CC BY
54
10. Levin J. A., Moore J. A. Dialogue-Games: Meta-Communication Structures for Natural Language Interaction // Cognitive Science. - 1977, Vol.1, №4. - P. 395-420.
11. McBurney P., Eijk R.M., Parsons S., Amgoud L. A Dialogue Game Protocol for Agent Purchase Negotiations// Autonomous Agents and Multi-Agent Systems. - 2003, Vol.7, №3. -
P. 235-273.
12. Rescher N. Dialectics. A Controversy-Oriented Approach to the Theory of Knowledge. -Albany N.Y: State University of New York Press, 1977.
13. Sawamura H., Umeda Y., Meyer R.K. Computational Dialectics for Argument-Based Agents Systems // Proceedings of ICMAS. - 2000. - P. 271-278.
14. Nowakowska M. On a Formal Structure of Dialogue// Dialogue: an Interdisciplinary Approach/ Ed. by M.Dascal. - Amsterdam: Elsevier, 1985. - P. 135-145.
15. Скрипник К.Д. Логические модели диалога. - Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 2001.
16. Walton D.N., Krabbe E.C. W. Commitment in Dialogue: Basic Concepts of Interpersonal Reasoning. - Albany N.Y: State University of New York Press, 1995.
17. Светлов BA. Практическая логика. - СПб: Росток, 2003.
18. . . : . - : , 2004.
19. . . // - .
Серия 2. Информационные процессы и системы. - 1996, №5-6. - С. 3-19.
20. . . . -отношении формальной и неформальной логики. - М.: Эдиториал УРСС, 1998.
21. . ., . .
характеристик агентов: единый подход // Труды 10-й национальной конференции по искусственному интеллекту КИИ-2006 (Обнинск, 25-28 сентября 2006 г.). Т.3. - М.: Физ-матлит, 2006. - С. 916-928.
22. GinsbergM. Multivalued Logics: a Unified Approach to Reasoning in AI // Computer Intelligence. - 1988, Vol. 4. - P. 256-316.
23. FittingM. Bilattices and the Theory of Truth// Journal of Philosophical Logic. - 1989, Vol.19. - P. 225-256.
УДК 621.382
B.B. Денисенко
МЕТОДЫ ДЕКОМПОЗИЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ДЛЯ СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ САПР СБИС
.
(СБИС) используется ряд алгоритмов [1], основанных на различных комбинациях методов релаксации Якоби и Зейделя, методе Ньютона, Пикара и Ньютона, 1-2 -ка по сравнению с программой SPICE при почти линейной зависимости времени решения от размера цепи.
Для дальнейшего увеличения предельной размерности задачи используются методы декомпозиции СБИС на подсхемы, при которой решения для отдельных подсхем сшиваются между собой итерационными методами. Одной из проблем является медленная сходимость или ее отсутствие при сшивании сильносвязанных .
алгоритмы [2], метод обратного обхода графа цепи [3], итерации одновременно током и напряжением [4], - [5] . -
мости часто можно получить, подходящим образом выбрав сшивающий могопо-люсник (СМ) - алгоритмический блок, представленный в виде электрической цепи
с управляющими связями, указывающими направление передачи переменных в .
Известно несколько типов СМ [2, 4, 6-8] с различными свойствами. В настоящей работе предлагается метод синтеза сшивающих многополюсников, который позволяет получить, как уже известные, так и множество новых СМ. Выбор СМ определяется характеристиками сшиваемых подсхем.
Предлагаемые в статье СМ могут быть использованы также для сшивания решений, полученных разнородными программными средствами. Например, если часть задачи моделирования выполнена программой SPICE, а вторая часть - с помощью Simulink, то полученные решения могут быть сшиты предлагаемыми мето.
"Hardware-In-the-Loop" [9,10], когда часть системы моделируется с помощью программы на компьютере, а в качестве второй части используется реально существующая часть системы.
Постановка задачи. Пусть имеется нелинейная динамическая электрическая , , независимыми методами или средствами. После разбиения электрической цепи между ее частями появляются гальванические связи (рис. 1). Каждая связь выполняет двусторонний обмен информацией, носителями которой являются две физические переменные: ток и напряжение. В результате естественного процесса уравновешивания токов и напряжений в каждой ветви, связывающей подсхемы, устанавливается равновесие в виде (рис. 2, a): ii(t) = i2К V1(t ) = V2).
Рис. 1. Разбиение электрической цепи Рис. 2. Замена одной гальванической
Простейший способ сшивания подсхем достигается путем замены одной гальванической связи двумя управляющими, как показано на рисунке (см. рис. 2, Ь). Передача переменных по направлению связей эквивалентна итерационному процессу. Управляемые источники здесь являются повторителями входного сигнала: e2 = ¥у, _/! = І2. Цепи управления показаны на рисунке
( . . 2, Ь) . -
онные связи между подсхемами на “входы” и “выходы” и выполнять анализ каждой из подсхем раздельно, разными программно-аппаратными средствами.
Будем предполагать, что каждая из M подсхем имеет п е (1, N) ветвей, связывающих ее с другими подсхемами, и описывается моделью “черного ящика”, т.е. внутренние переменные подсхемы не участвуют в процессе декомпозиции элек-. (
на части
связи (а) двумя управляющими (b)
или напряжений) х є Я в вектор выходных величин у є К с помощью отображения ¥т : Кп ^ Кп . Замена гальванической связи управляющими позволяет за-
писать уравнение всей электрической цепи в переменных, соответствующих граничным узлам и ветвям подсхем виде:
X = Е(Х), (1)
где X - вектор, составленный из векторов х. Решением уравнения (1) является неподвижная точка X = X* , которая существует, если оператор Р(-) является оператором сжатия [5]. Неподвижная точка может быть найдена итерационным про:
X*+1 = к), к = 0,1,..., (2)
скорость сходимости которого дается неравенством [5]:
-к
„(хk. х*)< -S- p(x>. x0)
где р(у) - расстояние между двумя элементами пространства векторов X; q - положительное число, при котором выполняется равенство
р(г(х) р(х к)) = qp(х, Xк); 0 < q < 1, называется коэффициентом сжатия.
Во многих случаях сильносвязанных цепей условие 0 < q < 1 не выполняется, что приводит к расходимости итерационного процесса. Для обеспечения сходимости в работах [2,4, 6-8] предложено несколько СМ, обеспечивающих различные . , топологических преобразованиях электрических цепей [11-13].
Топологические преобразования. Топологические пр еобразования являются формализованными приемами, позволяющими изменять топологию (структуру) цепи без изменения ее уравнений. Приведенные ниже преобразования справедливы для любых физически реализуемых цепей.
Преобразование управляемого источника тока в управляемый источник
. , . 3. -
( . 3, )
¡ош = Ачп). Нетрудно проверить, что цепь, показанная на рис. 3, Ь, является идеальным управляемым источником тока, воспроизводящим функцию ¡ош = Мт) при условии ,Уои{ ) = го]{}1П)+ Уом, где смысл обозначений понятен из рис. 3.
Іоиі
a)
Рис. 3. Преобразование источника тока (а) в эквивалентную цепь с источником напряжения (Ь)
lout
V,
b)
Рис. 4. Преобразование источника напряжения (а) в эквивалентную цепь с источником тока (Ь)
Преобразование управляемого источника напряжения в цепь с управляемым источником тока. Аналогичные преобразования справедливы для управляемого источника напряжения (см. рис. 4) Управляемый источник тока (см. рис. 4) воспроизводит функциональную зависимость ] = е(п )г0 + ¡ои1. Это преобразование является дуальным по отношению к предыдущему.
Источники нулевого тока и напряжения, отрицательные сопротивления. Все цепи, показанные на рис. 5, эквивалентны короткозамкнутой ветви. Здесь источники тока и напряжения имеют нулевые значения, а отрицательные сопротивления равны положительным по абсолютной величине и поэтому компенсиру-- .
Рис. 5. Цепи, эквивалентные короткозамкнутой ветви , , -, , .
Синтез сшивающих многополюсников. Процесс синтеза СМ состоит из .
Этап 1. Выбор исходной цепи для дальнейших преобразований. В качестве исходной может быть выбрана любая цепь, из представленных в табл. 1.
Этап 2. Использование предложенных выше, а также известных из теории электрических цепей топологических преобразований, таких как дуальное, теорема об эквивалентном генераторе, перенос источников тока через узел электрической цепи и др.
Этап 3. Перенос цепей управления при сохранении эквивалентности уравнений электрического равновесия.
, -вестные схемы сшивающих многополюсников. Выполним ряд преобразований (см. рис. 5): заменим связь между подсхемами эквивалентной цепью с отрицательными сопротивлениями (см. рис. 5, а); между левым выводом этой цепи и резистором включим СМ (см. рис. 2, Ь), а затем источник тока, входящий в состав этого СМ, заменим эквивалентной цепью по рисунку (см. рис. 3, Ь). В результате этих преобразований получим цепь (см. рис. 5,рис. 5 ф. Такая цепь была синтезирована эвристически ранее в работе [6], мы же получили ее путем синтеза. При переходе от цепи (см. рис. 5, с) к цепи (см. рис. 5, ф было выбрано г0 = Я, что, в общем
случае, необязательно, а также отрицательный резистор Я был внесен внутрь правой подсхемы и выполнено следующее преобразование:
е1 = Я(-12)+ VI = я(-( -^2)/я) + VI = ^2.
Используя дуальное топологическое преобразование [12], можно получить СМ, дуальный по отношению к только что полученному (табл. 1, В4). Аналогично
( . 1).
а Ь с d
Рис. 6. Шаги синтеза СМ “с перекрытием”
( . 7, ) ( . . 2, ),
. 7, Ь. , -
, . 7,
с. Добавив источник нулевого тока ]0 = 0 (рис. 7, в) и преобразуя его в цепь с источником напряжения (см. рис. 3), получим рис. 7, е. В этой цепи управ, , -му сопротивления (как показано сплошной линией - управляющей связью), поскольку в установившемся режиме потенциалы обоих рассматриваемых узлов одинаковы. Таким образом, приходим к цепи, показанной в табл. 1, С3, ранее полученной в работе [2].
а Ь с d е
Рис. 7. Пример синтеза цепи С3 из табл. 1
Для сравнения синтезированных СМ между собой будем считать, что левая подсхема представлена эквивалентным источником напряжения с внутренним сопротивлением Я1, а правая - с сопротивлением Я2 (в общем случае, сопротивления могут быть комплексными). Тогда для коэффициента сжатия q получим выражения, представленные в табл. 1.
1
Схемы сшивающих многополюсников
С
е1 =-г02 + ^2
q =
е2 = V1 Я1 Я2 - го Я2 Я1 + го
е1 = V2 - Го1г2 , ео = V2 , е2 =
Я1 Я2 - Го||Го1
Я2 Я1 + Го||Го1
q =
\ Те2 Ф
е1 = ^2, /1 = г2 е2 = ^
_Я2 - Го1 Я1
Я2 + Я Я1 + Я + Го1 [2]
./1 = г2 ,
е2 = Гог1 + V1
Я Я Го — Я1 Я1 + Я Я2 + Я Го + Я1Я2
Ф
/1 = г2 , е1 = ^2
/2 = г2 , е2 = V1
q = (Я2 — Го1/Я1 — Го2 ) (Я2 + Го1 )(^?1 + Го2 )
4
е $ J е2
.Го
го2
1
К°1
е1 = ^ + — (2 -е2)
го2
е2 = V1 + (1 - е1)
V +-
о1
Я + г
е2 = +“
о2
“(2 - е2 )
)
_(1 - 1
/1 —
• , ^°2] Л--®)-—'
- +г л
о1
q =
(Я2 - Го1)(^Я1 - Го2) (я2 + Го1)(Я1 + Го2)
Я + Го1 (Я1 - Го2 /я2 - Го1) q (Я2 + Я + Го2 )(Я1 + Я + Го1)
q (Я2 - Го1 /я1 - Го2 )Яо^-Яо2
(Я1 + Яо1 ХЯ 2 + Яо2 )Го1Го2
q
q
2
Г
Яо1 = Я го1 ’ Яо2
Як'
Зависимости q(Яl,Я2) представлены в табл. 2. Здесь ось координат в плане Я1 , - Я2 ; 250 .
Графики построены при следующих значениях параметров элементов: го = го1 = го2 = 2 кОм, Я = 5 Юм для цепей В4, С4, Б4 и Я = 2 кОм для В3, С3, Б3. Для наглядности на графиках срезана часть поверхности q(Яl, Я2) > 1.
Принципиальное отличие цепей в колонках 3-4 от цепей 1-2 состоит в том, что они используют перекрытие подсхем. Вторым отличием между цепями В1-Э1, В2-Б2 и В3-Э3 является количество итерационных параметров го,го1,го2. От их величин зависят значения сопротивлений Я1, Я2, при которых q = 0 и процесс сходится за одну итерацию. Для цепей В1-В4 такими значениями являются 0 и ^ .
Результаты расчета выполнены в линейном приближении и могут быть использованы для качественной оценки сходимости в случае нелинейных динамиче-.
2
Условия устойчивости сшивающих многополюсников
Заключение. Предложен метод синтеза с шивающих многополюсников, который позволяет получить не только известные СМ, но и множество новых цепей с различными свойствами. Приведенные в таблице (см. табл. 1) цепи являются лишь примерами. Общий класс СМ, которые могут быть синтезированы с помощью то, -менения автоматизированных (компьютерных) методов синтеза.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Денисенко В.В. Проблемы схемотехнического моделирования КМОП СБИС // Компоненты и технологии. - 2002, №3. - С. 74-78; продолжение: Компоненты и технологии.-2002, №4. - С. 100-104.
2. Dmitriev-Zdorov V.B., Multicycle Generalization of Relaxation-Based Algorithms for Circuit and System Simulation. - GMD - Forschungzentrum Informationstechnik GmbH, Sankt Augustin, 1997. - 158 p.
3. Chen C.-J., Lee C.-J., Yu J.-L., Yang T.-N. A Backward-Traversing Method for Subcircuit Scheduling of Relaxation-Based Circuit Simulation // First International Conference on Innovative Computing, Information and Control, ICICIC '06, vol. 3, 30-01 Aug. 2006, pp. 157-160.
4. Gander M.J., Ruehli A.E. Solution of large transmission line type circuits using a new optimized waveform relaxation partitioning // 2003 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, vol. 2, 18-22 Aug. 2003, p. 636-641.
5. Канторович Л.В., Акилов ГМ. Функциональный анализ. - М.: Наука, 1977. - 742 с.
6. Circuit Analysis, Simulation and Design. VLSI Circuit Analysis and Simulation. Edited by A.E. Ruehli. - Elseviers Science Publishers B.V., New York, 1987. - 282 p.
7. Wang R., Wing O. Waveform relaxation on tightly coupled systems // IEEE Int. Symp. on Circuits and Systems, 1991, pp. 2280-2283.
8. Liu Y., SteurerM., WoodruffS., Ribeiro P.F. A novel power quality assessment using real time hardware-in-the-loop simulation // 11th International Conference on Harmonics and Quality of Power, 2004, pp. 690-695.
9. Denisenko V.V. Spice-like simulation using real devices instead of their mathematical models // Proc. 1998 Intern. Conf. on Modeling and Simulation of Microsystems, Semiconductors, Sensors and Actuators, Santa Clara, CA, USA, April 6-8, 1998, pp. 257-262.
10. Ren, W., SteurerM., Baldwin T.L. Improve the Stability and the Accuracy of Power Hardware-in-the-Loop Simulation by Selecting Appropriate Interface Algorithms // IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 44, No. 4, 2008, pp. 1286-1294.
11. Денисенко В.В. Топологическое преобразование источников тока в цепи с источниками напряжения (прямое и дуальное) // Методы и средств аналоговой и цифровой обработки информации. - Таллин: АН ЭССР, 1988. - С. 164-169.
12. . . -
// Электронное моделирование. - 1987, №1. - С. 90-93.
13. . . //
моделирование. - 1988, №3. - С. 22-27.
УДК 658.512.2.011.5
В.В. Лисяк, Н.К. Лисяк
ОБЗОР ЕВРОПЕЙСКИХ производителен программного ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР РЭА
В обзоре рассмотрено программное обеспечение (ПО) в области САПР радиоэлектронной аппаратуры европейских производителей (кроме России), которое имеет хождение в России на 2008 год и информацию о котором можно найти в открытой печати. На рис.1 показаны доли участия основных стран производителей ПО САПР в мировом производстве. Как видно из диаграммы основным производителем ПО являются США, а доля европейских стран вместе с Россией составляет примерно 11%.
Примерное распределение стран основных производителей САПР в области радиоэлектроники по доли их участия в мировом производстве САПР. На диаграмме учтена только область радиоэлектроники. По производству САПР в других областях применения возможно другое распределение.
Несомненным лидером являются США, чей столбик вынуждены ограничить .
Ниже приводится краткий обзор программного обеспечения САПР радиоэлектроники Великобритании, Г ермании, Бельгии, Дании и Г рузии.
Программные продукты САПР РЭА Великобритании
CircuitWorks (Производи тель: Priware Limited, Великобритания) [2].
Программа предназначена для конвертации данных из OrCAD, PCAD, Protel и других программ проектирования электронных схем в трехмерные модели SolidWorks и является двухсторонним транслятором данных в формате IDF между системами проектирования печатных плат и SolidWorks.
Рис. 1. Доли участия стран в мировом производстве САПР РЭА
