DE102021207446A1 - Computer-implemented method for determining a parameter value of one or more component parameters of an electronic component provided in an electronic circuit - Google Patents

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Abstract

Ein Aspekt betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Festlegen eines Parameterwertes eines oder mehrerer Bauteilparameter eines in einem elektronischen Schaltkreis vorgesehenen elektronischen Bauteils derart, dass der elektronische Schaltkreis bei Anwendung des festgelegten Parameterwertes der einen oder mehreren Bauteilparameter eine vorgegebene Zielleistungscharakteristik erfüllt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:- Vorgeben von einem oder mehreren das elektronische Bauteil betreffenden Dimensionierungsparametern und einen jeweiligen Dimensionierungswertebereich der einen oder der mehreren Dimensionierungsparameter;- iteratives Simulieren der Leistungscharakteristik des elektronischen Schaltkreises basierend auf dem einem oder den mehreren Dimensionierungsparametern und dem jeweiligen Dimensionierungswertebereich, wobei das Simulieren der Leistungscharakteristik basierend auf unterschiedlichen Dimensionierungswerten des Dimensionierungswertebereichs erfolgt,wobei für jede Iteration eine Transformation des entsprechenden Dimensionierungswerts der einen oder der mehreren Dimensionierungsparameter in einen transformierten Parameterwert der einen oder mehreren Bauteilparameter erfolgt,wobei das Simulieren die Leistungscharakteristik des elektronischen Schaltkreises unter Anwendung des transformierten Parameterwerts der ein oder mehreren Bauteilparameter bestimmt,wobei nach jedem Simulieren die simulierte Leistungscharakteristik mit der Zielleistungscharakteristik verglichen wird, undwobei der transformierte Parameterwert als Parameterwert der einen oder mehreren Bauteilparameter festgelegt wird, wenn die simulierte Leistungscharakteristik die Zielleistungscharakteristik erfüllt.One aspect relates to a computer-implemented method for specifying a parameter value of one or more component parameters of an electronic component provided in an electronic circuit in such a way that the electronic circuit meets a predetermined target performance characteristic when using the specified parameter value of the one or more component parameters, the method having the following steps: - Predetermining one or more dimensioning parameters relating to the electronic component and a respective dimensioning value range of the one or more dimensioning parameters; - iteratively simulating the performance characteristics of the electronic circuit based on the one or more dimensioning parameters and the respective dimensioning value range, the simulation of the performance characteristics being based on different dimensioning values of the dimensioning value range takes place,wobe i for each iteration there is a transformation of the corresponding dimensioning value of the one or more dimensioning parameters into a transformed parameter value of the one or more component parameters,wherein the simulating determines the performance characteristics of the electronic circuit using the transformed parameter value of the one or more component parameters,whereby after each simulating the simulated performance is compared to the target performance, and wherein the transformed parameter value is set as the parameter value of the one or more device parameters when the simulated performance satisfies the target performance.

Description

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Festlegen eines Parameterwertes eines oder mehrerer Bauteilparameter eines in einem elektronischen Schaltkreis vorgesehenen elektronischen Bauteils. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Computerprogramm, umfassend Befehle zum Ausführen des computerimplementierten Verfahrens, und eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung zum Ausführen des computerimplementierten Verfahrens.The invention relates to a computer-implemented method for determining a parameter value of one or more component parameters of an electronic component provided in an electronic circuit. Furthermore, the invention relates to a corresponding computer program, comprising instructions for executing the computer-implemented method, and a data processing device for executing the computer-implemented method.

Es im Allgemeinen bekannt, das für die Dimensionierung eines elektronischen Schaltkreises, insbesondere eines analogen integrierten Schaltkreises, bestimmte Bauteilparameter von in dem Schaltkreis eingesetzten elektronischen Bauteilen festgelegt werden müssen, so dass der Schaltkreis als Ganzes eine vorgegebene Spezifikation bzw. Zielleistungscharakteristik erfüllt. Beispielsweise werden Transistoren, insbesondere Feldeffekt-Transistoren, als elektronische Bauteile verwendet, wobei durch ein entsprechendes Festlegen von Bauteilparametern des Transistors, beispielsweise von freien Bauteilparametern wie der Kanalweite und Kanallänge des Transistors, die Charakteristik des Bauteils und damit die elektrische Charakteristik des Schaltkreises beeinflusst werden kann.It is generally known that for the dimensioning of an electronic circuit, in particular an analog integrated circuit, specific component parameters of electronic components used in the circuit must be specified, so that the circuit as a whole meets a predetermined specification or target performance characteristic. For example, transistors, in particular field effect transistors, are used as electronic components, with the characteristic of the component and thus the electrical characteristic of the circuit being able to be influenced by appropriately specifying component parameters of the transistor, for example free component parameters such as the channel width and channel length of the transistor .

Zur Bestimmung von geeigneten Parameterwerten der Bauteilparameter, mit denen eine vorgegebene elektrische Zielleistungscharakteristik des Schaltkreises erreichbar ist, werden verschiedene Dimensionierungsverfahren angewendet. In diesen Dimensionierungsverfahren werden in der Regel rechnerunterstützte Verfahren, insbesondere Simulationsverfahren, angewendet. Das Simulationsverfahren dient dazu, einen Schaltkreis mit einer versuchsweise festgelegten Topologie und versuchsweise festgelegten Parameterwerten der Bauteilparameter auf die Erfüllung einer Zielleistungscharakteristik zu überprüfen. Dabei wird dem Simulationsverfahren eine Strukturbeschreibung des Schaltkreises übergeben, welche diese Informationen enthält. Diese Strukturbeschreibung kann durch eine Netzliste oder durch einen Schaltplan gegeben sein. Sie beschreibt die Typen der eingesetzten Bauteile, deren Parameterwerte und die elektrischen Verbindungen zwischen den Bauteilen. Das elektrische Verhalten der Bauteile ist ferner durch Modelle beschrieben, die teils physikalisch orientiert sind, aber auch mathematisch formuliert sein können. Durch den Einsatz geeigneter Methoden, insbesondere iterativer Methoden, kann das Dimensionierungsverfahren die Parameterwerte der Bauteilparameter bestimmen, wobei in den Iterationen aus dem jeweiligen Ergebnis der angewendeten Simulationsverfahren hervorgeht, inwieweit die vorgegebene Zielleistungscharakteristik mit den jeweiligen Parameterwerten erreicht wird. Durch Anwendung der Simulationsverfahren gewinnt man in den Dimensionierungsverfahren also eine Information über den Grad der Erreichung einer vorgegebenen Zielleistungscharakteristik.Various dimensioning methods are used to determine suitable parameter values of the component parameters with which a predetermined target electrical performance characteristic of the circuit can be achieved. As a rule, computer-aided methods, in particular simulation methods, are used in these dimensioning methods. The simulation method serves to check a circuit with a tentatively specified topology and tentatively specified parameter values of the component parameters for the fulfillment of a target performance characteristic. A structural description of the circuit containing this information is transferred to the simulation process. This structure description can be given by a net list or by a circuit diagram. It describes the types of components used, their parameter values and the electrical connections between the components. The electrical behavior of the components is also described by models that are partly physically oriented, but can also be formulated mathematically. Through the use of suitable methods, in particular iterative methods, the dimensioning process can determine the parameter values of the component parameters, with the result of the simulation processes used in the iterations showing the extent to which the specified target performance characteristics are achieved with the respective parameter values. By using the simulation method, information about the degree of achievement of a specified target performance characteristic is obtained in the dimensioning method.

Entsprechende Dimensionierungsverfahren haben allerdings den Nachteil, dass eine hohe Anzahl von Iterationen benötigt werden kann, bis geeignete Parameterwerte der Bauteilparameter festgelegt sind. Dementsprechend kann der Aufwand zur Durchführung des Dimensionierungsverfahrens recht hoch sein. Des Weiteren ist es möglich, dass das Dimensionierungsverfahren gar keine geeigneten Parameterwerte für die Bauteilparameter liefert, mit denen die Zielleistungscharakteristik erreichbar ist, oder die gelieferten Parameterwerte sind nicht optimal.However, corresponding dimensioning methods have the disadvantage that a large number of iterations may be required until suitable parameter values of the component parameters are specified. Accordingly, the effort involved in carrying out the dimensioning process can be quite high. Furthermore, it is possible that the dimensioning method does not provide any suitable parameter values for the component parameters with which the target performance characteristics can be achieved, or the parameter values provided are not optimal.

Die zur Erreichung einer vorgegebenen Zielleistungscharakteristik eines Schaltkreises zu bestimmten Parameterwerte der Bauteile sind im Falle integrierter analoger Schaltungen bestimmte geometrische Parameter, insbesondere Abmessungen (typischerweise angegeben in µm oder nm), der Bauteile, die im physikalischen Entwurf des Schaltkreises umzusetzen sind. Diese Abmessungen stellen die physikalische Auslegung (sog. Layout) der Bauteile dar, aus denen die Maskenvorlagen für die in der Halbleiterfertigung angewendeten fotolithographischen Verfahren hergestellt werden.In the case of integrated analog circuits, the parameter values of the components to be determined in order to achieve a predetermined target performance characteristic of a circuit are certain geometric parameters, in particular dimensions (typically specified in μm or nm), of the components which are to be implemented in the physical design of the circuit. These dimensions represent the physical design (so-called layout) of the components from which the mask templates for the photolithographic processes used in semiconductor production are produced.

Durch eine Simulation kann eine Schaltung mit gegebenen Bauteilparameterwerten untersucht werden. Neben der Zielleistungscharakteristik der gesamten Schaltung kann durch die Simulation auch das elektrische Verhalten einzelner Bauelemente bestimmt werden. Der Wirkungszusammenhang zwischen dem elektrischen Verhalten einzelner Bauteile und der Zielleistungscharakteristik wird durch die Maschen- und Knotenregel bestimmt. Nur bei manchen Bauelementtypen (wie Widerständen und Kondensatoren) kann direkt unter Verwendung geschlossener mathematischer Formeln aus den Bauteilparametern auf das elektrische Verhalten des Einzelelements (Widerstand in Ohm, Kapazität in Farad) geschlossen werden (eine Simulation wäre für die Bauteiltypen daher nicht notwendig).A circuit with given component parameter values can be examined by means of a simulation. In addition to the target performance characteristics of the entire circuit, the electrical behavior of individual components can also be determined through the simulation. The causal relationship between the electrical behavior of individual components and the target performance characteristics is determined by the mesh and node rule. Only in the case of some component types (such as resistors and capacitors) can the electrical behavior of the individual element (resistance in ohms, capacitance in Farads) be directly inferred from the component parameters using closed mathematical formulas (a simulation would therefore not be necessary for the component types).

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein (computerimplementiertes) Verfahren vorzuschlagen, mit dem zuverlässig ein Parameterwert eines oder mehrerer Bauteilparameter eines in einem elektronischen Schaltkreis vorgesehenen elektronischen Bauteils festgelegt werden kann, wobei der elektronische Schaltkreis bei Anwendung des festgelegten Parameterwertes der einen oder mehreren Bauteilparameter eine vorgegebene Zielleistungscharakteristik erfüllt.It is therefore an object of the present invention to propose a (computer-implemented) method with which a parameter value of one or more component parameters of an electronic component provided in an electronic circuit can be reliably specified, the electronic circuit using the specified parameter value of the one or more component parameters specified target performance characteristics are met.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are defined in the dependent claims.

Ein erster Aspekt betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Festlegen eines Parameterwertes eines oder mehrerer Bauteilparameter eines in einem elektronischen Schaltkreis vorgesehenen elektronischen Bauteils derart, dass der elektronische Schaltkreis bei Anwendung des festgelegten Parameterwertes der einen oder mehreren Bauteilparameter eine vorgegebene Zielleistungscharakteristik erfüllt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

  • - Vorgeben von einem oder mehreren das elektronische Bauteil betreffenden Dimensionierungsparametern und einen jeweiligen Dimensionierungswertebereich der einen oder der mehreren Dimensionierungsparameter;
  • - iteratives Simulieren der Leistungscharakteristik des elektronischen Schaltkreises basierend auf dem einem oder den mehreren Dimensionierungsparametern und dem jeweiligen Dimensionierungswertebereich, wobei das Simulieren der Leistungscharakteristik basierend auf unterschiedlichen Dimensionierungswerten des Dimensionierungswertebereichs erfolgt,

wobei für jede Iteration eine Transformation des entsprechenden Dimensionierungswerts der einen oder der mehreren Dimensionierungsparameter in einen transformierten Parameterwert der einen oder mehreren Bauteilparameter erfolgt,
wobei das Simulieren die Leistungscharakteristik des elektronischen Schaltkreises unter Anwendung des transformierten Parameterwerts der ein oder mehreren Bauteilparameter bestimmt,
wobei nach jedem Simulieren die simulierte Leistungscharakteristik mit der Zielleistungscharakteristik verglichen wird, und
wobei der transformierte Parameterwert als Parameterwert der einen oder mehreren Bauteilparameter festgelegt wird, wenn die simulierte Leistungscharakteristik die Zielleistungscharakteristik erfüllt.A first aspect relates to a computer-implemented method for specifying a parameter value of one or more component parameters of an electronic component provided in an electronic circuit in such a way that the electronic circuit meets a predetermined target performance characteristic when using the specified parameter value of the one or more component parameters, the method having the following steps :
  • - specification of one or more dimensioning parameters relating to the electronic component and a respective dimensioning value range of the one or more dimensioning parameters;
  • - iteratively simulating the performance characteristics of the electronic circuit based on the one or more dimensioning parameters and the respective dimensioning value range, the simulation of the performance characteristics being based on different dimensioning values of the dimensioning value range,

wherein for each iteration the corresponding dimensioning value of the one or more dimensioning parameters is transformed into a transformed parameter value of the one or more component parameters,
wherein the simulating determines the performance characteristics of the electronic circuit using the transformed parameter value of the one or more component parameters,
after each simulating, the simulated performance characteristic is compared to the target performance characteristic, and
wherein the transformed parameter value is set as the parameter value of the one or more device parameters when the simulated performance meets the target performance.

Vorteilhafterweise ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren, dass die Dimensionierungsparameter, die simulierte Leistungscharakteristik und die Zielleistungscharakteristik als vergleichbare Parameter, bspw. elektrische Parameter, vorgehalten werden. Typischerweise bestehen zwischen den hier verwendeten Dimensionierungsparametern, der simulierten Leistungscharakteristik und der Zielleistungscharakteristik eine starke Korrelation, sodass ein Dimensionierungswert der Dimensionierungsparameter gezielt geändert werden kann, um möglichst schnell, d.h. mit einer geringen Anzahl von Simulationen bzw. Iterationen der Simulation, eine gewünschte Leistungscharakteristik des Schaltkreises zu erreichen.
Des Weiteren werden durch das Verfahren in der Regel zuverlässig Parameterwerte für die Bauteilparameter festgelegt.The proposed method advantageously allows the dimensioning parameters, the simulated performance characteristics and the target performance characteristics to be kept available as comparable parameters, for example electrical parameters. Typically, there is a strong correlation between the dimensioning parameters used here, the simulated performance characteristic and the target performance characteristic, so that a dimensioning value of the dimensioning parameters can be changed in a targeted manner in order to achieve a desired performance characteristic of the circuit as quickly as possible, ie with a small number of simulations or iterations of the simulation to reach.
Furthermore, parameter values for the component parameters are generally reliably defined by the method.

Vorzugsweise erlauben die Dimensionierungswerte zusätzlich elektrische Anfangsbedingungen (z.B. sogenannte Initial Conditions bei Transientsimulationen oder sogenannte Nodesets bei Bestimmung des Arbeitspunkts) bei einer Simulation automatisch festzulegen. Dadurch kann die Simulation als solche beschleunigt werden.Preferably, the dimensioning values also allow electrical initial conditions (e.g. so-called initial conditions in the case of transient simulations or so-called node sets when determining the operating point) to be automatically defined in a simulation. As a result, the simulation as such can be accelerated.

Vorzugsweise sieht das Verfahren weiter vor, dass für den Fall, wenn die simulierte Leistungscharakteristik die Zielleistungscharakteristik nicht erfüllt, der Dimensionierungswert der einen oder der mehreren Dimensionierungsparameter verändert wird und das Simulieren in einer weiteren Iteration basierend auf dem geänderten Dimensionierungswert erfolgt. Hierzu kann dann erneut eine Transformation des geänderten Dimensionierungswerts in einen entsprechenden transformierten Parameterwert erfolgen, wobei dieser transformierte Parameterwert für ein erneutes Simulieren angewendet wird. Ferner kann der geänderte Dimensionierungswert ein bevorzugt anderer Wert aus dem Dimensionierungswertebereich sein.The method preferably also provides that if the simulated performance characteristic does not meet the target performance characteristic, the dimensioning value of the one or more dimensioning parameters is changed and the simulation takes place in a further iteration based on the changed dimensioning value. For this purpose, the changed dimensioning value can then be transformed again into a corresponding transformed parameter value, with this transformed parameter value being used for a new simulation. Furthermore, the changed dimensioning value can be a preferably different value from the dimensioning value range.

Bevorzugt wird dem Simulationsverfahren eine Strukturbeschreibung des Schaltkreises übergeben. Diese Strukturbeschreibung kann durch eine Netzliste oder durch einen Schaltplan gegeben sein. Sie beschreibt die Typen der eingesetzten Bauteile, deren Parameterwerte und die elektrischen Verbindungen zwischen den Bauteilen.A structural description of the circuit is preferably transferred to the simulation method. This structure description can be given by a net list or by a circuit diagram. It describes the types of components used, their parameter values and the electrical connections between the components.

Vorzugsweise kann das Verfahren durch eine Dimensionierungseinheit, eine computerimplementierte Transformationseinheit, und eine computerimplementierte Simulationseinheit realisiert werden. Bei der Dimensionierungseinheit, die das Dimensionierungsverfahren steuert, kann es sich selbst um ein computerimplementiertes Verfahren, eine computerimplementierte Prozedur oder auch die Steuerung durch einen menschlichen Bediener handeln.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Dimensionierungseinheit der Transformationseinheit die einen oder mehreren Dimensionierungsparameter und die jeweiligen Dimensionierungswertebereiche vorgibt. Ferner können die Dimensionierungsparameter und die entsprechenden Dimensionierungswertebereiche durch einen Nutzer vorgegeben werden, wobei der Dimensionierungswert durch die Dimensionierungseinheit geändert werden kann.The method can preferably be implemented by a dimensioning unit, a computer-implemented transformation unit, and a computer-implemented simulation unit. The sizing unit that controls the sizing process may itself be a computer-implemented method, a computer-implemented procedure, or it may be under the control of a human operator.
It can be provided that the dimensioning unit specifies the one or more dimensioning parameters and the respective dimensioning value ranges for the transformation unit. Furthermore, the dimensioning parameters and the corresponding dimensioning value ranges can be specified by a user, with the dimensioning value being able to be changed by the dimensioning unit.

Die Transformationseinheit kann die Dimensionierungswerte der Dimensionierungsparameter in entsprechende transformierte Parameterwerte der einen oder mehreren Bauteilparameter transformieren und die transformierten Parameterwerte der Simulationseinheit übergeben. Basierend auf den transformierten Parameterwerten simuliert die Simulationseinheit die Leistungscharakteristik des Schaltkreises. Des Weiteren kann die Dimensionierungseinheit bestimmen, ob die simulierte Leistungscharakteristik die Zielleistungscharakteristik erfüllt. Für den Fall, dass die simulierte Leistungscharakteristik die Zielleistungscharakteristik erfüllt, kann die Dimensionierungseinheit die transformierten Parameterwerte als die Parameterwerte der Bauteilparameter festlegen. Für den Fall, dass die simulierte Leistungscharakteristik die Zielleistungscharakteristik nicht erfüllt, kann die Dimensionierungseinheit den Dimensionierungswert der Dimensionierungsparameter verändern, bevorzugt innerhalb des Dimensionierungswertebereichs, und den geänderten Dimensionierungswert an die Transformationseinheit übergeben, die einen entsprechenden transformierten Parameterwert an die Simulationseinheit übergibt und den so transformierten Parameterwert für die Simulation anwendet.The transformation unit can convert the dimensioning values of the dimensioning parameters into corresponding transformed parameter values transform one or more component parameters and transfer the transformed parameter values to the simulation unit. Based on the transformed parameter values, the simulation unit simulates the performance characteristics of the circuit. Furthermore, the dimensioning unit can determine whether the simulated performance characteristic satisfies the target performance characteristic. In the event that the simulated performance characteristic satisfies the target performance characteristic, the dimensioning unit can set the transformed parameter values as the parameter values of the component parameters. In the event that the simulated performance characteristic does not meet the target performance characteristic, the dimensioning unit can change the dimensioning value of the dimensioning parameters, preferably within the dimensioning value range, and transfer the changed dimensioning value to the transformation unit, which transfers a corresponding transformed parameter value to the simulation unit and the parameter value transformed in this way used for the simulation.

Vorzugsweise kann das elektronische Bauteil ein nichtlineares elektronisches Bauteil, beispielsweise ein Transistor oder eine Diode, sein. Des Weiteren kann es sich bei dem Schaltkreis um einen analogen, insbesondere integrierten, Schaltkreis handeln.The electronic component can preferably be a non-linear electronic component, for example a transistor or a diode. Furthermore, the circuit can be an analog, in particular integrated, circuit.

Vorzugsweise sind die einen oder die mehreren Bauteilparameter und der eine oder die mehreren Dimensionierungsparameter zueinander bijektiv. Insbesondere können die Bauteilparameter geometrischen Parametern des elektronischen Bauteils entsprechen. Beispielsweise können die Bauteilparameter einer Kanallänge und/oder Kanalweite eines Transistors entsprechen. Ferner können die Bauteilparameter einem Multiplikator des elektronischen Bauteils entsprechen.The one or more component parameters and the one or more dimensioning parameters are preferably bijective to one another. In particular, the component parameters can correspond to geometric parameters of the electronic component. For example, the component parameters can correspond to a channel length and/or channel width of a transistor. Furthermore, the component parameters can correspond to a multiplier of the electronic component.

Vorzugsweise kann der Dimensionierungsparameter einem elektrischen Parameter des elektronischen Bauteils entsprechen. Beispielsweise kann der Dimensionierungsparameter ein elektrischer Effektivitätsparameter oder ein elektrischer Geschwindigkeitsparameter des Transistors sein.The dimensioning parameter can preferably correspond to an electrical parameter of the electronic component. For example, the dimensioning parameter can be an electrical efficiency parameter or an electrical speed parameter of the transistor.

Vorteilhafterweise ist es somit möglich, dass zum wertemäßigen Festlegen bzw. Ermitteln der Bauteilparameter, sowohl die Zielleistungscharakteristik des Schaltkreises als auch die Dimensionierungsparameter elektrische Parameter darstellen, welche zueinander aussagekräftiger sind und weniger Iterationen bedürfen. Besonders bevorzugt sind die Dimensionierungsparameter ausschließlich elektrische Parameter und/oder mathematische Kombinationen derselben.It is thus advantageously possible for the value-based definition or determination of the component parameters to represent both the target performance characteristics of the circuit and the dimensioning parameters as electrical parameters which are more meaningful to one another and require fewer iterations. The dimensioning parameters are particularly preferably exclusively electrical parameters and/or mathematical combinations thereof.

Vorzugsweise kann die Transformation mittels einer Umsetzungstabelle, mittels einer mathematischen Modellierung der Umsetzungstabelle und/oder mittels einer analytischen Gleichung erfolgen. Die Umsetzungstabelle kann insbesondere bauteilbezogen sein und die Dimensionierungsparameter und deren Beziehung zu entsprechenden Bauteilparametern beschreiben. Insbesondere können die Dimensionierungsparameter bzw. die entsprechenden Dimensionierungswerte auf die Umsetzungstabelle angewendet werden, um die transformierten Parameterwerte der Bauteilparameter aus bzw. mittels der Umsetzungstabelle zu bestimmen. Insbesondere kann die Umsetzungstabelle auf der gm/lD Methode basieren.The transformation can preferably be carried out using a conversion table, using a mathematical modeling of the conversion table and/or using an analytical equation. The conversion table can in particular be component-related and describe the dimensioning parameters and their relationship to corresponding component parameters. In particular, the dimensioning parameters or the corresponding dimensioning values can be applied to the conversion table in order to determine the transformed parameter values of the component parameters from or using the conversion table. In particular, the translation table can be based on the g m /l D method.

Vorzugsweise können parallel aus mehreren Dimensionierungswerten, die einem Bauteil bzw. einer Baugruppe zugeordnet sind, unter Verwendung der Transformation mehrere Bauteilparameter bestimmt werden.A number of component parameters can preferably be determined in parallel from a number of dimensioning values which are assigned to a component or an assembly using the transformation.

Vorzugsweise können die einen oder mehreren Dimensionierungsparameter einen ersten Dimensionierungsparameter und einen zweiten Dimensionierungsparameter aufweisen. Ferner können durch die Transformation der entsprechenden Dimensionierungswerte des ersten und des zweiten Dimensionierungsparameters zumindest zwei Bauteilparameter wertemäßig bestimmt werden. Des Weiteren können für das Simulieren die Dimensionierungswerte des ersten und des zweiten Dimensionierungsparameters variiert werden.Preferably, the one or more sizing parameters may include a first sizing parameter and a second sizing parameter. Furthermore, the value of at least two component parameters can be determined by transforming the corresponding dimensioning values of the first and second dimensioning parameters. Furthermore, the dimensioning values of the first and second dimensioning parameters can be varied for the simulation.

Alternativ können auch einer oder einige der mehreren Dimensionierungsparameter, die einem Bauteil oder einer Baugruppe zugeordnet sind, z.B. durch einen Nutzer auf feste Dimensionierungswerte gesetzt werden. Vorteilhafterweise können somit zügig, d.h. mit einer geringen Anzahl von Iterationen, geeignete Parameterwerte der Bauteilparameter festgelegt werden. Insbesondere kann für das Simulieren lediglich der Dimensionierungswert des ersten Dimensionierungsparameters oder des zweiten Dimensionierungsparameter variiert wird und der Dimensionierungswert des anderen nicht variierten Dimensionierungsparameters ist fest vorgegeben. Der Dimensionierungswert des anderen nicht variierten Dimensionierungsparameters kann beispielsweise durch den Nutzer fest vorgegeben werden.Alternatively, one or some of the multiple dimensioning parameters assigned to a component or an assembly can also be set to fixed dimensioning values, e.g. by a user. Advantageously, suitable parameter values of the component parameters can thus be defined quickly, i.e. with a small number of iterations. In particular, only the dimensioning value of the first dimensioning parameter or of the second dimensioning parameter can be varied for the simulation, and the dimensioning value of the other dimensioning parameter that has not been varied is permanently specified. The dimensioning value of the other dimensioning parameter that has not been varied can, for example, be permanently specified by the user.

Vorzugsweise kann der elektronische Schaltkreis mehrere elektronische Bauteile aufweisen. Die mehreren elektronischen Bauteile können dabei in ein oder mehrere Funktionseinheiten gegliedert sein, wobei für die zu einer Funktionseinheit zugehörigen elektronischen Bauteile gleiche Parameterwerte für die einen oder mehreren Bauteilparameter festgelegt werden können. Vorteilhaftweise kann somit eine zügige Festlegung der Bauteilparameter erfolgen.The electronic circuit can preferably have a number of electronic components. The multiple electronic components can be divided into one or more functional units, wherein the same parameter values for the one or more component parameters can be specified for the electronic components belonging to a functional unit. Advantageously can This means that the component parameters can be determined quickly.

Ferner kann der Schaltkreis zu den einen oder mehreren nichtlinearen Bauteilen zusätzlich ein oder mehrere lineare elektronische Bauteile, beispielsweise Widerstände oder Kondensatoren, aufweisen. Für diese linearen Bauteile können ebenfalls Dimensionierungsparameter festgelegt werden. Die Transformation der Dimensionierungsparameter linearer Bauteile kann mittels entsprechender bekannter Gleichungen erfolgen. Des Weiteren können Zweigströme der Schaltung als Dimensionierungsparameter festgelegt werden.In addition to the one or more non-linear components, the circuit can also have one or more linear electronic components, for example resistors or capacitors. Dimensioning parameters can also be set for these linear components. The dimensioning parameters of linear components can be transformed by means of corresponding known equations. Furthermore, branch currents of the circuit can be defined as dimensioning parameters.

Ein zweiter Aspekt betriff ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß dem zuvor genannten Aspekt auszuführen.A second aspect relates to a computer program, comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to execute the method according to the aforementioned aspect.

Ein dritter Aspekt betrifft eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt.A third aspect relates to a device for data processing, comprising means for executing the method according to the first aspect.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen. Einander entsprechende Gegenstände oder Element sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

  • 1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen computerimplementierten Verfahrens,
  • 2 eine Blockdiagramm betreffend die vorliegende Erfindung,
  • 3 beispielhafte Umsetzungstabellen zur Verwendung in dem computerimplementierten Verfahren,
  • 4 und 5 ein erstes Schaltkreisbeispiel zur Anwendung der Erfindung,
  • 6 und 7 ein zweites Schaltkreisbeispiel zur Anwendung der Erfindung.
Further features, details and advantages of the invention result from the following description and from the drawings, which show exemplary embodiments of the invention. Corresponding objects or elements are provided with the same reference symbols in all figures. Show it:
  • 1 a flowchart of the computer-implemented method according to the invention,
  • 2 a block diagram relating to the present invention,
  • 3 exemplary conversion tables for use in the computer-implemented method,
  • 4 and 5 a first circuit example for the application of the invention,
  • 6 and 7 a second circuit example for applying the invention.

1 zeigt beispielhaft ein computerimplementiertes Verfahren zum Festlegen eines Parameterwertes eines oder mehrerer Bauteilparameter eines in einem elektronischen Schaltkreis vorgesehenen elektronischen Bauteils. Die von dem Verfahren festgelegten Parameterwerte führen bei deren Anwendung dazu, dass der Schaltkreis eine vorgegebene Zielleistungscharakteristik erfüllt. Unter Zielleistungscharakteristik werden festgelegte elektrische Eigenschaften des Schaltkreises verstanden. Diese sind von dem konkreten Einzelfall abhängig und werden beispielsweise von einem Schaltungsentwickler vorgegeben. Ferner betrifft das Verfahren insbesondere das wertemäßige Festlegen von Bauteilparametern von nichtlinearen elektronischen Bauteilen, bspw. Transistoren und Dioden. Bei den Schaltkreisen handelt es sich bevorzugt um analoge (integrierte) Schaltkreise. 1 FIG. 1 shows, by way of example, a computer-implemented method for determining a parameter value of one or more component parameters of an electronic component provided in an electronic circuit. When applied, the parameter values established by the method result in the circuit meeting a predetermined target performance characteristic. Target performance characteristics are defined electrical properties of the circuit. These depend on the specific individual case and are specified, for example, by a circuit developer. Furthermore, the method relates in particular to the value-based determination of component parameters of non-linear electronic components, for example transistors and diodes. The circuits are preferably analog (integrated) circuits.

Die Bauteilparameter können dabei geometrische Parameter des elektronischen Bauteils betreffen. So kann das Bauteil bspw. ein Transistor, insbesondere ein Feldeffekt-Transistor, sein und die geometrischen Parameter können zumindest eines von einer Kanallänge des Transistors, einer Kanalweite des Transistors, oder ein Multiplikator (Vielfachheit) des Bauteils sein.The component parameters can relate to geometric parameters of the electronic component. For example, the component can be a transistor, in particular a field effect transistor, and the geometric parameters can be at least one of a channel length of the transistor, a channel width of the transistor, or a multiplier (multiplicity) of the component.

Bevorzugt wird dem Simulationsverfahren eine Strukturbeschreibung des Schaltkreises übergeben. Diese Strukturbeschreibung kann durch eine Netzliste oder durch einen Schaltplan gegeben sein. Sie beschreibt die Typen der eingesetzten Bauteile, deren Parameterwerte und die elektrischen Verbindungen zwischen den Bauteilen.A structural description of the circuit is preferably transferred to the simulation method. This structure description can be given by a net list or by a circuit diagram. It describes the types of components used, their parameter values and the electrical connections between the components.

In Schritt S100 des Verfahrens werden ein oder mehrere das elektronische Bauteil betreffende Dimensionierungsparameter mit einem jeweiligen Dimensionierungswertebereich der einen oder der mehreren Dimensionierungsparameter vorgegeben. Der Dimensionierungswertebereich kann dabei auch ein einzelner Dimensionierungswert sein. Die Dimensionierungsparameter können bevorzugt elektrische Parameter des entsprechenden Bauteils sein. Besonders bevorzugt handelts es sich bei den Dimensionierungsparametern um ausschließlich elektrische Parameter des betreffenden Bauteils bzw. von Baugruppen (z.B. Stromspiegel). Die Vorgabe der entsprechenden Dimensionierungsparameter kann dabei durch einen Nutzer, beispielsweise einen Schaltungsentwickler, erfolgen. Ferner können die Dimensionierungsparameter unter der Maßgabe vorgegeben werden, dass diese bijektiv zu den Bauteilparametern sind.In step S100 of the method, one or more dimensioning parameters relating to the electronic component are specified with a respective dimensioning value range of the one or more dimensioning parameters. The dimensioning value range can also be a single dimensioning value. The dimensioning parameters can preferably be electrical parameters of the corresponding component. The dimensioning parameters are particularly preferably exclusively electrical parameters of the relevant component or assemblies (e.g. current mirror). The corresponding dimensioning parameters can be specified by a user, for example a circuit developer. Furthermore, the dimensioning parameters can be specified under the proviso that they are bijective to the component parameters.

Des Weiteren kann in Schritt S100 ein Dimensionierungswert aus dem Dimensionierungswertebereich festgelegt werden.Furthermore, in step S100 a dimensioning value from the dimensioning value range can be defined.

In Anschluss an Schritt S100, erfolgt in Schritt S110 eine Transformation des Dimensionierungswert in einen transformierten Parameterwert der einen oder mehreren Bauteilparameter. Anhand der Topologie und des transformierten Parameterwerts erfolgt in Schritt S120 eine Simulation des Schaltkreises, wodurch eine simulierte Leistungscharakteristik des Schaltkreises ermittelt wird. Die Simulation kann dabei auf Schaltungssimulationsverfahren, wie bspw. SPICE, beruhen.Subsequent to step S100, in step S110 the dimensioning value is transformed into a transformed parameter value of the one or more component parameters. Based on the topology and the transformed parameter value, the circuit is simulated in step S120, as a result of which a simulated performance characteristic of the circuit is determined. The simulation can be based on circuit simulation methods such as SPICE.

In Schritt S130 wird geprüft, ob die simulierte Leistungscharakteristik die Zielleistungscharakteristik erfüllt. Falls die simulierte Leistungscharakteristik die Zielleistungscharakteristik erfüllt, kann in Schritt S140 der jeweilige transformierte Parameterwert als Parameterwert der entsprechenden einen oder mehreren Bauteilparameter festgelegt wird.In step S130, it is checked whether the simulated performance satisfies the target performance. If the simulated performance characteristics satisfies the target performance characteristic, the respective transformed parameter value can be set as the parameter value of the corresponding one or more component parameters in step S140.

Falls die simulierte Leistungscharakteristik die Zielleistungscharakteristik nicht erfüllt, kann in Schritt S150 der Dimensionierungswert verändert bzw. variiert werden. Der geänderte Dimensionierungswert ist vorzugsweise ein anderer Wert aus dem Dimensionierungswertebereich und kann durch Schritt S110 in einen transformierten Parameterwert transformiert werden. In Schritt S120 kann basierend auf diesem transformierten Parameterwert die Leistungscharakteristik des Schaltkreises erneut simuliert werden. Dieses Vorgehen kann wiederholt werden, bis ein transformierter Parameterwert ermittelt wurde, mit dem die Zielleistungscharakteristik erfüllt ist und welcher dann als Parameterwert des Bauteilparameters festgelegt werden kann.If the simulated performance characteristic does not meet the target performance characteristic, the dimensioning value can be changed or varied in step S150. The changed dimension value is preferably another value from the dimension value range and can be transformed into a transformed parameter value by step S110. In step S120, based on this transformed parameter value, the performance characteristics of the circuit can be simulated again. This procedure can be repeated until a transformed parameter value has been determined with which the target performance characteristic is fulfilled and which can then be specified as the parameter value of the component parameter.

Es versteht sich, dass das Verfahren zum Festlegen von Bauteilparametern nicht auf ein Bauteil beschränkt ist, sondern auf eine Vielzahl von Bauteilen des Schaltkreises anwendbar ist und dass vorliegend lediglich zur einfacheren Darstellung auf ein Bauteil Bezug genommen wurde. Insbesondere kann der Schaltkreis eine Vielzahl von nichtlinearen elektronischen Bauteilen aufweisen, deren Bauteilparameter mittels des vorgeschlagenen Verfahrens wertemäßig festgelegt werden können.It goes without saying that the method for defining component parameters is not limited to one component, but can be applied to a large number of components of the circuit and that reference was made to one component here merely for the purpose of simplifying the illustration. In particular, the circuit can have a large number of non-linear electronic components whose component parameters can be defined in terms of values using the proposed method.

Unter Bezugnahme auf 2 wird im Folgenden ein Blockdiagram zur Veranschaulichung der Erfindung näher erläutert. Insbesondere kann das computerimplementierte Verfahren eine Dimensionierungseinheit 200, eine computerimplementierte Transformationseinheit 210 und eine computerimplementierte Simulationseinheit 220 aufweisen. Bei der Dimensionierungseinheit 200, die das Dimensionierungsverfahren steuert, kann es sich selbst um ein computerimplementiertes Verfahren, eine computerimplementierte Prozedur oder auch die Steuerung durch einen menschlichen Bediener handeln. Die Dimensionierungseinheit 200 kann dabei der Transformationseinheit 210 die Dimensionierungsparameter und einen entsprechenden Dimensionierungswert 20 vorgeben (Schritt S100), wobei der Dimensionierungseinheit 200 der Dimensionierungswert und der Dimensionierungswertebereich vorgegeben werden kann, beispielsweise durch einen Nutzer bzw. Schaltungsentwickler.With reference to 2 a block diagram to illustrate the invention is explained in more detail below. In particular, the computer-implemented method can have a dimensioning unit 200 , a computer-implemented transformation unit 210 and a computer-implemented simulation unit 220 . The sizing unit 200 that controls the sizing process may itself be a computer-implemented method, a computer-implemented procedure, or it may be under the control of a human operator. The dimensioning unit 200 can specify the dimensioning parameters and a corresponding dimensioning value 20 to the transformation unit 210 (step S100), wherein the dimensioning unit 200 can specify the dimensioning value and the dimensioning value range, for example by a user or circuit developer.

Die Transformationseinheit 210 transformiert den Dimensionierungswert in einen entsprechenden transformierten Parameterwert 30 eines entsprechenden Bauteilparameters (Schritt S110). Ferner übergibt die Transformationseinheit 210 den transformierten Parameterwert 30 an die Simulationseinheit 220, welche basierend auf der Topologie des Schaltkreises und des transformierten Parameterwerts 30 die simulierte Leistungscharakteristik 40 des Schaltkreises bestimmt (Schritt S120).The transformation unit 210 transforms the dimension value into a corresponding transformed parameter value 30 of a corresponding component parameter (step S110). Furthermore, the transformation unit 210 transfers the transformed parameter value 30 to the simulation unit 220, which determines the simulated performance characteristic 40 of the circuit based on the topology of the circuit and the transformed parameter value 30 (step S120).

Die Dimensionierungseinheit 200 prüft anschließend, ob die simulierte Leistungscharakteristik 40 die Zielleistungscharakteristik erfüllt (Schritt S130). Ist dies der Fall, legt die Dimensionierungseinheit 200 den transformierten Parameterwert 30 als den Parameterwert des Bauteilparameters fest. Erfüllt die simulierte Leistungscharakteristik 40 die Zielleistungscharakteristik nicht, verändert die Dimensionierungseinheit 200 den Dimensionierungswert 20 (Schritt S150) und übergibt den geänderten Dimensionierungswert 20 an die Transformationseinheit 210. Die Transformationseinheit 210 transformiert den übergebenen Dimensionierungswert 20 in einen entsprechenden (geänderten) transformierten Parameterwert 30, mittels dessen die Simulationseinheit 220 die Leistungscharakteristik 40 des Schaltkreises erneut simuliert.The dimensioning unit 200 then checks whether the simulated performance 40 satisfies the target performance (step S130). If this is the case, the dimensioning unit 200 defines the transformed parameter value 30 as the parameter value of the component parameter. If the simulated performance characteristic 40 does not meet the target performance characteristic, the dimensioning unit 200 changes the dimensioning value 20 (step S150) and transfers the changed dimensioning value 20 to the transformation unit 210. The transformation unit 210 transforms the transferred dimensioning value 20 into a corresponding (changed) transformed parameter value 30, using of which the simulation unit 220 simulates the performance characteristics 40 of the circuit again.

Gemäß diesem Ablauf können mehrere Simulationen durchgeführt werden, bis ein Bauteilparameter wertemäßig festgelegt ist, um die Zielleistungscharakteristik zu erfüllen.According to this flow, multiple simulations may be performed until a device parameter is valued to meet the target performance characteristic.

Ferner können zur Festlegung der Parameterwerte elektrische Randbedingungen 50, beispielsweise Kenndaten, berücksichtigt werden.Furthermore, electrical boundary conditions 50, for example characteristic data, can be taken into account in order to define the parameter values.

Vorzugsweise kann die Transformation mittels einer Umsetzungstabelle, mittels einer mathematischen Modellierung der Umsetzungstabelle und/oder mittels einer analytischen Gleichung erfolgen.The transformation can preferably be carried out using a conversion table, using a mathematical modeling of the conversion table and/or using an analytical equation.

Eine Umsetzungstabelle für einen NMOS-Transistor, der als Bauteil eingesetzt wird, ist beispielhaft in 3 abgebildet. Bevorzugt wurde die in 3 gezeigte Umsetzungstabelle durch Anwendung der gm/ID Methode ermittelt. Als Dimensionierungsparameter werden zum einen die Effizienz (gm/ID) des Transistors am Arbeitspunkt und die Geschwindigkeit als Einheitsverstärkungsfrequenz (unitygain frequency, fUG) vorgegeben. Mittels der in der 3 gezeigten Umsetzungstabelle können nun Dimensionierungswerte der Dimensionierungsparameter in entsprechende transformierte Parameterwerte der Bauteilparameter transformiert werden. Beispielsweise kann aus der in 3(a) gezeigten ersten Umsetzungstabelle die Kanallänge L des NMOS-Transistors ermittelt werden. Für die beispielhaft gewählten Dimensionierungswerte gm/ID = 9,6V-1 und fUG = 300 MHz ergibt sich für den Bauteilparameter Kanallänge eine Kanallänge von L = 2µm als transformierter Parameterwert.A conversion table for an NMOS transistor used as a component is shown in 3 pictured. Preference was given to the in 3 conversion table shown determined by application of the g m /I D method. The efficiency (g m /I D ) of the transistor at the operating point and the speed as unit gain frequency (f UG ) are specified as dimensioning parameters. Using the in the 3 The conversion table shown can now be used to transform dimensioning values of the dimensioning parameters into corresponding transformed parameter values of the component parameters. For example, from the in 3(a) shown first conversion table, the channel length L of the NMOS transistor can be determined. For the dimensioning values g m /ID = 9.6 V -1 and f UG = 300 MHz selected as an example, a channel length of L = 2 μm results as a transformed parameter value for the component parameter channel length.

Ferner kann basierend auf der in 3(b) gezeigten Umsetzungstabelle der Bauteilparameter Kanalweite W des Transistors ermittelt werden. Die in 3(b) gezeigte Umsetzungstabelle stellt die Beziehung zwischen der aus 3(a) ermittelbaren Kanallänge L, der Effizienz (gm/ID) des Transistors und der Drain-Stromdichte (drain current density, JD) dar. Basierend auf der aus 3(a) ermittelten Kanallänge L von L = 2µm und des vorgegebenen Dimensionierungswerts gm/ID = 9,6V-1 lässt sich aus der Umsetzungstabelle nach 3(b) die Drain-Stromdichte JD = 1,3µA/µm ermitteln. Basierend auf einen für den Transistor vorgebaren Zweigstrom I0, welcher sich aus der Topologie des Schaltkreises ergeben kann und beispielsweise I0 = 3µA beträgt oder auch ein Freiheitsgrad sein, kann der transformierte Parameterwert des Bauteilparameters Kanalweite W direkt ermittelt werden. So beträgt bei einem vorgegebenen Zweigstrom von I0 = 3µA der transformierte Parameterwert für den Bauteilparameter Kanalweite W = W=I0/JD = 3µA/1,3µA/µm≈ 2,3µm. Des Weiteren kann der Zweigstrom als weiterer Dimensionierungsparameter berücksichtigt werden.Furthermore, based on the in 3(b) shown conversion table of the component parameters Channel width W of the transistor can be determined. In the 3(b) The conversion table shown provides the relationship between the 3(a) determinable channel length L, the efficiency (g m /I D ) of the transistor and the drain current density (drain current density, J D ). Based on the from 3(a) The determined channel length L of L = 2 µm and the specified dimensioning value g m /ID = 9.6V -1 can be found in the conversion table 3(b) determine the drain current density J D = 1.3µA/µm. Based on a branch current I 0 that can be specified for the transistor, which can result from the topology of the circuit and is, for example, I 0 =3 μA or can be a degree of freedom, the transformed parameter value of the component parameter channel width W can be determined directly. With a specified branch current of I 0 =3 μA, the transformed parameter value for the component parameter channel width is W=W=I 0 /J D =3 μA/1.3 μA/μm≈2.3 μm. Furthermore, the branch current can be taken into account as a further dimensioning parameter.

Mit den so erhaltenen transformierten Parameterwerten der Bauteilparameter kann anschließend die Leistungscharakteristik des Schaltkreises simuliert werden.The performance characteristics of the circuit can then be simulated using the transformed parameter values of the component parameters obtained in this way.

Für den Fall, dass den Dimensionierungswerten der Dimensionierungsparameter aus der Umsetzungstabelle kein exakter transformierter Parameterwert zugeordnet ist, kann ein transformierter Parameterwert durch Interpolation erhalten werden. Wie zuvor erwähnt ist die offenbarte Lehre nicht auf die Nutzung von Umsetzungstabellen beschränkt. Vielmehr kann die Transformation der Dimensionierungswerte in transformierte Parameterwerte auch anhand einer mathematischen Modellierung der Umsetzungstabelle, bspw. unter Nutzung eines künstlichen neuronalen Netzwerks, erfolgen.In the event that no exact transformed parameter value is assigned to the dimensioning values of the dimensioning parameters from the conversion table, a transformed parameter value can be obtained by interpolation. As previously mentioned, the disclosed teaching is not limited to the use of translation tables. Rather, the dimensioning values can also be transformed into transformed parameter values using a mathematical modeling of the conversion table, for example using an artificial neural network.

Ferner kann die Transformation auch Prozessvariationen, Temperaturvariationen und/oder Alterungseffekte bei der Transformation der Dimensionierungswerte in transformierte Parameterwerte berücksichtigen.Furthermore, the transformation can also take into account process variations, temperature variations and/or aging effects when transforming the dimensioning values into transformed parameter values.

Des Weiteren sind die Dimensionierungsparameter nicht auf die zuvor genannten Dimensionierungsparameter gm/ID und fUG beschränkt. Geeignete Dimensionierungsparameter können beispielsweise sein:

  • - Arbeitspunktparameter, wie bspw.:
    • • Transkonduktanz gm,
    • • Body-Transkonduktanz gmb.,
    • • Ausgangsleitwert gds bzw. Ausgangswiderstand rds,
    • • Terminalströme, z.B. Drainstrom ID, Kollektorstrom IC, Emitterstrom IE, Basisstrom IB,
    • • Effektive Gate-Source Spannung VGS,eff
    • • Drain-Source Sättigungsspannung VDSAT
    • • Transitfrequenz fr
    • • Unity Gain Frequenz fUG (wie in 3 verwendet)
    • • Early-Spannung oder deren Äquivalenz Vearly
    • • Gain-Faktor ßeff
    • • Stromverstärkung B
    • • Transistorkapazitäten (MOS-Transistor: CGG, CDD, CGS, CDB; Bipolartransistor: CBB, CEE, CBE)
  • - Normalisierte (d.h. normalisierte) Arbeitspunktparameter, wie bspw.:
    • • Stromdichten, z.B.: ID/W bzw. ID/Weff; IE/AE
    • • Normalisierte Transistorkapazitäten (MOS-Transistor: CGD/CGG, CGS/CGG; Bipolartransistor: CBC/CBB, CBE/CEE)
    • • gm/W
    • • gDS/W
  • - mathematische Kombinationen der Arbeitspunktparameter, wie bspw.:
    • • Effizienz gm/lD (wie in 3 verwendet)
    • • Inversions-Koeffizient IC
    • • Effizienz-Transitfrequenzprodukt gm/ID*fT
    • • Self gain gm/gds
  • - aus Arbeitspunktparametern ableitbare Kleinsignalgrößen
    • • Rauschbeiträge (Beitrag durch Funkelrauschen SFN(f), Beitrag durch Schrotrauschen SSN(f), Beitrag durch thermisches Rauschen STN(f))
    • • Mismatch-Beiträge, bspw. Gatespannungs-Offset σVG, Drainstrom-Offset σID
Furthermore, the dimensioning parameters are not limited to the aforementioned dimensioning parameters g m / ID and f UG . Suitable dimensioning parameters can be, for example:
  • - Operating point parameters, such as:
    • • transconductance g m ,
    • • body transconductance g mb .,
    • • Output conductance g ds or output resistance r ds ,
    • • Terminal currents, e.g. drain current I D , collector current I C , emitter current I E , base current I B ,
    • • Effective gate-source voltage V GS,eff
    • • Drain-source saturation voltage V DSAT
    • • Transit frequency fr
    • • Unity gain frequency f UG (as in 3 used)
    • • Early voltage or its equivalent V early
    • • Gain factor ß eff
    • • Current gain B
    • • Transistor capacitances (MOS transistor: C GG , C DD , C GS , CDB ; bipolar transistor: C BB , C EE , C BE )
  • - Normalized (ie normalized) operating point parameters, such as:
    • • Current densities, eg: I D /W or I D /W eff ; I E /A E
    • • Normalized transistor capacitances (MOS transistor: C GD /C GG , C GS /C GG ; bipolar transistor: C BC /C BB , C BE /C EE )
    • • g m /W
    • • g DS /W
  • - Mathematical combinations of the operating point parameters, such as:
    • • Efficiency g m /l D (as in 3 used)
    • • Inversion coefficient IC
    • • Efficiency-transit frequency product g m /I D *f T
    • • Self gain g m /g ds
  • - small-signal variables that can be derived from operating point parameters
    • • Noise contributions (flash noise contribution S FN (f), shot noise contribution S SN (f), thermal noise contribution S TN (f))
    • • Mismatch contributions, for example gate voltage offset σ VG , drain current offset σ ID

Für die Transformation ist es vorteilhaft, dass die gewählten Dimensionierungsparameter und die festzulegenden Bauteilparametern bijektiv sind. Beispiele, die diese Bedingung erfüllen sind:

  • - Dimensionierungsparameter gm/ID, fUG, ID zu Bauteilparameter Kanalweite W, Kanallänge L und Bauteilmultiplikator M;
  • - Dimensionierungsparameter VDSAT, fuG, ID zu Bauteilparameter Kanalweite W, Kanallänge L und Bauteilmultiplikator M;
  • - Dimensionierungsparameter VDSAT, gm/gds, ID zu Bauteilparameter Kanalweite W, Kanallänge L und Bauteilmultiplikator M;
  • - Dimensionierungsparameter gm/ID, gm/gds, ID zu Bauteilparameter Kanalweite W, Kanallänge L und Bauteilmultiplikator M;
  • - Dimensionierungsparameter fT, Vearly zu Bauteilparameter A und Bauteilmultiplikator M, wobei der Bauteilparameter A eine Fläche angibt, durch die ein Strom in einem Transistor, insbesondere Bipolartransistor, fließt.
It is advantageous for the transformation that the selected dimensioning parameters and the component parameters to be defined are bijective. Examples that meet this condition are:
  • - Dimensioning parameters g m /I D , f UG , I D for component parameters channel width W, channel length L and component multiplier M;
  • - Dimensioning parameters V DSAT , fu G , I D for component parameters channel width W, channel length L and component multiplier M;
  • - Dimensioning parameters V DSAT , g m /g ds , I D for component parameters channel width W, channel length L and component multiplier M;
  • - Dimensioning parameters g m /I D , g m /g ds , I D for component parameters channel width W, channel length L and component multiplier M;
  • - Dimensioning parameter f T , V early for component parameter A and component multiplier M, the component parameter A indicating an area through which a current flows in a transistor, in particular a bipolar transistor.

Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 wird die Anwendung des computerimplementierten Verfahrens auf einen ersten in 4 dargestellten Schaltkreis näher erläutert. 4 zeigt einen symmetrischen Operationsverstärker, der aus fünf Funktionsblöcken 410 bis 450 besteht, welche jeweils durch eine gestrichelte Umrandung gekennzeichnet sind. Die Funktionsblöcke 410 bis 450 weisen jeweils zwei elektronische Bauteile (MOS-Transistoren) auf, deren Bauteilparameter wertmäßig festgelegt werden sollen, sodass die in 5, Spalten 1 bis 3 angegebene Zielleistungscharakteristik des Schaltkreises erfüllt ist. Des Weiteren sind die Funktionsblöcke 410 und 420 identisch ausgebildet, wodurch die Bauteilparameter der Bauteile des Funktionsblocks 410 wertemäßig gleich der Bauteilparameter der Bauteile des Funktionsblocks 420 gesetzt werden können.Referring to the 4 and 5 the application of the computer-implemented method to a first in 4 illustrated circuit explained in more detail. 4 shows a symmetrical operational amplifier, which consists of five functional blocks 410 to 450, which are each identified by a dashed border. The function blocks 410 to 450 each have two electronic components (MOS transistors) whose component parameters are to be specified in terms of value, so that the in 5 , Columns 1 to 3 specified target performance characteristics of the circuit is met. Furthermore, the function blocks 410 and 420 are configured identically, as a result of which the component parameters of the components of the function block 410 can be set to be the same as the component parameters of the components of the function block 420 in terms of value.

Für die Simulation des Schaltkreises kann dem Verfahren eine Strukturbeschreibung des Schaltkreises bereitgestellt werden, wobei folgende Bauteilparameter wertmäßig festzulegen sind: Kanallänge L, Kanalweite W und Multiplikator M je Bauteil. Die Bauteilparameter sind in 4 mit jeweils kleinen Buchstaben (l, w, m) gekennzeichnet. Zur Vereinfachung kann ferner angenommen werden, dass aufgrund der Symmetrie des Schaltkreises die Bauteilparameter Md, Mcm31 und Mcm32 auf 2 gesetzt werden können.A structural description of the circuit can be provided to the method for simulating the circuit, with the value of the following component parameters being specified: channel length L, channel width W and multiplier M per component. The component parameters are in 4 each with small letters (l, w, m). For simplification it can further be assumed that due to the symmetry of the circuit the device parameters Md, Mcm31 and Mcm32 can be set to 2.

Als Dimensionierungsparameter werden für die vier Funktionsblöcke jeweils gm/ID und fUG vorgegeben. Ferner werden als weitere Dimensionierungsparameter für die Zweigströme IB1 und IB2 Wertebereiche vorgegeben, sodass insgesamt 10 Dimensionierungsparameter vorgegeben werden. Die Ermittlung der transformierten Parameterwerte kann wie oben beschrieben basierend auf einer oder mehreren Umsetzungstabellen erfolgen.g m /I D and f UG are specified as dimensioning parameters for the four function blocks. Furthermore, value ranges are specified as further dimensioning parameters for the branch currents I B1 and I B2 , so that a total of 10 dimensioning parameters are specified. As described above, the transformed parameter values can be determined based on one or more conversion tables.

Für das wertemäßige Festlegen der entsprechenden Bauteilparameter sind in 5 unter Ergebnisse drei verschiedene Varianten dargestellt, wobei die Varianten 2 und 3 unter die vorliegende Erfindung fallen und die Variante 1 als Vergleichsbeispiel dient, bei dem keine Dimensionierungsparameter vorgeben werden und die Bauteilparameter direkt verändert werden, also keine Transformation stattfindet.For the value-based definition of the corresponding component parameters are in 5 Three different variants are shown under results, with variants 2 and 3 falling under the present invention and variant 1 serving as a comparative example in which no dimensioning parameters are specified and the component parameters are changed directly, i.e. no transformation takes place.

Für die Variante 2 wird für die Dimensionierungsparameter gm/ID und fUG jeweils ein Dimensionierungswertebereich vorgegeben, wobei jede Simulation mit einem geänderten Dimensionierungswert aus dem Dimensionierungswertebereich durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann der Dimensionierungswertebereich für den Dimensionierungsparameter gm/ID 5 V-1 bis 15 V-1 betragen und der Dimensionierungswertebereich für den Dimensionierungsparameter fUG 20 MHz bis 2 GHz betragen.For variant 2, a dimensioning value range is specified for the dimensioning parameters g m / ID and f UG , it being possible for each simulation to be carried out with a changed dimensioning value from the dimensioning value range. For example, the dimensioning value range for the dimensioning parameter g m / ID can be 5 V −1 to 15 V −1 and the dimensioning value range for the dimensioning parameter f UG can be 20 MHz to 2 GHz.

Für die Variante 3 kann der Dimensionierungswert des Dimensionierungsparameters gm/ID fest vorgegeben werden, beispielsweise 10 V-1, und der Dimensionierungswert des Dimensionierungsparameters fUG wird variiert. Dies ermöglicht, dass die Parameterwerte der Bauteilparameter durch weniger Iterationen als in Variante 2 festgelegt werden können, da lediglich der Dimensionierungsparameter fUG variiert wird.For variant 3, the dimensioning value of the dimensioning parameter g m /ID can be specified in a fixed manner, for example 10 V −1 , and the dimensioning value of the dimensioning parameter f UG is varied. This allows the parameter values of the component parameters to be defined using fewer iterations than in variant 2, since only the dimensioning parameter f UG is varied.

Aus 5 ist ersichtlich, dass Variante 1 ca. 168 Simulationen benötigt, um die Bauteilparameter wertemäßig derart festzulegen, um die Zielleistungscharakteristik zu erfüllen. Dagegen benötigt Variante 2 lediglich 77 Simulationen zum wertemäßigen Festlegen der Bauteilparameter und Variante 3 lediglich 31 Simulationen bzw. Iterationen. Ferner wurde festgestellt, dass Variante 3 immer zu einem Ergebnis führte, Variante 2 in sieben von zehn Fällen (Anfangswerte) zu einem Ergebnis führte und Variante 1 lediglich in drei von zehn Fällen zu einem Ergebnis führte.Out 5 it can be seen that variant 1 requires approx. 168 simulations in order to value the component parameters in such a way that the target performance characteristics are met. In contrast, Variant 2 requires only 77 simulations to determine the value of the component parameters and Variant 3 requires only 31 simulations or iterations. It was also found that variant 3 always led to a result, variant 2 led to a result in seven out of ten cases (initial values) and variant 1 only led to a result in three out of ten cases.

Des Weiteren zeigt 5 für alle drei Varianten die Leistungszahl (Figure of Merit FOM) und verdeutlicht, dass Variante 3 trotz einer signifikant geringeren Anzahl an Simulationen nur ein geringfügig schlechteres Ergebnis als Variante 2 liefert.Furthermore shows 5 for all three variants, the figure of merit (FOM) and makes it clear that variant 3, despite a significantly lower number of simulations, only delivers a slightly worse result than variant 2.

Unter Bezugnahme auf die 6 und 7 wird die Anwendung des computerimplementierten Verfahrens auf einen zweiten in 6 dargestellten Schaltkreis näher erläutert. 6 zeigt einen Miller-Operationsverstärker, der aus vier Funktionsblöcken 610 bis 640 besteht, die jeweils durch eine gestrichelte Umrandung gekennzeichnet sind. Ferner weist der Schaltkreis einen Kompensationswiderstand Rc und einen Kompensationskondensator Cc auf.Referring to the 6 and 7 the application of the computer-implemented method to a second in 6 illustrated circuit explained in more detail. 6 Figure 12 shows a Miller operational amplifier consisting of four functional blocks 610 through 640, each identified by a dashed border. The circuit also has a compensation resistor Rc and a compensation capacitor Cc.

Als Dimensionierungsparameter werden für die vier Funktionsblöcke jeweils gm/lD und fUG vorgegeben. Ferner werden als weitere Dimensionierungsparameter für die Zweigströme IB1 und IB2 Wertebereiche vorgegeben, und die Werte des Kompensationswiderstands Rc und des Kompensationskondensators Cc können direkt berechnet werden.g m /l D and f UG are specified as dimensioning parameters for the four function blocks. Furthermore, value ranges are specified as further dimensioning parameters for the branch currents I B1 and I B2 , and the values of the compensation resistor Rc and the compensation capacitor Cc can be calculated directly.

Für das wertemäßige Festlegen der entsprechenden Bauteilparameter sind in 7 unter Ergebnisse drei verschiedene Varianten dargestellt, wobei die Varianten 2 und 3 unter die vorliegende Erfindung fallen und die Variante 1, wie oben in 5, als Vergleichsbeispiel dient.For the value-based definition of the corresponding component parameters are in 7 Three different variants are presented under results, with variants 2 and 3 falling under the present invention and variant 1, as described above in 5 , serves as a comparative example.

Für die Variante 2 wird für die Dimensionierungsparameter gm/ID und fUG jeweils ein Dimensionierungswertebereich vorgegeben, wobei jede Simulation mit einem geänderten Dimensionierungswert aus dem Dimensionierungswertebereich durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann der Dimensionierungswertebereich für den Dimensionierungsparameter gm/lD 5 V-1 bis 15 V-1 betragen und der Dimensionierungswertebereich für den Dimensionierungsparameter fUG 20 MHz bis 2 GHz betragen.For variant 2, a dimensioning value range is specified for the dimensioning parameters g m / ID and f UG , it being possible for each simulation to be carried out with a changed dimensioning value from the dimensioning value range. For example, the dimensioning value range for the dimensioning parameter g m /l D can be 5 V −1 to 15 V −1 and the dimensioning value range for the dimensioning parameter f UG can be 20 MHz to 2 GHz.

Für die Variante 3 kann der Dimensionierungswert des Dimensionierungsparameters gm/lD fest vorgegeben werden, beispielsweise 10 V-1, und der Dimensionierungswert des Dimensionierungsparameter fUG kann variiert werden. Dies ermöglicht, dass die Parameterwerte der Bauteilparameter durch weniger Simulationen als in Variante 2 festgelegt werden können.For variant 3, the dimensioning value of the dimensioning parameter g m /l D can be specified in a fixed manner, for example 10 V −1 , and the dimensioning value of the dimensioning parameter f UG can be varied. This allows the parameter values of the component parameters to be specified using fewer simulations than in variant 2.

Aus 7 ist ersichtlich, dass Variante 1 147 Simulationen bzw. Iterationen benötigt, um die Bauteilparameter wertemäßig derart festzulegen, um die Zielleistungscharakteristik zu erfüllen. Variante 2 benötigt dagegen lediglich 75 Simulationen bzw. Iteration zum wertemäßigen Festlegen der Bauteilparameter und Variante 3 lediglich 13 Simulationen. Ferner wurde festgestellt, dass Variante 3 immer zu einem Ergebnis führte, Variante 2 in neun von zehn Fällen zu einem Ergebnis führte und Variante 1 lediglich in sieben von zehn Fällen zu einem Ergebnis führte.Out 7 it can be seen that variant 1 requires 147 simulations or iterations in order to value the component parameters in such a way that the target performance characteristics are met. Variant 2, on the other hand, only requires 75 simulations or iterations to determine the value of the component parameters and variant 3 only 13 simulations. It was also found that variant 3 always led to a result, variant 2 led to a result in nine out of ten cases and variant 1 only led to a result in seven out of ten cases.

Dies zeigt, dass das Vorgeben von Dimensionierungsparamatern, die bevorzugt elektrische Parameter sind, und die Transformation entsprechender Dimensionierungswerte der Dimensionierungsparameter in Parameterwerte der Bauteilparameter, zu einer zügigen Festlegung der Parameterwerte der Bauteilparameter führt.This shows that the specification of dimensioning parameters, which are preferably electrical parameters, and the transformation of corresponding dimensioning values of the dimensioning parameters into parameter values of the component parameters, leads to a speedy definition of the parameter values of the component parameters.

Claims (11)

Computerimplementiertes Verfahren zum Festlegen eines Parameterwertes eines oder mehrerer Bauteilparameter eines in einem elektronischen Schaltkreis vorgesehenen elektronischen Bauteils derart, dass der elektronische Schaltkreis bei Anwendung des festgelegten Parameterwertes der einen oder mehreren Bauteilparameter eine vorgegebene Zielleistungscharakteristik erfüllt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Vorgeben von einem oder mehreren das elektronische Bauteil betreffenden Dimensionierungsparametern und einen jeweiligen Dimensionierungswertebereich der einen oder der mehreren Dimensionierungsparameter; - iteratives Simulieren der Leistungscharakteristik des elektronischen Schaltkreises basierend auf dem einem oder den mehreren Dimensionierungsparametern und dem jeweiligen Dimensionierungswertebereich, wobei das Simulieren der Leistungscharakteristik basierend auf unterschiedlichen Dimensionierungswerten des Dimensionierungswertebereich erfolgt, wobei für jede Iteration eine Transformation des entsprechenden Dimensionierungswerts der einen oder der mehreren Dimensionierungsparameter in einen transformierten Parameterwert der einen oder mehreren Bauteilparameter erfolgt, wobei das Simulieren die Leistungscharakteristik des elektronischen Schaltkreises unter Anwendung des transformierten Parameterwerts der ein oder mehreren Bauteilparameter bestimmt, wobei nach jedem Simulieren die simulierte Leistungscharakteristik mit der Zielleistungscharakteristik verglichen wird, und wobei der transformierte Parameterwert als Parameterwert der einen oder mehreren Bauteilparameter festgelegt wird, wenn die simulierte Leistungscharakteristik die Zielleistungscharakteristik erfüllt.Computer-implemented method for setting a parameter value of one or more component parameters of an electronic component provided in an electronic circuit such that the electronic circuit meets a predetermined target performance characteristic when using the specified parameter value of the one or more component parameters, the method having the following steps: - specification of one or more dimensioning parameters relating to the electronic component and a respective dimensioning value range of the one or more dimensioning parameters; - iteratively simulating the performance characteristics of the electronic circuit based on the one or more dimensioning parameters and the respective dimensioning value range, the simulation of the performance characteristics taking place based on different dimensioning values of the dimensioning value range, wherein for each iteration the corresponding dimensioning value of the one or more dimensioning parameters is transformed into a transformed parameter value of the one or more component parameters, wherein the simulating determines the performance characteristics of the electronic circuit using the transformed parameter value of the one or more component parameters, after each simulating, the simulated performance characteristic is compared to the target performance characteristic, and wherein the transformed parameter value is set as the parameter value of the one or more device parameters when the simulated performance meets the target performance. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Bauteilparameter und der eine oder die mehreren Dimensionierungsparameter zueinander bijektiv sind.Computer-implemented method claim 1 , wherein the one or more component parameters and the one or more dimensioning parameters are bijective to one another. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bauteilparameter geometrischen Parametern des elektronischen Bauteils entsprechen; und/oder wobei die Dimensionierungsparameter elektrischen Parametern des elektronischen Bauteils entsprechen.Computer-implemented method claim 1 or 2 , wherein the component parameters correspond to geometric parameters of the electronic component; and/or wherein the dimensioning parameters correspond to electrical parameters of the electronic component. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das elektronische Bauteil ein nichtlineares elektronisches Bauteil ist.A computer-implemented method as claimed in any preceding claim, wherein the electronic component is a non-linear electronic component. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das elektronische Bauteil ein Transistor ist, wobei der Dimensionierungsparameter ein elektrischer Effektivitätsparameter oder ein elektrischer Geschwindigkeitsparameter des Transistors ist, und/oder wobei der Bauteilparameter eine Kanallänge und/oder Kanalweite des Transistors ist.Computer-implemented method according to one of the preceding claims, wherein the electronic component is a transistor, wherein the dimensioning parameter is an electrical efficiency parameter or an electrical speed parameter of the transistor, and/or wherein the component parameter is a channel length and/or channel width of the transistor. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Transformation mittels einer Umsetzungstabelle, mittels einer mathematischen Modellierung der Umsetzungstabelle oder mittels einer analytischen Gleichung erfolgt.Computer-implemented method according to any one of the preceding claims, wherein the transformation by means of a conversion table, by means of a mathematical modeling of Conversion table or by means of an analytical equation. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die einen oder mehreren Dimensionierungsparameter einen ersten Dimensionierungsparameter und einen zweiten Dimensionierungsparameter aufweisen, wobei für das Simulieren der Dimensionierungswert des ersten Dimensionierungsparameters und des zweiten Dimensionierungsparameters variiert wird.Computer-implemented method according to one of the preceding claims, wherein the one or more sizing parameters comprise a first sizing parameter and a second sizing parameter, wherein for the simulating the sizing value of the first sizing parameter and the second sizing parameter is varied. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, wobei die einen oder mehreren Dimensionierungsparameter einen ersten Dimensionierungsparameter und einen zweiten Dimensionierungsparameter aufweisen, wobei für das Simulieren lediglich der Dimensionierungswert des ersten Dimensionierungsparameters oder des zweiten Dimensionierungsparameter variiert wird und der Dimensionierungswert des anderen Dimensionierungsparameter vorgegeben ist.Computer-implemented method according to any of the preceding Claims 1 until 6 , wherein the one or more dimensioning parameters have a first dimensioning parameter and a second dimensioning parameter, wherein only the dimensioning value of the first dimensioning parameter or the second dimensioning parameter is varied for the simulation and the dimensioning value of the other dimensioning parameter is predetermined. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der elektronische Schaltkreis mehrere elektronische Bauteile aufweist, wobei die mehreren elektronischen Bauteile in ein oder mehrere Funktionseinheiten angeordnet sind, und wobei für die zu einer Funktionseinheit zugehörigen elektronischen Bauteile gleiche Parameterwerte für die einen oder mehreren Bauteilparameter festgelegt werden.Computer-implemented method according to one of the preceding claims, wherein the electronic circuit has a plurality of electronic components, wherein the plurality of electronic components are arranged in one or more functional units, and wherein the same parameter values for the one or more component parameters are defined for the electronic components associated with a functional unit . Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.Computer program, comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to carry out the method according to one of Claims 1 until 9 to execute. Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Device for data processing, comprising means for carrying out the method according to one of Claims 1 until 9 .
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