其是EDA电路仿真技术领域，特别涉及一种电路仿真中牛顿迭代的收敛判定的改进方法。

背景技术

电路仿真工具spice是根据电路中的电子元件的连接关系，基于基尔霍夫电流定律建立一套微分方程组，并进行求解的一套仿真工具。在时间尺度上，会根据数值积分方法对原始的微分方程组进行离散，从而得到每个工作点上电路所满足的非线性方程组。进而通过Newton-Raphson方法求解该非线性方程组，得到该工作点上电路中每个节点的电压。Newton-Raphson方法是非常实用且经典的迭代求解方法。通过设置相应的停机准则，作为该迭代方法的判定收敛的标准。

由于电子元器件的电学特性，在某些电压下的电流或者电导会有突变的情况出现。这就导致在spice仿真过程中，Newton-Raphson算法很难满足收敛准则。因此需要采取特殊的判断准则，让整个仿真进行下去。从而让设计工程师可以根据整个的仿真结果来改进电路设计。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电路仿真中牛顿迭代的收敛判定的改进方法，减少不收敛的次数，大大提高计算效率。

为实现上述目的，本发明提供的电路仿真中牛顿迭代的收敛判定的改进方法，包括以下步骤：

1)计算电路仿真中牛顿迭代的残差和间隙；

2)根据收敛准则判断牛顿迭代的收敛性；

其中，电路仿真中牛顿迭代的残差为节点k的所有支路的电流和，记作I(v_k)；电路仿真中牛顿迭代的间隙指的是相邻两步牛顿迭代的电压差，记作Δv_k。

进一步地，计算电路仿真中牛顿迭代的残差，包括根据每个节点的参考容差，计算整体残差的赋权无穷范数，得到相对最坏的残差。

进一步地，计算电路仿真中牛顿迭代的间隙，包括根据每个节点的参考容差，计算整体间隙的赋权无穷范数，得到相对最坏的间隙。

进一步地，所述步骤2)包括公式(1)和公式(2)，公式(1)如下：

|I(v_k)|≤reltol*absMaxI_k+absi (1)

其中，I(v_k)指的是节点k的所有支路的电流和，reltol指的是相对误差，absMaxI_k指的是参考电流值，absi指的是第一绝对误差；

公式(2)如下：

|Δv_k|≤reltol*referenceV_k+absv (2)

其中，Δv_k指的是间隙，referenceV_k指的是参考电压值；absv指的是第二绝对误差。

进一步地，包括以下步骤：

51)如果在迭代的过程中，残差满足公式(1)且间隙满足公式(2)，则判断此时的牛顿迭代满足标准的Newton-Raphson迭代的收敛条件，迭代算法正常终止：