基于MOS 管PDE 模型的RF 电路瞬态包络仿真算法分析.PDF

( ) 第 43 卷 　第 1 期 复 旦 学 报 自然科学版 Vol. 43 No. 1 ( ) 2004 年 2 月 Journal of Fudan University Natural Science Feb. 2004 ( ) 　　文章编号 2004 基于 MOS 管 PDE 模型的 RF 电路 瞬态包络仿真算法分析 杨　励 , 谭　俊 , 来金梅 , Omar Wing , 郑增钰 (复旦大学 专用集成电路与系统国家重点实验室 , 上海 　200433) 摘 　要 : 提出了以谐波平衡技术为平台 ,基于 RF 电路中MOS 晶体管 PDE 模型的混合域瞬态包络仿真算法 ,解 决了将MOS 晶体管的 PDE 模型与表征电路系统的 ODE 耦合在一起进行数值求解的问题 ,并以一个功放电路为 例说明了这种仿真技术的有效性. 关键词 : 集成电路设计 ; RF 电路; MOS 晶体管 PDE 模型 ; 瞬态包络仿真 ; 谐波平衡 中图分类号: TN 402 　　 文献标识码 : A 　　 ( ) ( 在集成电路 Integrated Circuit , IC 设计中借助计算机仿真技术对电路进行优化和验证时 ,射频 Radio ) Frequency ,RF 集成电路固有的宽频特性使得传统的瞬态仿真技术已不能胜任. 若利用传统的瞬态仿真 器 ,例如 SPICE ,需要付出昂贵的代价 :庞大的计算量以及很长的计算时间. 瞬态包络仿真算法1 ,2 能够快 速有效地分析各种由模拟调制、数字调制或复合调制 RF 信号驱动的无线电路的瞬态包络变化情况. 它只 需处理信号的低频部分 ,不必像传统的瞬态仿真技术必须处理信号的高频部分 ,能有效节省计算量和计算 时间. 现有包络仿真算法针对 MOS 晶体管的传统模型 ,将晶体管的工作状态人为地分为截止区、弱反型区、 强反型区以及饱和区几个区域 ,破坏了晶体管工作区本身的连续性. 基于表面势的 MOS 晶体管偏微分方 ( ) 3 ,4 ( ) 程 PDE 模型 克服了这个缺点. 由于电路系统本身由一组常微分方程 ODE 表示 , 引入非线性 PDE 模 型后 ,RF 电路变成一个PDEODE 统一系统 ,这给电路的数值求解带来了困难. 本文提出了基于 MOS 晶体 管 PDE 模型的混合域包络仿真算法 ,解决了将 PDE 模型与电路 ODE 耦合在一起进行数值求解的问题. 1 　基于 HB 技术的瞬态包络仿真算法原理 5 ,6 ( ) 瞬态包络仿真算法主要基于两种基本的非线性电路仿真技术 :打靶法