一种模拟单元电路的辅助设计系统及分析方法与流程

本发明涉及模拟单元电路分析领域，具体涉及一种模拟单元电路的辅助设计系统及分析方法。

背景技术：

在进行模拟单元电路的设计时，提前做好系统规划，确定好模拟单元电路的设计指标，即该模拟单元电路所要达到的性能，之后工程师需要对器件参数进行反复调试，以实现上述设计指标。其中，在反复调试过程中，往往需要对各个器件参数进行多个排列组合，并对每一个组合运行得出结果，再将多个排列组合的结果进行分析比较，整个调试过程需要浪费大量的时间。尤其是当设计人员经验不足时，通常难以获得一个较好的初始设置(模拟单元电路结构以及器件参数的初始值)，需要花费更多的时间对较大范围内的器件参数进行调试，不利于加速模拟单元电路的迭代设计。

在模拟单元电路的设计过程中，通常会有多个模拟单元电路同时进行调试，需要在调试之后选出性能较佳的一个，当设计人员经验不足时，对于单个模拟单元电路的调试就需要花费大量时间，当面对多个模拟单元电路时，需要将各个模拟单元电路进行分别调试，并根据调试结果比较各个模拟单元电路的性能，难以在较短时间内选出性能较优的模拟单元电路。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种模拟单元电路的辅助设计系统及分析方法，可以为模拟单元电路的设计提供很好的初始设置，帮助提高模拟单元电路设计迭代的速度，尤其是可以为经验不足的设计人员提供有用的指导性信息。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种模拟单元电路的辅助设计系统，包括电路结构读入模块、设计指标读入模块、实例生成模块和分析模块；所述电路结构读入模块和设计指标读入模块同时连接实例生成模块，所述实例生成模块的输出端口连接所述分析模块；

所述电路结构读入模块将模拟单元电路结构输入至实例生成模块；所述设计指标读入模块将模拟单元电路对应的设计指标输入至实例生成模块，所述实例生成模块根据模拟单元电路结构和设计指标生成实例集，并将实例集输入至分析模块进行仿真分析；从而得到模拟单元电路中各个器件参数与模拟单元电路性能之间的相关性信息。

进一步地，所述相关性信息包括各个器件参数对模拟单元电路性能的贡献度。

进一步地，所述实例生成模块基于蒙特卡洛算法生成所述模拟单元电路的各个器件参数，并得到由各个器件参数形成的实例集。

进一步地，所述实例集包括不同器件参数组合的多个实例。

进一步地，所述分析模块采用集成电路仿真工具对所述实例集进行仿真，并对模拟单元电路中各个器件参数与仿真结果进行分析，得到模拟单元电路中各个器件参数与模拟单元电路性能之间的相关性信息。

进一步地，所述分析模块对模拟单元电路中各个器件参数与仿真结果进行回归分析。

进一步地，所述电路结构读入模块将a个模拟单元电路结构输入至实例生成模块；所述设计指标读入模块将a个模拟单元电路对应的设计指标输入至实例生成模块，所述分析模块分别得出a个模拟单元电路的相关性信息；a为大于0的整数。

一种采用模拟单元电路的辅助设计系统进行仿真分析的方法，包括如下步骤：

s01：电路结构读入模块将模拟单元电路结构输入至实例生成模块；设计指标读入模块将模拟单元电路对应的设计指标输入至实例生成模块；

s02：实例生成模块根据模拟单元电路结构和设计指标生成第一实例集，并将其传输至分析模块；其中，第一实例集中各个器件参数在取值范围内稀疏取值；

s03：分析模块对第一实例集进行仿真分析，得出各个器件参数与模拟单元电路性能之间的第一相关性信息；当器件参数与模拟单元电路性能之间的初始相关性大于阈值时，确定该器件参数为待细致分析参数；

s04：实例生成模块生成第二实例集，并将其传输至分析模块，其中，第二实例集中各个待细致分析参数在取值范围内细密取值；

s05：分析模块对第二实例集进行仿真分析，得出各个器件参数与模拟单元电路性能之间的第二相关性信息。

进一步地，所述步骤s05之后还可以重复步骤s03-s05，得出各个器件参数与模拟单元电路性能之间的第p相关性信息，p为大于2的正整数。

进一步地，所述步骤s01中电路结构读入模块将a个模拟单元电路结构输入至实例生成模块；所述设计指标读入模块将a个模拟单元电路对应的设计指标输入至实例生成模块，a为大于0的整数。

进一步地，所述实例生成模块基于蒙特卡洛算法来生成所述模拟单元电路中各个器件参数，以获取第一实例集和第二实例集。

本发明的有益效果为：本发明辅助设计系统可以为模拟单元电路的设计提供很好的初始设置，然后设计人员在此基础上进行模拟单元电路的整体系统级设计，帮助提高模拟单元电路设计迭代的速度，尤其是可以为经验不足的设计人员提供有用的指导性信息。并且，对于某个功能的模拟单元电路，通常有多种模拟单元电路结构可供选择，应用本发明的辅助设计系统和分析方法，可以同时获得不同结构的模拟单元电路的性能信息，从而为某个功能单元电路的结构选择提供信息，提升研发的速度。

附图说明

附图1为本发明一种模拟单元电路的辅助设计系统示意图；

附图2为本发明中辅助设计系统进行仿真分析的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种模拟单元电路的辅助设计系统，包括电路结构读入模块、设计指标读入模块、实例生成模块和分析模块；电路结构读入模块和设计指标读入模块同时连接实例生成模块，实例生成模块的输出端口连接分析模块。

电路结构读入模块用于读入模拟单元电路的结构，设计指标读入模块用于读入模拟单元电路对应的设计指标，其中，设计指标指的是模拟单元电路所要达到的性能，是在系统规划时已经确定好的，模拟单元电路的调试过程就是根据设计指标获取最优的模拟单元电路结构及其对应的器件参数，且模拟单元电路通常为根据经验值预先确定的一种或几种结构。

当利用本发明辅助设计系统进行辅助分析时，电路结构读入模块将模拟单元电路结构输入至实例生成模块；设计指标读入模块将模拟单元电路对应的设计指标输入至实例生成模块，实例生成模块根据模拟单元电路结构和设计指标，并基于蒙特卡洛算法生成各个器件参数值(结构确定的模拟单元电路中电阻、电容、mos管取值等)，再将模拟单元电路中各个器件参数进行排列组合等设计，形成设计实例集，也称为实例集。其中，实例集包括不同器件参数组合的多个实例，且实例生成模块生成实例集时，需要根据设计性能来确定模拟单元电路中各个器件参数的大致取值范围，再在该取值范围中选取多个器件参数值(基于蒙特卡洛算法生成)，并对不同组合的器件参数值进行组合形成多个实例，即实例集。实例生成模块将实例集输入至分析模块进行仿真分析；从而得到模拟单元电路中各个器件参数与模拟单元电路性能之间的相关性信息，其中，分析模块采用集成电路仿真工具对实例集进行仿真，并对各个器件参数与仿真结果进行分析，具体的，可以对器件参数和仿真结果进行回归分析，得到器件参数与模拟单元电路性能之间的相关性信息。具体的相关性信息包括各个器件参数对模拟单元电路性能的贡献度，其中，模拟单元电路性能可以包括该模拟单元电路的各个性能指标，例如：结点(node)电压，结点电流，电路功耗，上升沿时间，下降沿时间，shift时间等。本发明中提及的回归分析为现有技术中的一种分析方法，是一种对器件参数和(器件参数形成的实例的)仿真结果进行分析的方法，其目的是为了找出器件参数x与模拟单元电路性能y之间的规律，用于后续预测，通过回归分析可以得出器件参数x如何影响模拟单元电路性能y的规律，即(y1，y2，…yn)＝f(x1，x2，…xm)，n和m均为正整数，n表示由设计人员选定的模拟单元电路的性能指标个数，m表示电路结构中各个器件参数的个数。

本发明中辅助设计系统可以对单个的模拟单元电路进行辅助分析，也可以对多个模拟单元电路同时进行辅助分析。当对单个模拟单元电路进行辅助分析时，将单个的模拟单元电路结构和设计指标通过电路结构读入模块和设计指标读入模块输入至实例生成模块中；最终分析模块得出的为该模拟单元电路中各个器件参数与模拟单元电路性能之间的相关性信息。当对多个模拟单元电路进行辅助分析时，将多个模拟单元电路结构和设计指标通过电路结构读入模块和设计指标读入模块同时输入至实例生成模块中；最终分析模块得出的为多个模拟单元电路中各个器件参数与模拟单元电路性能之间的相关性信息，且各个模拟单元电路的相关性信息彼此独立，即辅助设计系统在对多个模拟单元电路的分析过程是独立的；设计者通过各个模拟单元电路的相关性信息比较，可以快速获取具有特定功能的模拟单元电路结构。例如，电路结构读入模块将a个模拟单元电路结构输入至实例生成模块；设计指标读入模块将a个模拟单元电路对应的设计指标输入至实例生成模块，最终分析模块分别得出a个模拟单元电路的相关性信息，a为大于1的整数。

考虑到模拟单元电路中器件参数的数量可能十分庞大，因此如果一次性产生含有多个排列组合的实例集，一方面无法充分利用器件参数和电路性能指标之间的相关性，二是由于服务器等硬件资源的有限性，只有有限数量的设计实例可以同时进行仿真。为了在实例生成模块产生实例集更加具有目的性和指向性，本发明将根据所具有的硬件资源，请参阅图2，采用如下步骤对模拟单元电路进行仿真分析：

s01：电路结构读入模块将模拟单元电路结构输入至实例生成模块；设计指标读入模块将模拟单元电路对应的设计指标输入至实例生成模块；

s02：实例生成模块根据模拟单元电路结构和设计指标生成第一实例集，并将其传输至分析模块；其中，第一实例集中各个器件参数在取值范围内稀疏取值。

由于硬件资源限制，本步骤中实例生成模块在生成第一实例集时，对每个器件参数的取值较为稀疏，例如对于模拟单元电路中mos管宽度在10-20nm范围内只取3个值，通过较为稀疏的器件参数之间的排列组合，第一实例集中的实例数量较少，可以提高运算效率。

s03：分析模块对第一实例集进行仿真分析，得出各个器件参数与模拟单元电路性能之间的第一相关性信息；当器件参数与模拟单元电路性能之间的初始相关性大于阈值时，确定该器件参数为待细致分析参数。

其中，第一相关性信息包括各个器件参数对模拟单元电路性能的贡献度以及各个器件参数x和模拟单元电路性能y之间的规律(分析模块通过对器件参数x和仿真结果进行回归分析得出)，根据得出的第一相关性信息，当某个器件参数对模拟单元电路的贡献度大于设定阈值时，确定该器件参数为待细致分析参数。通过上述分析划分的待细致分析参数即为对模拟单元电路性能影响较大的器件参数，非器件参数即为对模拟单元电路性能影响较小的器件参数。

s04：实例生成模块根据模拟单元电路结构和设计指标生成第二实例集，并将其传输至分析模块，其中，第二实例集中各个待细致分析参数在取值范围内细密取值。

其中，实例生成模块生成第二实例集时，对待细致分析参数的取值较为细密，例如对于模拟单元电路中mos管宽度(待细致分析参数)在10-20nm范围内取9个值，通过细密的器件参数之间的排列组合，对于非待细致分析参数的取值依然可以稀疏；第二实例集中的实例重点放在对模拟单元电路性能影响较大的器件参数上。值得说明的是，第二实例集是基于在取值范围内细密取值得到的，其中，这里的取值范围相比于s02中的取值范围可以缩小或者保持不变。如以电路结构中某一电阻取值为例，假如该电阻在形成第一实例集时，取值范围为(0.0001ω,0.1ω)，则稀疏取值时候可以取0.0001ω、0.001ω、0.01ω和0.01ω，如果经步骤s03分析时候发现在取值0.001ω和0.01ω之间时电路性能变化较大，则在形成第二实例集时，取值范围为(0.001ω,0.01ω)细密取值可以为0.002ω、0.003ω、0.004ω、0.005ω、0.006ω、0.007ω、0.008ω、0.009ω；其余器件参数依次类推。

s05：分析模块对第二实例集进行仿真分析，得出各个器件参数与模拟单元电路性能之间的第二相关性信息。此时得出的相关性信息是在对待细致分析参数重点分析之后得出的，更能体现出器件参数与模拟单元电路之间的相关性信息。

在时间允许范围内，还可以重复步骤s03-s05，在已得出的第二相关性信息的基础上，重新生成第三实例集、第四实例集、第五实例集，直至第p实例集；并分别进行仿真分析，进一步得出各个器件参数与模拟单元电路性能之间的第三相关性信息、第四相关性信息、第五相关性信息，直至第p相关性信息，p为大于2的正整数。其中，每次循环重复所生成的实例集均是对上一次循环重复得到的待细致分析参数进行更细密的取值后获得的实例集，经仿真分析后，都会得到更加准确的相关性信息，从而更好地为以后的模拟单元电路的设计提供指导信息。同时，每次循环得出的相关性信息可以较上一次循环得出的相关性信息更为细化，例如在分析mos管宽度对结点电压的影响时，第三相关性信息包括三个参数(mos管宽度)对结点电压的影响，第四相关性信息包括五个参数(mos管宽度)对结点电压的影响。本发明中可以根据实际情况确定循环次数或细密取值程度，其中，循环过程中，每一次循环的取值范围可以进一步进行限定，并且取值也可以进一步细密；例如，电路结构中某电阻上一次循环时取值范围为(0.001ω,0.01ω)，取值分别为0.002ω、0.003ω、0.004ω、0.005ω、0.006ω、0.007ω、0.008ω、0.009ω，如果经分析发现在取值0.005ω和0.01ω之间时电路性能变化较大，则下一次循环时取值范围为(0.005ω,0.01ω)，取值分别为0.0055ω、0.006ω、0.0065ω、0.007ω、0.0075ω、0.008ω、0.0085ω、0.009ω。

上述分析方法可以对单个的模拟单元电路进行辅助分析，也可以对多个模拟单元电路同时进行辅助分析。当对单个模拟单元电路进行辅助分析时，将单个的模拟单元电路结构和设计指标通过电路结构读入模块和设计指标读入模块输入至实例生成模块中；最终分析模块得出的为该模拟单元电路中各个器件参数与模拟单元电路性能之间的相关性信息。当对多个模拟单元电路进行辅助分析时，将多个模拟单元电路结构和设计指标通过电路结构读入模块和设计指标读入模块同时输入至实例生成模块中；最终分析模块得出的为多个模拟单元电路中各个器件参数与模拟单元电路性能之间的相关性信息，且各个模拟单元电路的相关性信息彼此独立，设计者通过各个模拟单元电路的相关性信息比较，可以快速获取具有特定功能的模拟单元电路结构，从而为某个功能的模拟单元电路的结构选择提供信息，提升研发的速度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。