收敛问题的本质及解决办法

haidaowang

在大家用软件仿真的时候总会碰到不收敛这个问题...
, m9 F" @3 r- z) r; a* K这个问题.有时候解决起来很麻烦...有的情况下根本没办法解决...
# w2 m' o; x$ O& Y# b3 W今天看到这篇文章,我就把它转下给大家共享下...
  M/ X6 g$ m& I) `% k1 a5 k4 UHE HE...下面是以HSPICE为例.其实也是和别的SPICE内核的软件一样...
, q0 ~8 g# ^3 [* w希望对大家有帮助...
用hspice仿真电路，不收敛怎么办？                              
, ?, m" p2 ^& t9 q! g+ wHspice仿真电路不收敛，说白了就是就是计算机解矩阵解不出来了。
3 |4 {3 t# K/ P2 I不收敛的原因可能有三个方面造成
$ h3 j3 |( S' W* T（1）.hspice的计算上面.以上换算法，换options都是根据这一点来的。一般说来，这样的情况占绝大多数
（2）.Model的问题。比如产生负的电导,或者模型不连续性造成。
/ j2 w0 s2 F- q" N. E: s$ m（3）.电路本身问题
! F8 r" J, ~. O: b) |6 I7 L) o 比如网表不完整,有悬空点;反馈不正确(不一定都不收敛,hspice的parser  部分对这种情况只给warning,不给error message)等等。电路本身的问题属于设计上的了，具体只能自己分析。对于hspice运行通过，功能性能都过的去，一般多运行些corner  情况， worstcase情况或者做 MonteCaro分析，有问题的话应该可以抓出，没问题的话，流片后出问题概率也不大
# B6 M1 j0 m8 E4 F5 W( W  A; Z7 {0 T解决的办法可以通过以下各种手段.
0 j9 @* r2 l3 a0 m! u8 O7 M( m(1).换个算法
      hspice提供两种基本算法,Gear和Trap.学过数值分析的应该明白这两种解方程的方法。默认值是Trap,遇到不收敛问题一般先换个算法看看,更改为Gear.方法是加一个:
2 c: Y1 k9 T' h' b# _8 L- i4 h0 U.options method="gear"
+ j" H5 N, z8 R/ F9 w6 p      不过这个换算法能解决的情况不是很多。假如画出解方程的那个图形来看，是需要恰好避开那个不收敛的点才能解决。因此有一定凑巧性。
5 O' |* Z- X  z9 r' l: L(2.)改变tolerance.
      计算机解方程时，都是设定一个容忍度。这个容忍度可以是叠代次数，可以是精确度，可以是计算时间，而且还可能和accuracy配合起来，有大概20个tolerance可以更改。根据不同的需要，看一下需要改哪个。hspice有个附带的options table,非常好用。
(3).改变步长
3 l! [. ^. H. A+ ?# r; b$ a      相信大家看到的最多的是intenal timestep too small这个提示。内部时钟间隔太小。这个timestep不是所设定的分析step,不过那个step也是timestep的一个因子.影响timestep的因此很多，有12个之多。(比如数值变换平缓时,timestep自动取的大些以增快仿真时间)更改timestep的方法也可以查上述options列表.
(4).改变初始条件
      用.ic设定。方程解不出来，就改变一下条件。使用得当一般不会影响结果.
(5).在一些节点加很大的电阻（不影响电路性能），来改变节点方程。这种方法不会影响电路的模拟结果。
2 y% J! W' w- X$ V- X! C. `- D(6).在.option 语句中加入改善收敛的语句。比如对收敛精度降低迭代次数加大等。其中的参数有RELVDC，RELH,CONVERGE,DCON等。
. M3 h4 Z6 s# r. L, f% k3 f       在hSPICE的手册里有很多改善的措施，可以看DC or AC中CONVERGENCE那部分。HSPICE在模拟的速度，精度，收敛性三方面进行折衷。
. l+ N6 L5 y" T/ l       其中常用的是： 对每个节点都加一个很大的电阻或电容。
        .OPTION   GSHUNT="1E-11"  CSHUNT="1E-11"
等。 但这会降低模拟精度。
(7). 改变电源的波形。在电路起动时让恒流源缓慢上升。在HSPICE中也有这样的OPTION,不过你可以自己来改。在不影响电路的情况下这种方法对收敛的改善最好。
' I# J8 e) Z% ^7 U7 G(8).改变电路
      去掉或者替换一些没什么用的部分。可以加个非常小的电阻比如1u欧姆(等于加了个节点，方程维数多了一个)。
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yin123

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