微波电路仿真器设计与实现

描述了一个面向对象的微波电路仿真器的设计。该设计采用面向对象技术分析与设计,从软件架构上提供了足够的可扩展性,简化了添加新的元件模型与电路模拟方法的复杂度。没有其它的电路仿真工具在添加新的元件模型与电路模拟方法上达到这种级别的弹性。

符号化模拟电路仿真器的图形界面开发与应用

符号化模拟电路仿真器可以快速导出模拟电路频域指标关于每个电路参数的解析表达式。介绍了基于符号化仿真器开发的图形界面。它能以三维图形的方式实时直观地呈现出各种电路设计指标关于多个电路参数的灵敏度,突破了传统数值电路仿真工具在多参数协同优化应用中的局限性,使设计者能快速准确地选择适当的参数组合以达到最佳设计指标,可应用在模拟集成电路生产良率提升,芯片面积、功耗优化等方面。

基于MOS管的忆阻器电路仿真器设计

运用互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)技术,设计了2款浮地型忆阻器电路仿真器,并研究电路仿真器在不同激励条件下的特性。理论推导表明,设计的电路仿真器的端口电压电流关系符合忆阻器与状态变量相关的欧姆定律方程。仿真结果表明,设计的忆阻器电路仿真器具有特有的捏滞回环特性,验证了其正确性和可行性。

基于FPGA的二值忆阻器仿真器研究及应用

基于FPGA的可重构性,提出了一种基于数字电路的二值忆阻器仿真器。与模拟电路忆阻器仿真器相比,所提出基于数字电路的忆阻器仿真器易于重新配置,与它所基于的数学模型表现出很好的匹配性,符合忆阻器仿真器所有要求的特点。实现了基于该仿真器的与门、或门、加法器及三人表决器。使用Altera Quartus II和ModelSim工具对仿真器功能和基于该仿真器实现的逻辑电路进行验证。给出所有设计电路的原理图、仿真结果和FPGA资源消耗。仿真结果表明,该二值忆阻器仿真器相比其他数字电路忆阻器仿真器具有更少的硬件资源消耗,更适合用于大规模忆阻器阵列研究。

外电路在电磁脉冲对双极型晶体管作用过程中的影响

借助自主开发的2维半导体器件-电路联合仿真器,研究了电磁脉冲从发射极注入双极型晶体管时,外电路的影响,分析了共基极接法晶体管的电流分配系数,然后在此基础上研究了3种典型外电路元件的影响。结果表明:当脉冲从发射极注入时,基极外接电阻对器件烧毁过程影响不大;集电极外接正电压源等效于削减电磁脉冲的幅度,有延缓器件烧毁的作用;集电极外接电阻能明显提高器件对电磁脉冲的耐受性。

应用输入向量控制技术降低漏电功耗的快速算法

随着工艺的发展,为保证电路的性能和噪声容限必须降低阈值电压,这将导致漏电流呈指数增长,漏电功耗因而将逐渐超过动态功耗占据主导地位.CMOS的堆栈效应导致电路在不同向量下的静态功耗不同,因此在电路进入睡眠状态时使用输入向量控制技术是一种低功耗设计的有效方法,如何快速找到一个可降低电路漏电功耗的向量就成了问题的关键.介绍了一种在给定向量集合中查找低功耗向量的快速算法——基于概率传递的标记算法,并为此开发了一个事件驱动的门级组合电路仿真器.通过对ISCAS和龙芯处理器电路的实验结果表明,该算法同传统方法比较可以提高性能3.4倍,误差率仅约0.14%.

模型编译器的实现与应用

实现了一个自动化的模型编译器(CAMC)。CAMC能够接受使用Verilog-AMS等行为级语言描述的器件模型,并按照标准电路仿真器的接口产生C语言代码。这些代码经过C语言编译器,可以和电路仿真器协同工作。同时介绍了CAMC的具体实现、优化算法和语法扩展,并给出了在MOSFET器件和传输线建模等方面的应用。

包含SiC/SiO2界面电荷的SiC MOSFET的SPICE模型

建立碳化硅(silicon carbide,SiC)金属–氧化物–半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor, MOSFET)的通用模拟电路仿真器(simulation program with integrated circuit emphasis,SPICE)模型。模型采用三段电流表达式分别描述SiC MOSFET工作在截止区、线性区和饱和区,引入SiCMOSFET的漏极和源极之间的泄漏电流及栅极氧化层的泄漏电流,并采用包含SiC/SiO2界面电荷的迁移率模型描述沟道载流子在不同温度范围内的行为表现,建立电–热网络模型模拟SiC MOSFET在开关状态和高电应力下的自热效应。开关电路和短路实验验证了所建立的SiC MOSFET的SPICE模型的准确性。应用所建立的SPICE模型讨论不同密度的SiC/SiO2界面电荷对SiC MOSFET的开关特性及短路失效的影响。结果表明,高密度的界面电荷一方面能够延迟SiCMOSFET的导通并增加通态电阻,导致SiCMOSFET的开关损耗增加,另一方面能够降低SiCMOSFET在短路环境下的饱和电流,并延迟SiC MOSFET的失效。