JP5206693B2 - Circuit simulator and circuit simulation method - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロ波、ミリ波帯で用いる電力増幅器をシミュレーションする回路シミュレータおよび回路シミュレーション方法に関する。 The present invention relates to a circuit simulator and a circuit simulation method for simulating a power amplifier used in the microwave and millimeter wave bands.
近年、CMOSプロセス技術の微細化が加速し、CMOSの高速化・高周波化が進展する一方で、CMOSの動作電圧が低下し続けている。CMOSの動作電圧は信頼性の観点から制限されていた。 In recent years, the miniaturization of CMOS process technology has accelerated, and while the speed and frequency of CMOS have increased, the operating voltage of CMOS continues to decrease. The operating voltage of the CMOS is limited from the viewpoint of reliability.
CMOSで構成された電力増幅器では、CMOSの動作電圧が低下すると、出力電力は2乗に比例して低下する。 In a power amplifier composed of CMOS, when the operating voltage of CMOS decreases, the output power decreases in proportion to the square.
そのため、微細CMOSでは、電力増幅器の出力電力を高くするために、信頼性で許容される範囲内で、たった0.1Vでも、その動作電圧を高くして使用したいという要求がある。 Therefore, in the fine CMOS, in order to increase the output power of the power amplifier, there is a demand for using the operating voltage as high as possible even at 0.1V within the range permitted by reliability.
例えば、CMOSの動作電圧が1Vから0.7Vに低下することで、出力電力は50%以上低下する。 For example, when the operating voltage of the CMOS is reduced from 1V to 0.7V, the output power is reduced by 50% or more.
そのため、寿命を満たし、かつ、所望の出力電力を有する電力増幅器をシミュレーションする回路シミュレータが必要になる。このような回路シミュレータは、特許文献1および特許文献2で開示されている。
Therefore, a circuit simulator that simulates a power amplifier that satisfies the life and has a desired output power is required. Such a circuit simulator is disclosed in
しかしながら、従来技術である、特許文献1および特許文献2で開示されている、寿命を導出する回路シミュレータでは、寿命を予測することはできるが、出力電力を導出することはできなかった。
本発明は、上述した従来技術の課題である、寿命を満たし、かつ、所望の出力電力を有する電力増幅器を設計することが可能な、回路シミュレータおよび回路シミュレーション方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a circuit simulator and a circuit simulation method capable of designing a power amplifier that satisfies the above-described prior art and has a desired lifetime and has a desired output power.
上記目的を達成するために、第1の発明は、トランジスタのモデルパラメータを入力するためのトランジスタ入力部と、前記トランジスタ入力部から供給されたトランジスタモデルパラメータを参照して、出力電力を計算する出力電力シミュレーション部と、前記トランジスタモデルパラメータを参照して、寿命を計算する寿命シミュレーション部と、前記出力電力シミュレーション部から供給された出力電力と前記寿命シミュレーション部から供給された寿命との等高線図を、負荷インピーダンス上に表示する表示部と、前記表示部で負荷インピーダンス上に表示された出力電力と寿命を参照して、所望の負荷インピーダンスを抽出する負荷インピーダンス抽出部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the first invention provides a transistor input unit for inputting a model parameter of a transistor, and an output for calculating output power with reference to the transistor model parameter supplied from the transistor input unit. Contour diagrams of a power simulation unit, a lifetime simulation unit that calculates a lifetime with reference to the transistor model parameter, an output power supplied from the output power simulation unit, and a lifetime supplied from the lifetime simulation unit, A display unit that displays on the load impedance; and a load impedance extraction unit that extracts a desired load impedance by referring to the output power and life displayed on the load impedance on the display unit. .
本発明によれば、寿命と出力電力を共に表示する表示部を有することで、寿命を満たし、かつ、所望の出力電力を有する電力増幅器を設計することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to design a power amplifier that satisfies the lifetime and has a desired output power by including the display unit that displays both the lifetime and the output power.
第2の発明は、さらに、前記寿命シミュレーション部が、負荷インピーダンス上の基板電流を用いて寿命を計算することを特徴とする。 The second invention is further characterized in that the lifetime simulation unit calculates the lifetime using a substrate current on a load impedance.
本発明によれば、寿命の導出に負荷インピーダンス上の基板電流を用いることで、複雑な寿命計算をせずに、寿命を導出することが可能になるだけでなく、負荷インピーダンスを用いることで電力増幅器の出力電力を容易に導出することが可能になる。 According to the present invention, by using the substrate current on the load impedance for derivation of the lifetime, it becomes possible not only to calculate the lifetime without performing a complicated lifetime calculation, but also to use the load impedance to The output power of the amplifier can be easily derived.
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態の回路シミュレータの主要部の構成を示すブロック図である。(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the main part of the circuit simulator according to the first embodiment of the present invention.
本実施形態の回路シミュレータは、プログラムにより動作するコンピュータシステムにより実現されるシミュレータであって、電力増幅器の設計に用いられる。 The circuit simulator of this embodiment is a simulator realized by a computer system that operates according to a program, and is used for designing a power amplifier.
この回路シミュレータの主要部は、図1に示すように、初期条件入力部1、目標スペック入力部2、シミュレーション部3、表示部4、および、判定部(負荷インピーダンス抽出部)5から構成されている。
As shown in FIG. 1, the main part of the circuit simulator is composed of an initial
図2に示すように、初期条件入力部1は、シミュレーションの対象となるトランジスタのモデルパラメータおよび信頼性寿命情報を入力するためのトランジスタ入力部11からなり、トランジスタ情報をシミュレーション部3に供給する。
As shown in FIG. 2, the initial
目標スペック入力部2は、電力増幅器のスペック値を入力するための目標スペック入力部12からなり、そのスペック値をシミュレーション部3に供給する。
The target
シミュレーション部3は、動作電圧入力部13、出力電力を計算する出力電力シミュレーション部14、および、寿命(信頼性時間)を計算する寿命シミュレーション部15からなり、出力電力と寿命の計算結果を表示部4に供給する。
The
表示部4は、図3に示すように、出力電力と寿命の計算結果を負荷インピーダンス上に表示する表示部16からなり、その表示結果を判定部5に供給する。
As shown in FIG. 3, the
判定部5は、寿命を満たした負荷インピーダンス内で、目標出力電力値が得られているかを判定する判定部17からなり、目標出力電力値が得られていれば、その目標出力電力値および負荷インピーダンスの値をシミュレーションの使用者に提示する。目標出力電力値が得られない場合は、目標スペック入力部12に戻り、目標出力電力値の再設定、並びに、動作電圧の再設定を行う。
The
本実施形態の回路シミュレータは、本発明の一例であり、その構成および動作は適時に変更することができる。例えば、本実施形態では、出力電力のみを電力増幅器のスペック値としているが、電力増幅器の一般的な指標である、効率、歪、利得をスペック値としてシミュレーションすることも可能である。 The circuit simulator of this embodiment is an example of the present invention, and its configuration and operation can be changed in a timely manner. For example, in the present embodiment, only the output power is used as the specification value of the power amplifier, but it is also possible to simulate the efficiency, distortion, and gain, which are general indexes of the power amplifier, as the specification value.
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態の回路シミュレータのフローチャートである。なお、本実施形態の回路シミュレータの主要部の構成は、図1と同様である。(Second Embodiment)
FIG. 4 is a flowchart of the circuit simulator according to the second embodiment of the present invention. In addition, the structure of the principal part of the circuit simulator of this embodiment is the same as that of FIG.
図4に示すように、初期条件入力部1は、シミュレーションの対象となるトランジスタのモデルパラメータおよび信頼性寿命情報を入力するためのトランジスタ入力部11からなり、トランジスタ情報をシミュレーション部3に供給する。
As shown in FIG. 4, the initial
目標スペック入力部2は、電力増幅器のスペック値を入力するための目標スペック入力部12からなり、そのスペック値をシミュレーション部3に供給する。
The target
シミュレーション部3は、動作電圧入力部13、出力電力を計算する出力電力シミュレーション部14、負荷線上の基板電流(図5および図6参照)を計算する基板電流シミュレーション部18、および、負荷線上の基板電流から寿命(信頼性時間)を計算する寿命シミュレーション部19からなり、出力電力と寿命の計算結果を表示部4に供給する。
The
表示部4は、出力電力と寿命の計算結果を負荷インピーダンス上に表示する表示部16からなり、その表示結果を判定部5に供給する。
The
判定部5は、寿命を満たした負荷インピーダンス内で、目標出力電力値が得られているかを判定する判定部17からなり、目標出力電力値が得られていれば、その目標出力電力値および負荷インピーダンスの値をシミュレーションの使用者に提示する。目標出力電力値が得られない場合は、目標スペック入力部12に戻り、目標出力電力値の再設定、並びに、動作電圧の再設定を行う。
The
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
本出願は、2008年1月24日に出願された日本出願特願2008−013616を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2008-016616 for which it applied on January 24, 2008, and takes in those the indications of all here.
Claims (2)
前記トランジスタ入力部から供給されたトランジスタのモデルパラメータおよび信頼性寿命情報を参照して、負荷インピーダンスを用いて出力電力を計算する出力電力シミュレーション部と、
前記トランジスタのモデルパラメータおよび信頼性寿命情報を参照して、負荷インピーダンス上の基板電流を用いて寿命を計算する寿命シミュレーション部と、
前記出力電力シミュレーション部から供給された出力電力の等高線図と前記寿命シミュレーション部から供給された寿命を満たす領域を、負荷インピーダンス上に表示する表示部と、
前記表示部で負荷インピーダンス上に表示された出力電力と寿命を参照して、所望の負荷インピーダンスを抽出する負荷インピーダンス抽出部と、を有することを特徴とする回路シミュレータ。 A transistor input for inputting transistor model parameters and reliability lifetime information;
An output power simulation unit that calculates output power using load impedance with reference to model parameters and reliability lifetime information of the transistor supplied from the transistor input unit;
A lifetime simulation unit that calculates the lifetime using the substrate current on the load impedance with reference to the model parameters and reliability lifetime information of the transistor;
A display unit that displays on the load impedance a region that satisfies the contours of the output power supplied from the output power simulation unit and the life supplied from the life simulation unit
A circuit simulator comprising: a load impedance extraction unit that extracts a desired load impedance by referring to the output power and life displayed on the load impedance in the display unit.
前記トランジスタ入力ステップで入力されたトランジスタのモデルパラメータおよび信頼性寿命情報を参照して、負荷インピーダンスを用いて出力電力を計算する出力電力シミュレーションステップと、
前記トランジスタのモデルパラメータおよび信頼性寿命情報を参照して、負荷インピーダンス上の基板電流を用いて寿命を計算する寿命シミュレーションステップと、
前記出力電力シミュレーションステップで計算された出力電力の等高線図と前記寿命シミュレーションステップで計算された寿命を満たす領域を、負荷インピーダンス上に表示する表示ステップと、
前記表示ステップで負荷インピーダンス上に表示された出力電力と寿命を参照して、所望の負荷インピーダンスを抽出する負荷インピーダンス抽出ステップと、を有することを特徴とする回路シミュレーション方法。 A transistor input step for inputting transistor model parameters and reliability lifetime information;
An output power simulation step of calculating output power using load impedance with reference to the transistor model parameters and reliability lifetime information input in the transistor input step;
A lifetime simulation step of calculating a lifetime using a substrate current on a load impedance with reference to the model parameters and reliability lifetime information of the transistor;
A display step of displaying on the load impedance a region that satisfies the contour of the output power calculated in the output power simulation step and the life calculated in the life simulation step;
A circuit simulation method comprising: a load impedance extraction step of extracting a desired load impedance by referring to the output power and life displayed on the load impedance in the display step.
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