基于Python的模擬電路仿真器

目錄
譯者序
前言
符號表
第1章　緒論　1
1.1　背景　1
1.2　仿真器的發(fā)展　2
1.3　關于本書　2
第2章　數(shù)值方法概述　4
2.1　微分方程：差分方程　4
2.1.1　初值問題　5
2.1.2　歐拉方法　6
2.1.3　梯形方法　6
2.1.4　二階Gear方法　7
2.1.5　總結　7
2.1.6　求解方法：精度和穩(wěn)定性　8
2.2　非線性方程　10
2.3　矩陣方程　11
2.3.1　基于N個未知量的基本矩陣方程　12
2.3.2　矩陣求解器　13
2.4　仿真器選項　18
2.5　本章小結　18
2.6　代碼　18
2.7　練習　19
參考文獻　19
第3章　建模技術　21
3.1　CMOS晶體管模型　21
3.1.1　CMOS晶體管基礎　21
3.1.2　CMOS晶體管的物理特性　22
3.1.3　MOSFET電容建模詳細信息　27
3.1.4　BSIM　28
3.2　雙極晶體管模型　35
3.2.1　一般行為　35
3.2.2　Ebers-Moll模型　36
3.2.3　Gummel-Poon模型　36
3.2.4　高電流模型　37
3.2.5　VBIC模型　38
3.3　考慮的模型選項　38
3.4　使用的晶體管模型　38
3.4.1　CMOS晶體管模型示例一　38
3.4.2　CMOS晶體管模型示例二　39
3.4.3　雙極晶體管模型示例三　39
3.5　本章小結　40
3.6　練習　40
參考文獻　40
第4章　電路仿真器：線性情況　42
4.1　引言　42
4.2　發(fā)展歷史　42
4.3　矩陣方程　43
4.3.1　無源器件　43
4.3.2　交流分析　45
4.3.3　有源器件　49
4.3.4　總結　55
4.4　矩陣的構建：交流分析　55
4.4.1　噪聲分析　60
4.4.2　穩(wěn)定性分析　62
4.4.3　S參數(shù)分析　66
4.4.4　傳遞函數(shù)分析　68
4.4.5　靈敏度分析　69
4.4.6　需要注意的特殊情況　69
4.5　線性電路的直流分析　69
4.6　線性電路的瞬態(tài)分析　70
4.6.1　前向歐拉法　70
4.6.2　后向歐拉法　73
4.6.3　梯形方法　75
4.6.4　二階Gear法　76
4.6.5　剛性電路　78
4.6.6　局部截斷誤差　79
4.6.7　需要注意的特殊情況　81
4.7　需要考慮的仿真器選項　83
4.8　本章小結　84
4.9　代碼　84
4.9.1　代碼4.2　84
4.9.2　代碼4.3　87
4.9.3　代碼4.4　91
4.9.4　代碼4.5　96
4.9.5　代碼4.6　99
4.9.6　代碼4.7　102
4.9.7　代碼4.8　105
4.9.8　代碼4.9　109
4.9.9　代碼4.10　112
4.10　練習　117
參考文獻　117
第5章　電路仿真器：非線性情況　119
5.1　引言　119
5.2　直流非線性仿真　119
5.2.1　求解方法　120
5.2.2　收斂判別準則　134
5.2.3　需要注意的特殊情況　140
5.3　線性化技術　141
5.4　非線性瞬態(tài)仿真　142
5.4.1　固定時間步長　143
5.4.2　可調時間步長　149
5.4.3　收斂問題　155
5.4.4　非線性電容　160
5.4.5　斷點　162
5.4.6　瞬態(tài)精度　162
5.5　周期穩(wěn)態(tài)求解器　163
5.5.1　打靶法　163
5.5.2　諧波平衡法　166
5.5.3　包絡分析　174
5.5.4　微擾技術　175
5.5.5　周期S參數(shù)、傳遞函數(shù)和穩(wěn)定性分析　179
5.5.6　準周期穩(wěn)態(tài)分析　179
5.5.7　特殊電路示例　179
5.5.8　需要注意的特殊情況　183
5.5.9　如何確定精度　183
5.5.10　仿真器選項　184
5.6　本章小結　184
5.7　代碼　185
5.7.1　代碼5.1　185
5.7.2　代碼5.2　189
5.7.3　代碼5.3　194
5.7.4　代碼5.4　209
5.7.5　代碼5.5　214
5.7.6　代碼5.6　220
5.7.7　代碼5.7　225
5.7.8　代碼5.8　230
5.7.9　代碼5.9　235
5.8　練習　241
參考文獻　241
第6章　實際場景中的仿真器　243
6.1　使用新工藝技術時的模型驗證策略　243
6.1.1　直流響應曲線　244
6.1.2　閾值電壓提取　246
6.1.3　過渡頻率表征　247
6.1.4　柵-源和柵-漏電容特性　248
6.1.5　總結　249
6.1.6　錯誤模型行為示例　249
6.1.7　角仿真策略　249
6.1.8　蒙特卡羅仿真　250
6.2　小模塊電路仿真　250
6.2.1　模擬電路仿真策略　251
6.2.2　小型數(shù)字電路仿真策略　252
6.3　大模塊電路仿真　253
6.4　本章小結　254
6.5　練習　254
參考文獻　254
第7章　仿真器背后的數(shù)學　255
7.1　網(wǎng)絡理論　255
7.1.1　稀疏表分析　257
7.1.2　節(jié)點分析　257
7.1.3　修正節(jié)點分析　258
7.2　微分方程的數(shù)值求解技術　259
7.3　牛頓-拉夫森定理　269
7.3.1　任意維度上的基本推導　269
7.3.2　常見難點及其解決辦法　270
7.4　打靶法理論　270
7.5　諧波平衡法理論　272
7.6 矩陣求解器：簡介  273
7.6.1 高斯-若當消元法  273
7.6.2 LU分解  274
7.6.3 迭代矩陣求解器  275
參考文獻  276
附錄A　示例的完整Python代碼  277