Повышение эффективности систем моделирования электронных схем в частотной области

Рассматриваются методы построения математических моделей для автоматизации схемотехнического проектирования, в процессе которого реализуется расчет параметров и структуры схемных связей компонентов разрабатываемого электронного устройства, отображаемого его графической схемой. Отмечается, что среди множества задач схемотехнического проектирования одной из основных следует считать моделирование частотных свойств электронных схем в некотором частотном диапазоне. В пределах этого диапазона выполняется многократный расчет частотных характеристик схемы с целью определения допустимых или оптимальных значений параметров компонентов, используемых в проектируемой электронной схеме. Показывается, что возможны два подхода к решению такой задачи. Первый подход основан на описании моделируемой схемы комплексными матрицами на каждой частоте $f[kf]$ заданного частотного диапазона с предварительным вычислением оператора $s = (0.0, 2*3.14*f[kf])$. Существенным недостатком такого подхода является необходимость формирования математического описания всех компонентов схемы на каждой частоте. Второй подход к решению задачи основан на представлении комплексной матрицы схемы в билинейной форме $W = A + sB$, где $A$ и $B$ — вещественные частотно-независимые матрицы. Показывается, что реализация такого подхода в ряде случаев требует представления уравнений частотно-зависимых компонентов в явной форме, что допустимо только при описании схемы в координатных базисах, для которых предусмотрена такая возможность. Предлагается методика описания моделируемых схем в модифицированном базисе узловых потенциалов, который позволяет использовать как явную, так и неявную форму задания компонентных уравнений. Показывается, что билинейная форма описания схемы на основе модифицированного базиса существенно повышает эффективность расчета частотных характеристик, поскольку на каждой частоте используются неизменные частотно-независимые матрицы компонентов схемы.