図面 (/)

技術 回路解析モデル

出願人 株式会社東芝
発明者 丸野元志石川美由紀もたい友信
出願日 2002年12月20日 (18年0ヶ月経過) 出願番号 2002-370309
公開日 2003年9月5日 (17年4ヶ月経過) 公開番号 2003-249828
状態 未査定
技術分野 差動増幅器 増幅器一般
主要キーワード 接続場所 振幅利得 過渡解析 エネルギ供給 回路解析 各増幅段 オフセットキャンセル回路 連続実行
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年9月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

簡単に過渡解析および交流解析の双方ができる回路解析モデルを提供する。

解決手段

過渡解析用の回路として入力端子VINに直流電源を接続した回路を用いる。この回路を用いて過渡解析する。過渡解析が終了した後は,交流解析用の回路として交流電源を接続するとともに交流電源および出力端子VOUT間を開放した回路を用いる。2つの別個の回路を用いるが、ネットリストを共通することにより1つの設定により過渡解析および交流解析の双方を順次自動実行可能にする。

概要

背景

従来、回路シミュレーションするに際して、回路解析モデルを用いることが知られている(たとえば特許文献1参照)。

そして、回路解析モデルを用いて過渡解析および交流解析などをしており、たとえば液晶表示装置メモリ設計などに用いられる差動増幅回路を解析する際に、交流電源を入力側に接続し、入力に対する出力の振幅利得、および、入力に対する出力の位相遅れ周波数依存性を解析する交流解析をしている。

また、近年、液晶表示装置のポリシリコン薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor)でオフセットキャンセルなどに用いるフィードバックを有するアナログ回路を作る必要が生じている。そして、解析をする際には、まずアナログ回路を過渡解析し、その後、安定した状態になったところでフィードバックループを切断して交流解析する。

概要

簡単に過渡解析および交流解析の双方ができる回路解析モデルを提供する。

過渡解析用の回路として入力端子VINに直流電源を接続した回路を用いる。この回路を用いて過渡解析する。過渡解析が終了した後は,交流解析用の回路として交流電源を接続するとともに交流電源および出力端子VOUT間を開放した回路を用いる。2つの別個の回路を用いるが、ネットリストを共通することにより1つの設定により過渡解析および交流解析の双方を順次自動実行可能にする。

目的

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、簡単に過渡解析および交流解析の双方ができる回路解析モデルを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

フィードバックループを有する回路解析する回路解析モデルであって、前記フィードバックループを有する回路に電源を接続して過渡解析する過渡解析回路と、前記フィードバックループを有する回路に交流電源を接続して交流解析する交流解析回路と、これら過渡解析回路および交流解析回路を切り換え切換手段と、前記過渡解析回路および交流解析回路に対して共通に設けられたネットリストとを具備したことを特徴とする回路解析モデル。

請求項2

フィードバックループを有する回路を解析する回路解析モデルであって、前記フィードバックループを有する回路に電源を接続して過渡解析する過渡解析回路および交流電源を接続して交流解析する交流解析回路に切り換えるスイッチ手段と、前記フィードバックループを有する回路に電源を接続して過渡解析する過渡解析回路および交流電源を接続して交流解析する交流解析回路に前記スイッチ手段を切り換える切換手段と、前記フィードバックループを有する回路に設けられたネットリストとを具備したことを特徴とする回路解析モデル。

請求項3

交流解析する際に、フィードバックループを切断して交流解析回路を形成することを特徴とする請求項1または2記載の回路解析モデル。

請求項4

スイッチ手段は、抵抗で、この抵抗の抵抗値を変化させることにより擬似的に切断状態を設定することを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載の回路解析モデル。

請求項5

交流解析は、動作点をフィードバックループを有する回路の所定のノードに指定可能であることを特徴とする請求項1ないし4いずれか記載の回路解析モデル。

請求項6

過渡解析の出力値初期値として交流解析することを特徴とする請求項1ないし5いずれか記載の回路解析モデル。

請求項7

過渡解析の所定時刻の出力値を初期値として交流解析することを特徴とする請求項1ないし5いずれか記載の回路解析モデル。

請求項8

過渡解析の所定時間の出力値の平均値を初期値として交流解析することを特徴とする請求項1ないし5いずれか記載の回路解析モデル。

技術分野

0001

本発明は、フィードバックループを有する回路解析する回路解析モデルに関する。

背景技術

0002

従来、回路をシミュレーションするに際して、回路解析モデルを用いることが知られている(たとえば特許文献1参照)。

0003

そして、回路解析モデルを用いて過渡解析および交流解析などをしており、たとえば液晶表示装置メモリ設計などに用いられる差動増幅回路を解析する際に、交流電源を入力側に接続し、入力に対する出力の振幅利得、および、入力に対する出力の位相遅れ周波数依存性を解析する交流解析をしている。

0004

また、近年、液晶表示装置のポリシリコン薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor)でオフセットキャンセルなどに用いるフィードバックを有するアナログ回路を作る必要が生じている。そして、解析をする際には、まずアナログ回路を過渡解析し、その後、安定した状態になったところでフィードバックループを切断して交流解析する。

0005

特開平11−205827号公報(第3頁−第4頁、図1

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、交流解析では交流解析の動作点を過渡解析から求めることに相当するが、フィードバック回路を有すると交流解析では短絡が生ずることがありフィードバックループを切断する必要があるため、過渡解析と交流解析とで回路接続がかわり、現状では過渡解析用の回路と交流解析用の回路とでそれぞれネットリストを用意し、分けて計算しなければならない問題を有している。

0007

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、簡単に過渡解析および交流解析の双方ができる回路解析モデルを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、フィードバックループを有する回路を解析する回路解析モデルであって、前記フィードバックループを有する回路に電源を接続して過渡解析する過渡解析回路と、前記フィードバックループを有する回路に交流電源を接続して交流解析する交流解析回路と、これら過渡解析回路および交流解析回路を切り換え切換手段と、前記過渡解析回路および交流解析回路に対して共通に設けられたネットリストとを具備したり、前記フィードバックループを有する回路に電源を接続して過渡解析する過渡解析回路および交流電源を接続して交流解析する交流解析回路に切り換えるスイッチ手段と、前記フィードバックループを有する回路に電源を接続して過渡解析する過渡解析回路および交流電源を接続して交流解析する交流解析回路に前記スイッチ手段を切り換える切換手段と、前記フィードバックループを有する回路に設けられたネットリストとを具備したりするもので、フィードバックループを有する回路で、過渡解析するための過渡解析回路および交流解析するための交流解析回路とで構成が異なっても、ネットリストを1つにすることにより過渡解析および交流解析の双方を簡単にできる。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明の回路解析モデルの一実施の形態の液晶表示装置のポリシリコンの薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor)でフィードバックを有するアナログ回路を図面を参照して説明する。

0010

図1に示すように、回路解析するためのフィードバック回路を有する回路は、具体的には、差動増幅回路1にスレッシュホールド電圧Vthのオフセットキャンセル回路2を付加した回路である。

0011

そして、差動増幅回路1は、入力端子VINと出力端子VOUTの間に、スイッチング素子SW1、薄膜トランジスタ(Tin Film Transistor)Q1、インバータ回路3、薄膜トランジスタQ2、インバータ回路4、薄膜トランジスタQ3、インバータ回路5およびスイッチング素子SW2の直列回路が接続され、インバータ回路3に対しては並列にスイッチング素子SW3、インバータ回路4に対しては並列にスイッチング素子SW4およびインバータ回路5に対してスイッチング素子SW5がそれぞれ並列に接続されている。また、入力端子VINと出力端子VOUTの間に、スイッチング素子SW6が接続されている。

0012

さらに、オフセットキャンセル回路2は、出力端子VOUTがコンデンサC1を介して接地され、このコンデンサC1に対して並列に抵抗R1およびコンデンサC2の直列回路が接続され、このコンデンサC2に対して並列に抵抗R2およびコンデンサC3の直列回路が接続されている。

0013

また、過渡解析用の回路として図2に示すように図1に示す回路の入力端子VINに直流電源を接続した回路を用い、交流解析用の回路として図3に示すように図1に示す回路に交流電源eを接続するとともに交流電源eおよび出力端子VOUT間を開放した回路を用いる。

0014

これら図2および図3に示す2つの別個の回路を用いるが、ネットリストを共通することにより1つの設定により過渡解析および交流解析の双方を順次自動実行可能にする。

0015

また、図1に示す回路は、薄膜トランジスタQ1をC1、薄膜トランジスタQ2をC2、薄膜トランジスタQ3をC3とする。また、抵抗R1および抵抗R2は、信号線容量をRとしたときそれぞれR/2とし、コンデンサC1、コンデンサC2およびコンデンサC3は信号線容量をCとしたときそれぞれC/4、C/2、C/4とする。

0016

そして、スイッチング素子SW1、スイッチング素子SW2、スイッチング素子SW3およびスイッチング素子SW4が閉成し、スイッチング素子SW2およびスイッチング素子SW3が開成しているとき、
Q1=C1(Vin−Vth1)、
Q2=C2(Vth1−Vth2)、
Q3=C3(Vth2−Vth3)
となる。

0017

また、スイッチング素子SW1、スイッチング素子SW2、スイッチング素子SW3およびスイッチング素子SW4が開成し、スイッチング素子SW2およびスイッチング素子SW3が閉成しているとき、各増幅段では、
Vout=Vthc+(Vin+Vthc)A、
Vin=VoutのときVout=Vthc
となる。

0018

そして、シミュレーションにより過渡解析および交流解析する際には、図2を用いて過渡解析し、次に図3を用いて交流解析する。

0019

これらについては、図2に示す回路および図3に示す回路に対して共通の1つのネットリストを作成することにより、過渡解析および交流解析を順次自動的に実行する。

0020

次に、他の実施の形態を図4を参照して説明する。

0021

この図4に示す実施の形態は、図1に示す実施の形態において、入力端子VINにスイッチ手段としてのスイッチング素子SW11および直流電源Eの直列回路を接続し、スイッチング素子SW6および出力端子VOUTの間にスイッチ手段としてのスイッチング素子SW12および交流電源eの直列回路を接続するとともにスイッチ手段としてのスイッチング素子SW13を接続したものである。

0022

まず、交流解析の際に接続を変更する箇所、開成箇所、交流電源eの接続場所を指定し、具体的にはスイッチング素子SW12を閉成するとともにスイッチング素子SW13を開成させる。シミュレーションの内部的には、指定された開成箇所に抵抗素子を接続するとともに交流電源eは抵抗および交流電源を接続させる回路とする。

0023

そして、まず、スイッチング素子SW11を閉成して直流電源Eを接続するとともに、スイッチング素子SW13は閉成して回路を短絡させておき、スイッチング素子SW12は開成して交流電源eを開放して、過渡解析する。

0024

この過渡解析が終了した後には、自動的にスイッチング素子SW11を開成して直流電源Eを開放するとともに、スイッチング素子SW13は開成して回路を開放してフィードバックループを開放し、スイッチング素子SW12は閉成して交流電源eを接続し、交流解析する。

0025

この場合、図4に示す1つの回路で処理するためネットリストは1つのため、過渡解析および交流解析を順次自動的に実行する。

0026

また、過渡解析と交流解析を連続実行するためのフィードバックループを有する回路について図5を参照して説明する。

0027

図5に示すように、フィードバックループの一部のインピーダンス素子Zに対して直列に、交流解析時に切断するノードN1a、N2間にスイッチ手段としての抵抗R11を接続し、交流解析時に交流電源eを接続するノードN1a,N1b間にスイッチ手段としての抵抗R12を接続する。そして、これら抵抗R11および抵抗R12は、図4に示すスイッチング素子SW12およびスイッチング素子SW13に相当するもので、それぞれ抵抗値を変えることで擬似的に制御するスイッチとなり、抵抗値を低くすることにより短絡状態とし、抵抗値を高くすることにより切断状態とする。また、この交流電源eは、過渡解析の出力期間内で指定された時刻における、ノードN1の電位分だけ直流電圧重畳され、この直流電位を中心として小振幅交流信号を発生し、すなわちこの直流電位は交流解析の動作点の初期値となる。

0028

そして、過渡解析の際には抵抗R11を低抵抗値として短絡状態にするとともに、抵抗R12を高抵抗値として切断状態として、フィードバックループを形成するとともに交流電源eを切断する。

0029

一方、交流解析の際には抵抗R11を高抵抗値として切断状態とするとともに、抵抗R12を低抵抗値として短絡状態として、フィードバックループを切断するとともに交流電源eを接続する。

0030

このように、抵抗R11および抵抗R12の抵抗値を変えて擬似的なスイッチとして制御することにより、過渡解析から交流解析への連続実行が可能となる。そして、過渡解析の終了後に、上述の実施の形態と同様に、交流電源eが接続されたノードN1aとは他端のノードN2でゲインと位相のずれを計測する。なお、過渡解析で各ノードN1a,N1b,N2の電位が安定した状態になったところでフィードバックループを切断して、各ノードN1a,N1b,N2の過渡解析の結果の電位を動作点の初期値として交流解析をするのみならず、過渡解析の結果、各ノードN1a,N1b、N2の電位が安定する場合だけでなく、各電位が安定せずに発振あるいはリンギングを起こしたりするような電位が時刻によって変動する場合も含め、過渡解析における任意のある特定の時刻あるいはある特定の時間内の電位を交流解析の初期値としてもよい。なお、回路が発振あるいはリンギングを起こす特性をもっていても、外部からのエネルギ供給がなければ電位変動収束し、変動していた場合の振動の中心、すなわち、エネルギ基底状態落ち着くので、本来、この振動の中心を動作点とすべきである。

0031

さらに、過渡解析の結果を交流解析の動作点の初期値として利用する場合、過渡解析の結果のある時間の平均値を動作点の初期値として、より正確に交流解析をすることができる。

0032

ここで、過渡解析の結果の平均値の算出について説明する。

0033

まず、いずれかのノードkにおける交流解析の初期値の電圧をV0とし、Vk(t)は時刻tにおけるノードkの電位、tl、t2は過渡解析の出力期間における2点の時刻で書き込みが十分に終了した後の時間とすると、いずれかのノードkの交流解析の初期値V0は、式1により求まる。

0034

0035

また、他の初期値としては、過渡解析の出力期間のある区間内におけるいずれかのノードkの交流解析の初期値は、ある時間たとえば区間[tl,t2]における最大値最小値の差の平均値により求めてもよい。

0036

さらに、他の初期値としては、過渡解析の出力期間のある区間内におけるいずれかのノードkの交流解析の初期値は、ある時間たとえば時間平均値として、極大値極小値を1つ以上同じ数だけとり、区間[tl,t2]における極大値と極小値の差の平均値により求めてもよい。

0037

そして、いずれの実施の形態においても、過渡解析の結果を交流解析の動作点として利用する場合、特定のノードたとえば接続点または交点を任意に指定できる。

発明の効果

0038

本発明によれば、フィードバックループを有する回路で、過渡解析するための過渡解析回路および交流解析するための交流解析回路とで構成が異なっても、ネットリストを1つにすることにより過渡解析および交流解析の双方を簡単にできる。

図面の簡単な説明

0039

図1本発明の一実施の形態を示す回路図である。
図2同上過渡解析用の回路図である。
図3同上交流解析用の回路図である。
図4同上他の実施の形態の過渡解析および交流解析用の回路図である。
図5同上また他の実施の形態の過渡解析および交流解析用の回路図である。

--

0040

e交流電源
R11,R12スイッチ手段としての抵抗
SW11,SW12,SW13 スイッチ手段としてのスイッチング素子

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