fiji t der ! :Jei terenwicklung der Mikroelektronik gewinnt die Simulation integrierter Schaltungen auf dem Rechner zuneh mend an Bedeutung. ; :Jahrend fur Schal tungen mit einigen hun dert Transistoren nach wie vor die klassischen Netzwerkana lyseverfahren eingesetzt werden, wurden seit etwa zehn Jah ren neue Verfahren entwickelt, die eine Simulation groBer Schaltungen mit einigen tausend Transistoren gestatten. Die se neuen Verfahren und die damit entwickelten Simulations programme wurden groBtenteils in englischsprachigen Fachar tikeln beschrieben. Das vorlie~ende Buch ist ein Versuch, neben den klassi3chen Verfahren auch die neuen Verfahren der Timing-, Mixed-Mode-, Swi tch-JJevel-Logik-Simulation und der 'llaveform-Relaxation in einheitlicher Form darzustellen. Da sich bei einigen der neuen Verfahren erst in der Praxis erweisen muB, ob sie den Anforderungen bezuglich Simulationsgeschwindigkeit und -ge nauigkei t genugen, wurde \'eniger , ,'lert auf die Darstellung implementierungsspezifischer Details gelegt, als vielmehr auf die Darstellung der zugrundeliegenden Prinzipien. Entstanden ist dieses Buch aus einer Vorlesung, die ich an der Universitat Kaiserslautern halte. Der vorliegende Band ist jedoch nicht nur als Lehrbuch, sondern auch als Hilfe fur den praktischen Einsatz von Simulationsprogrammen ge dacht. Zu diesem Zweck wurden Hinweise aufgenommen, wie 3chwie rickeiten behoben werden konnen, die erfahrungsgemaB bei der Amvendung von 3imulationsprogrammen auftreten. Neben den deutschen Bezeichnungen wird die englische Terminologie auf gefUhrt, urn zusammen mit zahlreichen Literaturverweisen den Zugang zu weiterfuhrender Literatur Zu erleichtern. Beweise von Satzen 1Ilerden nur dann gebracht, wenn die Beweisfuhrung VI das Verstandnis des beschriebenen Sachverhalts unterstutzt; andernfalls wird auf entsprechende Literaturstellen verw- sen.
Inhaltsverzeichnis
1 Überblick über den Entwurf integrierter Schaltungen. - 1. 1 Entwicklung der Technologie und Schaltungstechnik. - 1. 2 Entwurfsverfahren. - 1. 3 Entwurfsunterstützung durch Rechnerprogramme. - 2 Leistungsumfang von Netzwerkanalyseprogrammen. - 2. 1 Analysearten. - 2. 2 Aufbau eines Netzwerkanalyseprogramms. - 2. 3 Zusammenstellung einiger Netzwerkanalyseprogramme. - 2. 4 Simulationsbeispiele. - 3 Modellierung elektrischer Bauelemente. - 3. 1 Modelle für Grundelemente. - 3. 2 Modelle für Dioden. - 3. 3 Modelle für Bipolartransistoren. - 3. 4 Modelle für MOS Feldeffekttransistoren. - 3. 5 Makromodellierung. - 4 Netzwerkgraph und topologische Matrizen. - 4. 1 Grundlegende Definitionen. - 4. 2 Topologische Matrizen. - 4. 3 Generieren der topologischen Matrizen auf dem Rechner. - 5 Anwendung der topologischen Matrizen zur Formulierung der Netzwerkgleichungen für lineare resistive Netzwerke. - 5. 1 Knotenanalyse. - 5. 2 Modifizierte Knotenanalyse. - 5. 3 Maschenanalyse. - 5. 4 Schleifenanalyse. - 5. 5 Schnittmengenanalyse. - 5. 6 Gemischte Analyse. - 5. 7 Sparse Tableau Analyse. - 6 Gleichungsformulierung für die Wechselstromanalyse. - 7 Auflösung linearer Gleichungssysteme. - 7. 1 Gleichungsauflösung durch Variablen Elimination. - 7. 2 Sparse Matrix Algorithmen. - 8 Analyse nichtlinearer resistiver Netzwerke. - 8. 1 Knotengleichungen nichtlinearer resistiver Netzwerke. - 8. 2 Fixpunkt Iteration und Newton Algorithmus. - 8. 3 Linearisierung der Netzwerkgleichungen mit dem Newton Algorithmus. - 8. 4 Hinweise zur praktischen Anwendung des Newton Algorithmus. - 8. 5 Weitere Verfahren. - 9 Formulierung der Netzwerkgleichungen für dynamische Netzwerke. - 9. 1 Formulierung von Algebro-Differentialgleichungen. - 9. 2 Analyse dynamischer Netzwerke mit Zustandsgleichungen. - 10 Numerische Integrationder Gleichungen dynamischer Netzwerke. - 10. 1 Lineare Einschritt- und Mehrschrittverfahren. - 10. 2 Diskretisierungsfehler und Konsistenzordnung. - 10. 3 Stabilität. - 10. 4 Steife Differentialgleichungen und steifstabile Verfahren. - 10. 5 Steuerung von Schrittweite und Konsistenzordnung. - 10. 6 Integration von Algebro Differentialgleichungen. - 10. 7 Weitere Verfahren. - 10. 8 Anwendung der Integrationsverfahren auf die Netzwerkelemente. - 11 Techniken zur Simulation sehr großer Netzwerke. - 11. 1 Netzwerkpartitionierung und ihre Anwendung. - 11. 2 Relaxationsverfahren. - 11. 3 Makromodellierung digitalter Schaltungen. - 11. 4 Anwendung des Latenz-Prinzips. - 12 Programme zur Simulation sehr großer Netzwerke. - 12. 1 Circuit Simulation großer Netzwerke. - 12. 2 Timing Simulation. - 12. 3 Mixed Mode Simulation. - 13 Switch Level Logik Simulation. - 13. 1. Verfahren der Switch Level Logik Simulation. - 13. 2 Programme zur Switch Level Logik Simulation. - 13. 3 Simulationsbeispiel. - 14 Waveform Relaxation. - 14. 1 Verfahren und Algorithmen. - 14. 2 Anwendung der Waveform Relaxation bei MOS Schaltungen. - 14. 3 Programme zur Simulation mit der Waveform Relaxation. - 14. 4 Simulationsbeispiel.
