JPH04260973A - 回路定数最適化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は電子回路の回路定数値
を自動設計するシステム（以下回路定数最適化システム
と記す）の構成方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】電子回路の設計期間短縮、設計品質向上
のために設計の自動化が求められており、その中でもア
ナログ電子回路においては要求仕様を満足する様に回路
定数値を最適化する手法が提案されている。 【０００３】これらのシステムは一般に図３の様に構成
されており、図において１は入力された最適化対象回路
と要求仕様を基に回路シミュレータ２に必要な解析を行
わせ、その解析結果を評価しながら要求仕様を満足する
様に回路定数値の最適化を行う最適化処理プログラム、
２は回路のＡＣ、ＤＣ、過渡特性などの特性解析を行う
回路シミュレータである。 【０００４】図３のシステムの動作は、図４のフローチ
ャートに示す様になる。すなわち図４において、まずス
テップ３では利用者が最適化対象回路を入力する。次い
でステップ４では、定数設計の際に考慮する特性項目と
その要求仕様値および設計条件等を入力する。ステップ
５ではステップ４で入力された要求仕様を満足する様に
回路定数の最適化が行われ、ステップ６で最適化された
回路が出力されるというものである。 【０００５】ここで後の説明をわかりやすくするため、
図４のステップ５に示す最適化処理の原理を簡単に説明
する。上記最適化処理は電気学会研究会資料・電子回路
研究会ＥＣＴ−８８−２４「シンプレックス法を適用し
たＣＭＯＳ演算増幅回路の最適設計」に開示されている
。 【０００６】図５は最適化処理の原理を示すフローチャ
ートで、先づ最適化対象回路、要求仕様値、設定条件等
が入力されると、ステップ５ａでは定数設計の対象とす
る回路定数が初期設定値のもとで回路シミュレータ２へ
の入力データが生成され、ステップ５ｂで回路シミュレ
ーションが実行される。次いでステップ５ｃでは回路シ
ミュレーションで得られた解析結果をもとに入力された
要求仕様に対応する特性値が算出される。次いでステッ
プ５ｄでは目的関数の導入を行うがその動作は次に示す
ものである。 【０００７】利用者が入力した特性項目ｉに対する要求
仕様値をｆａｉ，その上限許容値をｆａｈｉ（あるいは
下限許容値をｆａｌｉ），ステップ５ｂにおける回路シ
ミュレーションの結果、得られた特性値をｆｉとすると
、特性値ｆｉを次の様に規格化する。 （Ｉ）要求仕様値ｆａｉに対し、その上限が指定された
場合　　Ｆｉ＝（ｆｉ−ｆａｉ）／（ｆａｉ−ｆａｈｉ
）・・・（１）　　　　　　　　　　　　　　（ＩＩ）
要求仕様値Ｆａｉに対し、その下限が指定された場合　
　Ｆｉ＝（ｆｉ−ｆａｉ）／（ｆａｉ−ｆａｌｉ）・・
・（２）　　　　　　　　　　　　　　（ＩＩＩ）要求
仕様値Ｆａｉに対し、その上限および下限が指定された
場合　　Ｆｉ＝｜〔ｆｉ−（ｆａｈｉ−ｆａｌｉ）／２
〕／（ｆａｈｉ−ｆａｌｉ）｜　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　・・・（３）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【０００８】上記（１），（２），（３）式によって規
格化された特性値Ｆｉは、特性値ｆｉが上限許容値ｆａ
ｈｉまたは下段許容値ｆａｌｉに一致するとき−１とな
り、要求仕様値ｆａｉに一致するとき０となる。すなわ
ち規格化することによって単位系の異なる各特性の単位
やスケールを意識することなく数値レベルで同等に扱え
る様にしたものである。 【０００９】次に各特性項目の特性値ｆｉが要求仕様を
満足している度合を示す重み関数φを次の様に与える。 （Ｉ）要求仕様値ｆａｉに対し上限もしくは下限のどち
らか一方が指定された場合で、かつＦｉ＜−１のときφ
ｉ＝ａ・Ｆｉ・Ｆｉ＋ｂ　　・・・（４）（ＩＩ）要求
仕様値ｆａｉに対し上限もしくは下段のどちらか一方が
指定された場合でかつＦｉ＞−１のときφｉ＝ｃ・ｅｘ
ｐ｛（１−Ｆｉ）・ｄ｝　　・・・（５）（ＩＩＩ）要
求仕様値Ｆａｉに対し、上限と下限の両方が指定された
場合 φｉ＝ａ・Ｆｉ・Ｆｉ＋ｂ　　・・・（６）【００１０
】この重み関数φｉは特性値Ｆｉが要求仕様を満足して
いればいるほど０に近づき、特性値ｆｉが上限許容値ま
たは下段許容値に一致するとき１となり、特性値ｆｉが
要求仕様を満足していなければいないほど大きな値とな
る関数である。そして目的関数Φは上記重み関数φｉの
総和、すなわち総合特性を評価するものとして次式で与
えられる。 Φ＝Σφｉ　　・・・（７） 【００１１】図５中のステップ５ｄでは上記の動作を行
い目的関数Φを算出している。上記の様に目的関数を定
義することによって、この目的関数Φの値が小さいほど
要求仕様を満足するということになる。すなわち、゛要
求仕様を満足する様に回路定数値を最適化する″という
問題は製造上、あるいは回路上の制約条件のもとで、上
記目的関数Φの値が最小となる様な回路定数の組み合わ
せを見つけるという数学上の最小化問題に帰着する。本
公知例ではこの最小化問題を改訂シンプレックス法を用
いて解いており、ステップ５ｅで目的関数Φの最小値を
見つけるか、あるいはその値が十分小さくなったとき、
収束と判定し最適化処理５を終わり、他方目的関数Φの
値をさらに小さくする回路定数値の組み合わせを見つけ
たときはステップ５ａに戻り、次の回路定数値を設定し
再度上記動作を繰り返すというものである。 【００１２】以上の様に原理的には最小化問題の開放さ
え完全であれば要求仕様を満足する様な回路定数値を得
ることができるが、最適化された回路に対する設計品質
の度合については最適化の際に考慮する特性項目、設計
条件にゆだねられる。例えば電圧利得がある指定した値
になる様に増幅回路の定数を設計する場合を考える。こ
のとき要求仕様としては電圧利得を指定しなければなら
ないのは明白であるが、この他にも回路が正常に動作す
るためには■トランジスタのコレクタ電流は定格を満足
しているか■トランジスタは飽和していないか■クロス
トーク量は問題ないか■ダイナミックレンジは十分か、
などの副次的な特性項目を必要に応じて考慮しなければ
ならない。これらの副次的な特性項目は回路の種類ある
いは用途を限定すれば共通な特性項目となるものもあり
、回路毎に特有な特性項目もある。つまり設計品質の度
合はこれらの副次的な特性項目をいかに考慮するかで左
右され、この問題は設計者の熟練度に依在することにな
る。 【００１３】 【発明が解決しようとする課題】従来の回路定数最適化
システムは以上の様に構成されているので、与えられた
要求仕様だけを満足する様に回路定数値の自動設計は可
能でも、真に実用的で設計品質の高い回路定数値を得る
ためには、要求仕様を入力する段階で結局のところ個々
の回路について特別な知識を必要とし、また、考慮する
特性項目もれによる思わぬ設計ミスも生じる可能性があ
るなどの問題点があった。 【００１４】この発明は上記の様な問題点を解消するた
めになされたもので、最低化対象回路を入力すれば、そ
の回路の定数設計の際に必要な特性項目、設計条件を自
動的に付加して定数最適化が行え、個々の回路について
特別な知識がなくても実用的で設計品質の高い回路定数
値を得ることができる回路定数最適化システムを提供す
ることを目的とする。 【００１５】 【課題を解決するための手段】この発明に係る回路定数
最適化システムは、与えられた特性仕様と設計条件を満
足する様にアナログ回路の定数最適化を行う最適化処理
手段と、上記仕様項目に関し、利用者が回路の使用目的
に応じてその仕様値を定める特性項目、回路が正常に動
作するために通常暗黙の了解のもとに考慮される特性項
目および設計条件を回路毎に納めた設計情報ライブラリ
と、与えられた最適化対象回路が上記設計情報ライブラ
リ中のどの回路に対応するかを調べる回路同定手段を備
えたものである。 【００１６】 【作用】この発明における回路定数最適化システムは、
最適化対象回路が与えられるとその回路の定数設計に必
要な情報が設計情報ライブラリから自動的に得られる。 【００１７】このとき、設計情報ライブラリから得られ
る情報のうち、利用者がその回路の利用目的に応じて仕
様値を定める特性項目についてのみ、その仕様値を指定
すれば、回路が正常に動作するために通常暗黙の了解の
もとに考慮される特性項目および設計条件については自
動的に考慮されて定数の最適化が行われる。従って要求
仕様を入力する段階で個々の回路について特別な知識を
必要とせず、また、考慮する特性項目もれによる思わぬ
設計ミスも削減できる。 【００１８】 【実施例】実施例１． 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
はこの発明の一実施例による回路定数最適化システムを
示す構成図であり、図において、７は入力された最適化
対象回路の電気的接続情報（以下、ネットリストという
）が設計情報ライブラリ８中のどの回路と一致するかを
判定し、かつ一致した回路において素子間の同定を行う
回路同定処理プログラムである。 【００１９】８は定数最適化の際に必要な特性項目、設
計条件などが各回路毎にデータベース形式で納められた
設計情報ライブラリで、その内容は各回路毎のネットリ
スト８ａと、その回路の定数設計を行う際に必ず考慮し
なければならない特性項目と、必要に応じて考慮する特
性項目とが区別して記述された特性ファイル８ｂと、同
じくその回路の定数設計を行う際に例えば抵抗値Ｒ１　
と抵抗値Ｒ２　は必ず等しくなる様に設計するなどの回
路特有の条件が記述された設計条件ファイル８ｃと、ト
ランジスタのコレクタ電流が定格を満たしているかなど
の回路全般に共通して考慮しなければならない特性項目
が記述された共通特性ファイル８ｄと、抵抗値は必ず正
の値であるなどの回路全般に共通した設計条件が記述さ
れた共通設計ファイル８ｅが納められている。 【００２０】ここで基本的に回路シュミレータ２にて特
性解析を要し、特性間のトレードオフの対象となるもの
は特性ファイル８ｂ、または共通特性ファイル８ｄに納
められており、最小化問題を解くときの制約条件となる
ものが設計条件ファイル８ｃ、または共通設計条件ファ
イル８ｅに納められている。 【００２１】９は特性ファイル８ａ、共通特性ファイル
８ｄに記述された特性項目のうち、入力された最適化対
象回路のネットリスト中に示されたトランジスタモデル
パラメータ等の情報からその仕様値が計算できるものに
ついて、仕様値を計算するプログラムである。 【００２２】１は入力された最適化対象回路と要求仕様
をもとに回路シミュレータ２に必要な解析を行わせ、そ
の解析結果を評価しながら要求仕様を満足する様に回路
定数値の最適化を行う最適化処理プログラムで、その構
成動作は従来例で説明したものと同一である。 【００２３】次いで動作について図２のフローチャート
に基づいて説明する。図２においてまずステップ３では
最適化対象回路のネットリストを入力するが、このネッ
トリストのデータフォーマットは、回路シミュレータ２
への入力ネットリストの同一のものであり、その内容は
回路の電気的接続情報とトランジスタの動作特性を表現
するためのモデルパラメータが記述されている。 【００２４】次いでステップ１０では回路同定処理プロ
グラム７により、上記最適化対象回路が設計情報ライブ
ラリ８中のどの回路と対応するかが自動的に同定される
。このステップ１０の回路同定処理は、最適化対象回路
に対し、ノード番号の１対１対応および素子の１対２対
応の両者が存在するネットリストをライブラリ中から探
すことによって行う。 【００２５】次いでステップ１１では回路同定処理プロ
グラム７によって同定された回路の特性ファイル８ｂ、
設計条件ファイル８ｃ、共通特性ファイル８ｄおよび共
通設計条件ファイル８ｅの内容が読み込まれる。 【００２６】次いでステップ１２では特性ファイル８ｂ
、共通特性ファイル８ｄに記述された特性項目のうちト
ランジスタモデルパラメータ等の情報からその仕様値が
計算できるものについて仕様値が算出される。 【００２７】次いでステップ４では上記以外の特性項目
すなわち電圧利得や、消費電力など利用者が回路の利用
目的に応じて仕様値を定める特性項目について利用者に
仕様値入力を要求する。 【００２８】次いでステップ５ではステップ１１で読み
込まれた特性ファイル８ｂ、設計条件ファイル８ｃ、共
通特性ファイル８ｄおよび共通設計条件ファイル８ｅの
内容と、ステップ１２で算出された回路が正常に動作す
るために必要な特性項目に関する仕様値と、ステップ４
で入力された利用者が指定した特性項目に関する仕様値
およびステップ３で入力された最適化対象回路のネット
リストをもとに回路定数の最適化が行われ、次いでステ
ップ６で最適化された回路が出力される。 【００２９】すなわち、この発明における回路定数最適
化システムは、定数設計の際に考慮しなければならない
ものを■電圧利得、消費電力などの回路の機能に関する
もので、利用者が回路の使用目的に応じて仕様値を定め
る特性項目（以下、外部的特性項目と記す）、■回路が
正常に動作するために必要な特性項目で、通常暗黙の了
解のもとに考慮されている。副次的な特性項目（以下、
内部的特性項目と記す）、■抵抗値は正の値であるとか
抵抗値Ｒ１　と抵抗値Ｒ２　は等しく設計するなどの設
計条件に関するものの３つに分類し、さらに上記■、■
項については回路毎に固有のものと回路全般にわたり共
通なものに分類して、上記■、■、■項を設計情報ライ
ブラリに納め、定数最適化の際には、利用者は上記■項
についてのみ仕様値を指定すれば上記■、■項について
は自動的に考慮されて定数最適化が行われる様にしたも
のである。 【００３０】なお本実施例では■項と■項の回路毎に固
有の特性項目については特性ファイル８ｂに納め、■項
の回路全般にわたり共通な特性項目については共通特性
ファイル８ｄに納め、■項の回路毎に固有の設計条件に
ついては設計ファイル８ｃに納め、■項の回路全般にわ
たり共通な設計条件については共通設計条件ファイル８
ｅに納めている。 【００３１】 【発明の効果】以上の様にこの発明によれば定数設計の
際考慮する特性項目や、設計条件を設計情報ライブラリ
として持つ様に構成したので、利用者は個々の回路につ
いて特別な知識がなくても設計品質の高い定数設計が行
える。 【００３２】また、外部的特性項目についてその仕様値
を入力するだけで自動的に内部的特性項目も考慮して回
路定数最適化が行われるので考慮する特性項目もれによ
る思わぬ設計ミスもなくなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による回路定数最適化シス
テムを示す構成図である。

【図２】この発明の回路定数最適化システムの動作を示
すフローチャートである。

【図３】従来の回路定数最適化システムを示す構成図で
ある。

【図４】従来の回路定数最適化システムの動作を示すフ
ローチャートである。

【図５】最適化処理の原理を示すフローチャートである

【符号の説明】

１　　最適化処理プログラム ２　　回路シミュレータ ７　　回路同定処理プログラム ８　　設計情報ライブラリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　与えられた特性仕様と設計条件を満足
   する様にアナログ回路の定数最適化を行う最適化処理手
   段と、上記仕様項目に関し、利用者が回路の使用目的に
   応じてその仕様値を定める特性項目、回路が正常に動作
   するために通常暗黙の了解のもとに考慮される特性項目
   および設置条件を回路毎に納めた設計情報ライブラリと
   、与えられた最適化対象回路が上記設計情報ライブラリ
   中のどの回路に対応するかを調べる回路同定手段を備え
   たことを特徴とする回路定数最適化システム。