Moderní metody modelování a simulace elektronických obvodů

Abstract

Disertační práce se zabývá simulací elektronických obvodů. Popisuje metodu kapacitorové substituce (CSM) pro převod elektronických obvodů na elektrické obvody, jež mohou být následně řešeny pomocí numerických metod, zejména Moderní metodou Taylorovy řady (MTSM). Tato metoda se odlišuje automatickým výběrem řádu, půlením kroku v případě potřeby a rozsáhlou oblastí stability podle zvoleného řádu. V rámci disertační práce bylo autorem disertace vytvořeno specializované programové vybavení pro řešení obyčejných diferenciálních rovnic pomocí MTSM, s mnoha vylepšeními v algoritmech (v porovnání s TKSL/386). Tyto algoritmy zahrnují zjednodušování obecných výrazů na polynomy, paralelizaci nezávislou na integrační metodě atp. Tento software běží na linuxovém serveru, který komunikuje pomocí protokolu TCP/IP. Toto vybavení bylo úspěšně použito pro simulaci VLSI obvodů, jejichž řešení pomocí CSM bylo značně rychlejší a spotřebovávalo méně paměti než state-of-the-art SPICE.The thesis deals with the simulation of electronic circuits. It describes the Capacitor Substitution Method (CSM) to transform electronic circuits into electric circuits which can then be solved using numerical methods, namely the Modern Taylor Series Method (MTSM). This method is distinguished by automatic order selection, halving the step size as required and the wide area of stability according to the order. Within the thesis, specialized programming equipment to solve ordinary differential equations using MTSM was created by the author of the thesis, with many improvements to the algorithms (compared to TKSL/386). These algorithms involve the simplification of generic expressions into polynomials, parallelization independent of the integration method etc. This software runs on a Linux server which communicates using the TCP/IP stack. The equipment was successfully used to simulate VLSI circuits whose solution by CSM was much faster and more memory-efficient than the state-of-the-art SPICE.