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...
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...
今天看到这篇文章,我就把它转下给大家共享下...
! A$ S" y" U- p" ^9 e* }- U& yHE HE...下面是以HSPICE为例.其实也是和别的SPICE内核的软件一样...
- l% k! I8 Q7 F7 Q9 C0 n希望对大家有帮助...
8 _( F$ D* `) l* J- i! }用hspice仿真电路，不收敛怎么办？                              
Hspice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。
% m0 V& g) _% ]) h2 ^9 Z" y不收敛的原因可能有三个方面造成
5 V% d; T( F; I& p+ u（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。
（3）.电路本身问题
4 m: n2 p6 f& W$ `  g$ H- s 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
0 E( ]0 r% w3 O* Q- I9 C解决的办法可以通过以下各种手段.
/ P9 B/ v+ \4 _4 n* ?: S(1).换个算法
9 s7 p, T8 U+ H7 H* T      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:
.options method="gear"
1 \: {6 \- D. Z      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。
(2.)改变tolerance.
- z+ j8 x# `5 q$ x# n& Z) D      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。
5 x/ [5 E9 z9 `1 ?3 Z2 z(3).改变步长
      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.
% |6 p* ]2 A% U2 R(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。
(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。
       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。
       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"
' \8 W! }- d- q) y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。
(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)。

yin123

收敛问题的本质及解决办法