基于Python的模擬電路仿真器

定　價：￥99.00

作　者：	[美]邁克爾·薩林
出版社：	機械工業(yè)出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787111762614	出版時間：	2024-10-01	包裝：	平裝-膠訂
開本：	16開	頁數：		字數：

內容簡介

　　本書重點介紹模擬電路仿真器的內部工作原理，并闡述了在開發(fā)過程中出現的各種難題的解決方案，并以Python作為代碼環(huán)境展示算法原理。本書首先概述了數值方法，重點強調了非線性方程及其牛頓-拉夫森算法中的解；其次介紹了建模技術，以及線性情況和非線性情況的電路仿真器；然后討論了實際場景中的仿真器，強調了一些限制因素并提出了對策；最后簡要介紹了仿真器涉及的更深入的數學背景知識。本書提供了大量的示例和練習，使讀者可以更好地理解仿真器的工作原理。

作者簡介

　　| 作者簡介 |邁克爾·薩林（Mikael Sahrling）資深電子工程師，長期致力于開發(fā)用于測試和測量以及通信行業(yè)的高速電氣接口，擁有25年的集成電路開發(fā)經驗，曾在Semtech、Maxim Integrated、Tektronix和IPG Photonics等眾多行業(yè)領先的模擬芯片公司工作，并擔任首席模擬設計工程師。 | 譯者簡介 |張悅，博士，畢業(yè)于法國南巴黎大學，北京航空航天大學集成電路科學與工程學院教授，博士生導師，國家自然科學基金優(yōu)秀青年基金獲得者。王鵬，博士，畢業(yè)于美國加州大學圣迭戈分校，北京航空航天大學集成電路科學與工程學院教授，博士生導師，國家海外高層次人才。胡遠奇，博士，畢業(yè)于英國帝國理工學院，北京航空航天大學集成電路科學與工程學院教授，博士生導師，國家級青年人才。郭繼旺，北京華大九天科技股份有限公司副總經理，北航-華大九天聯合實驗室主任，曾獲得國家教學成果一等獎。

圖書目錄

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參數分析　66
4.4.4　傳遞函數分析　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、傳遞函數和穩(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　仿真器背后的數學　255
7.1　網絡理論　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