第三讲-器件模型参数的优化提取
一种PCB的寄生参数提取模型及优化设计
一种PCB的寄生参数提取模型及优化设计倪勇;徐振;陈沉【摘要】为改善印刷电路板线路的电磁干扰性能,提出了一种半桥准谐振变换器印刷电路板寄生参数的提取及优化的方法;该方法主要分析了此类印刷电路板设计中,如何采取合理地进行布局和正确地设置平行线的间距与线宽,隔离噪音敏感的组件,以减少电磁干扰,并通过仿真确保电路的物理结果与原理设计的一致性;仿真结果验证了该分析方法能够有效地降低半桥准谐振变换器印刷电路板上的电磁干扰噪声水平,从而可以缩短设计周期并提高产品的质量.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2010(018)003【总页数】6页(P677-681,684)【关键词】EMI;寄生参数;PCB设计【作者】倪勇;徐振;陈沉【作者单位】浙江工业大学,信息学院,浙江,杭州,310004;浙江机电职业技术学院,电子信息工程系,浙江,杭州,310053;浙江机电职业技术学院,电子信息工程系,浙江,杭州,310053;浙江机电职业技术学院,电子信息工程系,浙江,杭州,310053【正文语种】中文【中图分类】TN972+.10 引言为了进行PCB的EMC优化设计,首先需要得到PCB的电气参数以及印制导线的走线情况,然后才能用寄生参数计算软件建立模型和提取寄生参数[1]。
在建立了精确的电气模型后,使用美国Cadence公司软件包可以计算得到各种电气参数,包括印制导线的电阻、电感、电容矩阵和变压器、电感的杂散参数,并且能把制版、参数提取和EMC仿真等功能集合在一起。
利用Cadence软件的强大的电路辅助设计和寄生参数提取功能可以方便地得到PCB上印制导线的电感、电容以及阻抗矩阵这些寄生参数,然后再利用它的电磁兼容仿真工具对包含这些寄生参数的电路进行仿真,就可以得到在这种PCB布局下的开关电源的噪声情况[2]。
修改布线,可以得到在新的PCB布局下的噪声情况。
在进行多次比较和分析的基础上,能够判断得到对于特定拓扑的变换器的主要电磁干扰源,这样在布线的时候,就可以利用这些结论进行最优布线。
一种新的SPICE BSIM3v3 HCI可靠性模型的建立及参数优化
一种新的SPICE BSIM3v3 HCI可靠性模型的建立及参数优化禹玥昀;林宏;赵同林;狄光智;石艳玲【摘要】研究中提出了用于描述HCI(热载流子注入)效应的MOSFET可靠性模型及其建模方法，在原BSIM3模型源代码中针对7个主要参数，增加了其时间调制因子，优化并拟合其与HCI加压时间( Stress time)的关系式，以宽长比为10μm/0.5μm 5 V的MOSFET为研究对象，在开放的SPICE和BSIM3源代码对模型库文件进行修改，实现了该可靠性模型。
实验表明，该模型的测量曲线与参数提取后的I-V仿真曲线十分吻合，因而适用于预测标准工艺MOS器件在一定工作电压及时间下性能参数的变化，进而评估标准工艺器件的寿命。
%An innovative modeling method is presented for describing BSIM3v3 SPICE reliability model of MOSFET due to hot carrier injection. Seven main parameters associated with HCI are optimized in Original BSIM3v3 source code,and increased their relevant time modulating coefficient which can be acquired seven equations. In this work, 5 V operating voltage nMOSFET with 10 μm gate len gth and 0.5 μm gate width is prepared. The I-V simulation curve after parameters extraction fit the measured results very well,so an accurate new model of MOSFETs reliability model is achieved. Using the BSIM3v3 SPICE reliability model,the typical Idsat,Vth,Idlin,Gmax degradation as a func-tion of stress time is plotted( achieved) and the lifetime of MOSFETs can be evaluated.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P1049-1053)【关键词】SPICE模型;BSIM3v3模型;热载流子注入( HCI);可靠性;参数【作者】禹玥昀;林宏;赵同林;狄光智;石艳玲【作者单位】西南林业大学计算机与信息学院，昆明650224;西南林业大学计算机与信息学院，昆明650224;西南林业大学计算机与信息学院，昆明650224;西南林业大学计算机与信息学院，昆明650224;华东师范大学信息科技与技术学院，上海200062【正文语种】中文【中图分类】TN304.02VLSI工艺技术向纳米量级不断推进,MOS器件的沟道长度、结深和栅氧厚度等参数等比例缩小,而在I/O等电路中,电源电压未能等比例缩小将给MOSFET带来更为严重的HCI效应。
薄膜体声波谐振器性能模型参数的提取方法
为 了 实 现 滤 波 器 和 双 工 器 在 ＧＨｚ频 段 的 微 型 化，薄 膜 体 声 波 谐 振 器 （ＦＢＡＲ）已 成 为 一 种 很 重 要 的 技 术 。 ［１］ 近几年来，这些器件的尺寸在不断缩小，例如体声波（ＢＡＷ）双工器的尺寸从５．０ ｍｍ×５．０ ｍｍ 减 小 到 ２．０ ｍｍ×２．５ ｍｍ［２３］。与此同时，它们需要拥有更陡峭的 滤 波 边 带 以 及 更 低 的 插 入 损 耗。 这 就 意 味 着，构 成 这些 ＢＡＷ 器件的 ＦＢＡＲ，在其有效机电耦合系数 （犽２ ｅｆｆ）以 及 品 质 因 数 （犙）这 两 个 方 面 需 要 有 很 好 的 表 现。 然 而，在使用 ＦＢＡＲ 的一维模型（ＭＢＶＤ 电路模型 和 ［４］ Ｍａｓｏｎ电 路 模 型［５］）来 设 计 ＢＡＷ 滤 波 器 时，均 没 有 考 虑 ＦＢＡＲ 形状和面积对于犽２ ｅｆｆ和 犙 值的影响。使用有限元（ＦＥＭ）方法建立的 ＦＢＡＲ 三维模型 虽 ［６］ 然考虑了这些 影响，但这样的方法不利于 ＢＡＷ 滤波器的快速参数化设计 。 ［７］ 文献［８］实测 不 同 形 状 因 子 犃／狆 （面 积 与 周 长 之比）的 ＦＢＡＲ，发现形状因子会影响 ＦＢＡＲ 的有效机电耦合系数与品质因数，通过在 ＦＢＡＲ 电 路模型上 并联 一个电阻与电容来等效这种影响，但 该 文 献 并 未 分 析 ＦＢＡＲ 形 状 因 子 与 其 性 能 的 关 系。文 献 ［９］根 据 ＦＢＡＲ 形状及面 积 影 响其性能的机理：ＦＢＡＲ 边缘区域电 声耦合程度不 佳以 及声能 横向泄漏，给出了 ＦＢＡＲ 性 能模 型。该 ＦＢＡＲ 性能模型包括犽２ ｅｆｆ与其 犃／狆 的关系式，及 犙 值与犃／狆 的关系式。犽２ ｅｆｆ与 犃／狆 的关系式中有一个 待定参数狑ｅｑ（ＦＢＡＲ 边缘区域的等 效 宽 度）。犙ｐ（ＦＢＡＲ 并 联 谐 振 频 率 处 的 犙 值）与 犃／狆 的 关 系 式 中 也 有 一 个待定参数犫（表征 ＦＢＡＲ 横向声能泄漏的因子）。ＦＢＡＲ 的 膜 层 结 构、材 料 及 制 备 工 艺 均 会 影 响 其 性 能 模 型 的 狑ｅｑ和犫，然而文献［９］没有根据这些影响因素建立这两个参数的提取流程，这使得难以 运 用 该 性 能 模 型 来 指 导 ＦＢＡＲ 及 ＢＡＷ 器件的实际设计。本文从 ＦＢＡＲ 形状及面积影响其性能的机理出发，通过对 ＦＢＡＲ 实测及 其 Ｍａｓｏｎ电路模型仿真，提出了一种 ＦＢＡＲ 性能模型参数的 提取 流程，解决了 该性能模 型 在 实 际 运 用 上 的 障 碍。
700V外延LDMOS模型的建立与参数提取
700V外延LDMOS模型的建立与参数提取摘要：本文借助二维数值模拟软件MEDICI对700V外延型LDMOS特性进行分析，对其电流饱和机理做了研究，在此基础上采用宏模型的建模方法，给出LDMOS的等效电路模型。
并用参数提取软件Aurora，提取了相应得参数。
在Cadence下仿真取得了较好的效果。
关键词：LDMOS，饱和栅压，等效电路模型Building model and Extracting parameters of a 700Vextension LDMOS DeviceAbstract: Analyses are made on the 700V extension LDMOS Device by usingtwo-dimensional numerical simulator MEDICI and investing its saturation mechanisms of current. Basing on these facts, we use a sub-circuit model by the concept of macro model. And we extract parameters of it by using parameter extraction software Aurora. Good results are obtained when it is simulated in Cadence.Key words: LDMOS, Saturation voltage of gate, sub-circuit model1 引言高压集成电路目前已被广泛应用于开关电源[1]、电机驱动、工业控制、汽车电子、日常照明、家用电器等领域。
高压集成电路一般由高压和低压器件组成。
高压器件中最为关键的设计就是LDMOS 的设计。
为了能将设计出的LDMOS管用于电路的仿真，建立一个准确的LDMOS的模型就变得尤为关键。
04 第三讲 Spectre、Ultrasim和Spectre-Verilog 仿真介绍
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2.仿真速度设置（speed option）
Speed option可以设置总的公差容忍度tol（tol也可以单独设置）,tol 包括电压、电流等所有的公差容忍度之和。Speed option有八个选项， 分别是speed＝1,2,3,4,5,6,7,8。其对tol分别是 0.0001 ,0.001,0.0025,0.005,0.02,0.02,0.04,0.07,精度依次降低。通 常,如果精度要求不是很高,可以采用默认设置,而无需设置这一项。注 意：精度设置的越高,相应的速度越低。
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gnd
vdc idc vpulse vpwl vsin
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元器件symbol视图
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模拟仿真的设置(重点)
Composerschamatic界面中 的Tools → Analog Environment项可 以打开Analog Design Environment 窗口， 如右图所示。
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Analog Design Simulation菜单介绍
Session菜单
Schematic Window Save State Load State Options Reset Quit
回到电路图
保存当前 所设定的 模拟所用 到的各种 参数
加载已 经保存 的状态
一些显 示选项 的设置
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1．仿真模式设置（Simulation Mode）
Simulation Mode中有6种模式，分别为Digital Fast （DF）、Digital Accurate(DA)、Mixed Signal（MS）、 Analog Multi Rate (amr)、Analog（A）和SPICE（S）。 六种模式的精度依次升高，但是仿真速度依次降低。每种 模式所利用的仿真模型也不完全相同，各种模式有相应的 应用。下面将详细介绍每种模式的应用、使用的模型以及 仿真的目标精度。
FPGA第三讲——产生PWM、SPWM波(课堂PPT)
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系统的工作过程： 采用50M时钟脉冲信号作为PWM生成器的时钟信号。首先 CPU计 算出所需要输出 PWM 的频率，初始相位和占空比信息，通过数据线向FPGA 内部寄 存器写入以上信息，并通过外部启动信号控制PWM的启动。
❖ #include <stdio.h>
❖ #include "math.h"
❖ main()
❖ {int i;float s;
❖ for(i=0;i<1024;i++)
❖ { s = sin(atan(1)*8*i/1024);
❖
printf("%d : %d;\n",i,(int)((s+1)*1023/2));
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宏功能模块与IP应用 Altera提供多种方法来获取Altera Megafunction Partners Program(AMPP™)和 MegaCore®宏功能模块，这些函数经严格的测试和优化，可以在Altera特定器件 结构中发挥出最佳性能。可以使用这些知识产权的参数化模块减少设计和测试的 时间。MegaCore和AMPP宏功能模块包括应用于通信、数字信号处理(DSP)、 PCI和其它总线界面，以及存储器控制器中的宏功能模块。
❖}
❖}
❖ 把上述程序编译成程序后，可在 DOS 命令行下执行命令：
❖ romgen > sin_rom.mif;
❖ 将生成 sin_rom.mif 文件， 再加上.mif 文件的头部说明即可。 romgen 假设是编译后的程 序名。
Hspice语言学习总结
HSpice语言学习总结第一讲：《SPICE》概述（1）元器件模型构成器件模型的方法有两种：◆行为级模型—“黑匣子”模型例如IBIS模型和S参数,最新的是Verilog－AMS模型和VHDL-AMS模型精度较差，一致性不能保证，受测试技术和精度的影响。
一般应用到高频、非线性、大功率等大型电路设计◆等级(LEVEL)模型例如Hspice便是利用这种模型精度较高一般应用于中小型电路的IC设计（2）LEVEL模型②LEVEL1—LEVEL3：线性模型或低阶模型，可直接进行计算或估算。
②流片工厂提供的模型，如Level 49和Mos 9、EKV 等，无法直接进行计算或估算，需要用电路仿真软件进行仿真，以便得到精确的结果。
如Hspice③Hspice提取模型，是利用提取元件库的形式.lib,元件库一般由工厂提供（3）集成电路特征线宽微米：Micrometer: >1.0um亚微米：0.8um 0.6um深亚微米：0.5um 0.35um 0.25um超深亚微：0.25um 0.18um 0.13um纳米：0.09um (90nm) 0.07um (70nm)Moor 定律：每一代（3年）硅芯片上的集成密度翻两番。
加工工艺的特征线宽每代以30%的速度缩小。
（4）Hspice的使用流程（5）Hspice网表输入格式----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 第二讲HSPICE网表的语法（1）文件名格式：●工具的多少：Cadence>>Hspice●精度：一般Hspice>Cadence●适用对象：Cadence 用于RF设计较好，Hspice更适合模拟IC设计●目前应用建议：用Cadence布线布图以及版图设计，Hspice仿真（1.0）后缀名：.sp。
第二讲-PSpice中的器件模型和模型参数
PSpice中的模型和模型参数库一．PSpice中的模型参数库二．模型描述格式半导体器件模型描述格式子电路模型描述格式三．以已有模型为基础新建模型描述四．为实际元器件提取模型参数、建立模型描述3．模型类别（按照建模方式划分）(1) 元器件物理模型(2) 子电路宏模型(3) 黑匣子宏模型4. 目前研究的问题(1) 提高模型精度。
(2) 建立新器件的模型。
(3) 提高模型参数提取精度。
5．PSpice中的模型参数库(1) PSpice软件数据库中提供有三万多个元器件的模型参数；分别存放在一百多个模型参数库文件（扩展名为LIB）；一．PSpice中的模型参数库5．PSpice中的模型参数库(1) PSpice软件数据库中提供有三万多个元器件的模型参数；分别存放在一百多个模型参数库文件（扩展名为LIB）；每个模型参数库文件都对应有一个元器件符号库文件(以OLB为扩展名)，存放不同元器件的符号图。
一．PSpice中的模型参数库5．PSpice中的模型参数库(1) PSpice软件数据库中提供有三万多个元器件的模型参数；分别存放在一百多个模型参数库文件（扩展名为LIB）；每个模型参数库文件都对应有一个元器件符号库文件(以OLB为扩展名)，存放不同元器件的符号图。
注意：这两类库文件存放的子目录不相同。
元器件符号库文件所在的路径元器件模型参数库文件所在的路径注意：只有上述库文件中的元器件符号才配置有模型参数一．PSpice中的模型参数库5．PSpice中的模型参数库(1) PSpice软件数据库中提供有三万多个元器件的模型参数；分别存放在一百多个模型参数库文件（扩展名为LIB）；每个模型参数库文件都对应有一个元器件符号库文件(以OLB为扩展名)，存放不同元器件的符号图。
注意：这两类库文件存放的子目录不相同。
(2) 用户绘制电路图时实际调用的是元器件符号库中的元器件符号图。
调用PSpice进行模拟仿真时软件自动从对应的模型参数库中调用相应的模型参数。
第三讲 DPS应用(4、数学模型模拟分析)
一、非线性回归模型
一元非线性回归模型
实例：
先输入数据：行为样本， 列为变量；定义数据块时 要注意一元非线性回归只 允许定义2 列数据：第一 列为自变量，第二列为因 变量。
以测定的某种肉鸡在良好 生长条件下生长过程数据， 建立Logistic 生长方程为 例。
定义数据块(图阴影区)。
一、非线性回归模型
如果拟合效果不好，可选用其它的曲线类型，或 更改参数的初始值后重新拟合，并从中选择一个 较优的模型。
一、非线性回归模型
非线性回归分析
（1）普通非线性模型 例：研究“岱字棉”自播种至齐苗(以80%出苗
为准)期的天数(Y)和日平均土温(X，℃)的关系，
经试验得到数据后欲建非线性经验模型(莫惠栋 984)。 根据有效积温模型，描述自播种至齐苗期 天数和日平均土温相互关系最直观的回归方程的 数学表达形式为：
分析结果可以作出如下解释：
二、数学模型模拟与优化 第1 阶段，灵敏度大于1，这时的边际产量大于平均效应产量，且平均产量
效应是增加的，当肥料投入量达到10 个单位时，平均效应产量达到最高点。
该点的x 值约为10。
第2 阶段，灵敏度小于1 但仍大于0，目标函数在该阶段的终点达到最大值，
而边际效应值下降到0。这时的投入x 约为14。
第3 阶段，灵敏度小于0，目标函数趋于下降，平均效应虽为正值，但边际 效应为负。
二、数学模型模拟与优化
模型优化
所谓数学模型优化，就是寻求在什么条件下，模型的 目标函数达到最大(或最小)，即求函数的极值问题。
生产实践中的所谓优化问题，只要经验模型的目标函 数有明显的表达式，一般可用微分法、变分法、最大 (最小)值原理等方法求解，叫做间接寻优。如果目标 函数表达式过于复杂甚至根本没有明显的表达式，则 用数值方法或“试验最优化”等直接方法求解，叫做 直接寻优。
第03讲 LS法
2 基本算法(9/14)
这就是加
即
权LS公式
ΦLΛLYL ΦLΛLΦL θ
(6)
因此,LS解即为求解上述正则方程. 当LLLL可逆时,即信号充分丰富时,则可求得的如下
加权LS估计
θ WLS
(Φ τL Λ L Φ L
)1
Φ
τ L
Λ
L
YL
(7)
上面讨论的是极小值得必要条件，其充分条件为： 即指标函数的2阶偏导矩阵为正定（偏导大于零）。
本讲主要讲授: 回归模型表述 LS法的基本原理和算法, LS估计的数值计算, LS法的应用例子,及其 LS估计值的统计特性分析.
第三讲 LS法(4/4)
1 回归模型表述(1/1)
1 回归模型表述
在讨论LS算法之前,下面先讨论在统计回归与 系统辨识中的回归模型. 静态模型(回归模型) 动态模型(自回归模型)
第三讲 最小二乘法
最小二乘(Least Square,以下 简 称 LS) 法 是 1795 年 高 斯 (Gauss)在星体运动预报研究 工作中提出来的.
第三讲 LS法(1/4)
第三讲 LS法(2/4)
LS法在数学各种分支以及其它应用科学中有广 泛应用,如: 数学 计算数学中的曲线拟合和函数逼近 概率统计中的回归分析与参数估计 非相容(矛盾)方程解理论中的LS解 系统与控制科学 实验建模(系统辨识) 测量理论中的误差分析
LS法的思想是由已知的观测数据对如下准则函 数求取最优解而获得未知参数的估计值
L
J (θ) λk[ y(k)-φτ (k-1)θ]2 k 1
[YL - ΦLθ]τ ΛL[YL - ΦLθ]