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板级模拟电路仿真收敛性技术术究

胡国成  
【摘要】:在故障诊断领域,故障电路的仿真结果可用于构造电路的故障字典。然而,在电路仿真,尤其是故障电路仿真过程中往往存在仿真不收敛现象。 本文简要介绍了电路仿真收敛性的相关理论,重点分析了板级模拟电路直流分析和瞬态分析的仿真收敛性问题,选取SPICE仿真器作为研究对象,针对导致仿真收敛性问题原因的不同提出了相应的解决方案。 电路的仿真收敛性主要受电路拓扑、元器件模型和仿真器选项设置三个因素的影响。传统的研究思路通常是直接修改电路仿真算法,本文通过改进和优化现有电路仿真算法的配置,综合调节上述三个仿真收敛性因素,提高了电路仿真的收敛性。 电路拓扑错误主要影响电路方程组的自动生成,本文通过构建电路拓扑故障库的方式来进行电路拓扑错误的排查;元器件模型主要影响电路方程组的规模,本文通过采用XSPICE数字元器件编码模型拟合目标模型功能的方式来实现元器件简化模型的构造,从而降低了电路方程组的规模和数值求解难度;仿真器选项设置主要影响电路方程组的数值求解算法和精度,本文采用免疫算法来实现仿真器选项设置的优化组合,从而通过控制仿真算法来提高电路仿真的收敛性。 在电路仿真收敛性技术研究和实际工程实践领域,本课题研究具有一定的理论价值和指导作用。


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