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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-26
(45)【発行日】2023-05-09
(54)【発明の名称】回路設計装置および回路設計方法
(51)【国際特許分類】
G06F 30/32 20200101AFI20230427BHJP
G06F 30/31 20200101ALI20230427BHJP
G06F 30/367 20200101ALI20230427BHJP
【ＦＩ】
G06F30/32
G06F30/31
G06F30/367
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2019058982
(22)【出願日】2019-03-26
(65)【公開番号】P2020160754
(43)【公開日】2020-10-01
【審査請求日】2022-02-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(73)【特許権者】
【識別番号】304021417
【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学
(74)【代理人】
【識別番号】110001689
【氏名又は名称】青稜弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】山本 昭夫
(72)【発明者】
【氏名】李 ウェン
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 広生
【審査官】堀井 啓明
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－００５４３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１３７９２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１２２７１８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ３０／００－３０／３９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
従来回路資産より、プリミティブな機能を有する回路単位である回路トポロジを抽出して、その中に含まれる回路部品の配置位置を穴あき箇所とする回路トポロジデータを登録した回路トポロジＤＢと、前記回路トポロジの穴あき箇所に置き換え可能なピンの割り当てに互換性があり機能が同じである各回路部品を登録した回路部品ＤＢと、
ユーザが設計対象回路の要求仕様を入力、及び、回路トポロジ、回路部品、シミュレーション解析法を選択、指示した情報を受付けるユーザインタフェースと、
ユーザが選択、指示した回路トポロジ、回路部品の各情報より前記回路トポロジＤＢ、および前記回路部品ＤＢを検索して、該当する回路トポロジデータ、回路部品データを読み出し、それらのデータより組合せ回路データを生成する組合せ回路生成部と、
前記生成された各組合せ回路のシミュレーションを実行するシミュレーション実行部と、
前記シミュレーション結果と前記要求仕様とを比較して、前記要求仕様を満たす組合せ回路を設計対象の候補回路とする結果比較部と、
を備え、
前記結果比較部は、各組合せ回路のシミュレーション結果と前記要求仕様とを比較して、前記要求仕様を満たし、かつ前記要求仕様に対する余裕度が大きい組合せ回路をユーザが指定した候補回路数だけ選択して、設計対象の候補回路となし、
前記ユーザインタフェースは、前記結果比較部が選択した候補回路とシミュレーション結果をユーザインタフェース上に表示することを特徴とする回路設計装置。
【請求項2】
前記組合せ回路生成部は、読み出された回路トポロジデータに対して、その穴あき箇所に置き換え可能な全ての読み出された回路部品データの組合せにおいて、互いに異なる全ての組合せ通りに従って、全ての組合せ回路データを生成することを特徴とする請求項１に記載の回路設計装置。
【請求項3】
前記回路トポロジＤＢは、各回路トポロジデータを、識別ＩＤ、名称、及び回路が穴あき箇所の回路部品が接続されていないネットリスト形式、または伝達関数形式のデータにより構成して登録していることを特徴とする請求項１に記載の回路設計装置。
【請求項4】
前記回路部品ＤＢは、各回路部品データを、識別ＩＤ、名称、及び回路部品がネットリスト形式、または伝達関数形式のデータにより構成して登録していることを特徴とする請求項１に記載の回路設計装置。
【請求項5】
前記ユーザインタフェースが、設計対象回路が複数段数の回路トポロジで構成される場合に、設計対象回路の要求仕様と、各段の回路仕様に分けてユーザ入力を受付け、及び各段の回路トポロジ、回路部品を選択、指示する画面構成を表示して、ユーザの選択、指示入力を受付け、候補回路生成部が各段の回路トポロジ対応に複数個生成され、
各段対応の候補回路生成部の中の組合せ回路生成部が、ユーザが選択、指示した各段の回路トポロジ、回路部品の各データより各段の組合せ回路データを生成し、
各段対応の候補回路生成部の中のシミュレーション実行部が、各段対応に生成された各組合せ回路のシミュレーションを実行し、
各段対応の候補回路生成部の中の結果比較部が、各段対応に実行されたシミュレーション結果と各段の回路仕様とを比較して、前記回路仕様を満たす各段対応の組合せ回路を設計対象の各段の候補回路として出力し、
前記各候補回路生成部から出力された各段の候補回路を入力して、多段組合せ回路を生成する多段組合せ回路生成部と、
前記生成された各多段組合せ回路のシミュレーションを実行し、前記各多段組合せ回路のシミュレーション結果と前記要求仕様とを比較して、前記要求仕様を満たす多段組合せ回路を設計対象の候補回路とする演算部と、を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の回路設計装置。
【請求項6】
前記ユーザインタフェースが、設計対象回路が複数段数の回路トポロジで構成される場合に、設計対象回路の要求仕様と、各段の回路仕様に分けてユーザ入力を受付け、及び各段の回路トポロジ、回路部品を選択、指示する画面構成を表示して、ユーザの選択、指示入力を受付け、各段の回路トポロジ、回路部品の選択データより各段の候補回路を生成する単一の候補回路生成部が生成され、
前記候補回路生成部の中の組合せ回路生成部が、ユーザが選択、指示した各段の回路トポロジ、回路部品の各データより各段の組合せ回路データを生成し、
前記候補回路生成部の中のシミュレーション実行部が、前記生成された各段の各組合せ回路のシミュレーションを実行し、
前記候補回路生成部の中の結果比較部が、各段の各組合せ回路のシミュレーション結果と前記各段の回路仕様とを比較して、前記各段の回路仕様を満たす組合せ回路を設計対象の各段の候補回路として出力し、
前記候補回路生成部から出力された各段の候補回路を入力して、多段組合せ回路を生成する多段組合せ回路生成部と、
前記生成された各多段組合せ回路のシミュレーションを実行し、前記各多段組合せ回路のシミュレーション結果と前記要求仕様とを比較して、前記要求仕様を満たす多段組合せ回路を設計対象の候補回路とする演算部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の回路設計装置。
【請求項7】
従来回路資産より、プリミティブな機能を有する回路単位である回路トポロジを抽出して、その中に含まれる回路部品の配置位置を穴あき箇所とする回路トポロジデータを登録した回路トポロジＤＢと、及び前記回路トポロジの穴あき箇所に置き換え可能なピンの割り当てに互換性があり機能が同じである各回路部品を登録した回路部品ＤＢとを備え、
ユーザにユーザインタフェースを提示して、ユーザから設計対象回路の要求仕様の入力、及び、回路トポロジ、回路部品、シミュレーション解析法を選択、指示する情報を受付ける工程と、
ユーザが選択、指示した回路トポロジ、回路部品の各情報より前記回路トポロジＤＢ、および前記回路部品ＤＢを検索して、該当する回路トポロジデータ、回路部品データを読み出し、それらのデータより組合せ可能な全ての組合せ回路データを生成する工程と、
前記生成された各組合せ回路のシミュレーションを実行する工程と、
前記シミュレーション結果と前記要求仕様とを比較して、前記要求仕様を満たす組合せ回路を設計対象の候補回路とする工程と、
を有し、
前記要求仕様を満たす組合せ回路を設計対象の候補回路とする工程は、各組合せ回路のシミュレーション結果と前記要求仕様とを比較して、前記要求仕様を満たし、かつ前記要求仕様に対する余裕度が大きい組合せ回路をユーザが指定した候補回路数だけ選択して、設計対象の候補回路とする工程であり、
前記選択した候補回路とシミュレーション結果をユーザインタフェース上に表示する工程を更に有することを特徴とする回路設計方法。
【請求項8】
ユーザインタフェースが、設計対象回路が複数段数の回路トポロジで構成される場合に、設計対象回路の要求仕様と、各段の回路仕様に分けてユーザ入力を受付け、及び各段の回路トポロジ、回路部品を選択、指示する画面構成を表示して、ユーザの選択、指示入力を受付ける工程と、候補回路生成部を各段の回路トポロジ対応に複数個生成する工程と、
各段対応の候補回路生成部の中の組合せ回路生成部が、ユーザが選択、指示した各段の回路トポロジ、回路部品の各データより各段の組合せ回路データを生成する工程と、
各段対応の候補回路生成部の中のシミュレーション実行部が、各段対応に生成された各組合せ回路のシミュレーションを実行する工程と、
各段対応の候補回路生成部の中の結果比較部が、各段対応に実行されたシミュレーション結果と各段の回路仕様とを比較して、前記回路仕様を満たす各段対応の組合せ回路を設計対象の各段の候補回路として出力する工程と、
多段組合せ回路生成部が、前記各候補回路生成部から出力された各段の候補回路を入力して、多段組合せ回路を生成する工程と、
演算部が、前記生成された各多段組合せ回路のシミュレーションを実行し、前記各多段組合せ回路のシミュレーション結果と前記要求仕様とを比較して、前記要求仕様を満たす多段組合せ回路を設計対象の候補回路とする工程と、
を更に有することを特徴とする請求項７に記載の回路設計方法。
【請求項9】
ユーザインタフェースが、設計対象回路が複数段数の回路トポロジで構成される場合に、設計対象回路の要求仕様と、各段の回路仕様に分けてユーザ入力を受付け、及び各段の回路トポロジ、回路部品を選択、指示する画面構成を表示して、ユーザの選択、指示入力を受付ける工程と、各段の回路トポロジ、回路部品の選択データより各段の候補回路を生成する単一の候補回路生成部を生成する工程と、
前記候補回路生成部の中の組合せ回路生成部が、ユーザが選択、指示した各段の回路トポロジ、回路部品の各データより各段の組合せ回路データを生成する工程と、
前記候補回路生成部の中のシミュレーション実行部が、前記生成された各段の各組合せ回路のシミュレーションを実行する工程と、
前記候補回路生成部の中の結果比較部が、各段の各組合せ回路のシミュレーション結果と前記各段の回路仕様とを比較して、前記各段の回路仕様を満たす組合せ回路を設計対象の各段の候補回路として出力する工程と、
多段組合せ回路生成部が、前記候補回路生成部から出力された各段の候補回路を入力して、多段組合せ回路を生成する工程と、
演算部が、前記生成された各多段組合せ回路のシミュレーションを実行し、前記各多段組合せ回路のシミュレーション結果と前記要求仕様とを比較して、前記要求仕様を満たす多段組合せ回路を設計対象の候補回路とする工程と、
を更に有することを特徴とする請求項７に記載の回路設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、既存の回路資産を効率的にデータベース化し、回路を高効率に設計する回路設計装置及びそれを用いた回路設計方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、マスカスタマイゼーション対応による多品種化と製品サイクルの短期化に伴い、回路設計・検証の短ＴＡＴ・高効率化が求められている。一方、回路設計者、特に熟練者の不足により上記ニーズに対応できない場合が発生している。そのため、高度な回路設計支援システムや設計自動化への要求は高まっている。
【0003】
これに対して、特許文献１には、ＣＡＤにより回路設計を行う際に、設計者による回路絞り込み条件の入力を受付け、該回路絞り込み条件に基づいて、設計する回路の回路トポロジを変更する場合の推奨回路を、部品データ及び回路データを格納したデータベース部を検索することで求め、推奨回路一覧をディスプレイに表示する回路設計支援システムが記載されている。
【0004】
また、特許文献２には、二律背反性があるアナログ回路の歩留りと性能とを適切に評価しつつ回路設計を行うアナログ回路の自動設計支援技術が開示されている。その自動設計支援方法は、所定の設計変数について１又は複数の設計変数値セットを生成し、各設計変数値セットについて製造又は環境による変動が想定されるパラメータの複数のパラメータ値セットを生成し、それらの組み合わせ毎に、回路構成について回路シミュレーションを実施させ、当該回路シミュレーション結果として所定の性能項目の性能項目値セットを取得し、各設計変数値セットについてパラメータ値セット毎に、それらの組み合わせについての性能項目値より優れている又は同一である性能項目値を全ての所定の性能項目について有する、当該設計変数値セットとパラメータ値セットとの組み合わせを特定し、当該設計変数値セットについて生成されたパラメータ値セットの数に対する、特定された組み合わせの数の比により歩留り率を算出すると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００９－１２２７１８号公報
【文献】特開２０１１－１８０８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１、２において、設計支援システムによる過去設計資産の活用で設計効率を向上する方法が開示されている。これらの方法は、過去資産を共有するため、回路図や部品性能・コストなどをデータベース化し、設計者がアクセスしやすい方法・ツールとシステムを提供している。
【0007】
一般的に回路をデータベース化する場合、過去資産の回路ごとにデータベースに登録するため、構成が同じでも異なった部品を用いた回路は別回路として登録する必要があり、特に回路規模が大きい場合は登録作業が煩雑になるとともにデータベースも膨大化するという課題がある。
例えば図２０(Ａ)と図２０(Ｂ)はオペアンプを用いた簡単な増幅回路図であって双方とも非反転増幅、反転増幅、非反転増幅の同じ構成であるが、左側の第１段目の非反転増幅の部品はピンの割り当てに互換性があり仕様、機能が同じ部品であるが、メーカーが異なり、種々の性能にも差異があることから異なる部品と判定されて、両回路は別回路として一元的にデータベースに登録される。
例えば図２０(Ａ)と図２０(Ｂ)はオペアンプを用いた簡単な増幅回路図であって双方とも非反転増幅、反転増幅、非反転増幅の同じ構成であるが、左側の第１段目の非反転増幅の部品はピンの割り当てに互換性があり仕様、機能が同じ部品であるが、メーカーが異なり、種々の性能にも差異があることから異なる部品と判定されて、両回路は別回路として一元的にデータベースに登録される。
【0008】
一方、設計者が回路設計を行う場合にデータベースから要求仕様に適合した過去資産の回路を抽出する場合、所望の回路が登録されていない場合は、最適な回路が得られないといった課題がある。例えば、図２０(Ｃ)に示すように入力がシングル入力で出力を差動出力としたいが、データベースに入力がシングルで出力が差動出力の回路が登録されていないなどの場合がこれに相当する。
【0009】
またデータベースが複雑化するほどGUI(Graphical User Interface)上での設計者の操作も煩雑になるといった課題もある。
ここでは課題を簡単に説明するため、単純化した例を示しているが、実際の回路設計においては、これより複雑かつ膨大な量の回路がある。
ここでは課題を簡単に説明するため、単純化した例を示しているが、実際の回路設計においては、これより複雑かつ膨大な量の回路がある。
【0010】
このような複雑かつ膨大な量の回路を使用部品の違いも含めてデータベース化することは大変な作業であり、また新たに設計する回路構成がデータベースに含まれているとは限らないことから設計効率の向上に大きな障害となる。
【0011】
従って、既存の設計資産を活用して設計効率を向上させるためには、回路データベースの効率的な構成方法と、新たな回路設計時にも活用できるデータベースのフレキシビリティ、設計者に使いやすいユーザインタフェース（GUI）が重要である。
【0012】
これに対して、特許文献１及び２の何れにも、設計者に大きな負担をかけることなくデータベースを構築し、新たな設計に際して参考になりそうな既存の資産を効率よく探しだせるようにすることについては配慮されていない。
【0013】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決して、既存の回路資産を高効率に活用できるようにして、与えられた回路要求仕様に対して最適な回路構成案を自動又は半自動生成できるようにし、設計・検証の短ＴＡＴ（Turn Around Time）・高効率化を実現する回路設計装置及びそれを用いた回路設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記課題を解決するために、本発明の回路設計装置の好ましい例では、従来回路資産より、プリミティブな機能を有する回路単位である回路トポロジを抽出して、その中に含まれる回路部品の配置位置を穴あき箇所とする回路トポロジデータを登録した回路トポロジＤＢと、前記回路トポロジの穴あき箇所に置き換え可能なピンの割り当てに互換性があり機能が同じである各回路部品を登録した回路部品ＤＢと、ユーザが設計対象回路の要求仕様を入力、及び、回路トポロジ、回路部品、シミュレーション解析法を選択、指示した情報を受付けるユーザインタフェースと、ユーザが選択、指示した回路トポロジ、回路部品の各情報より前記回路トポロジＤＢ、および前記回路部品ＤＢを検索して、該当する回路トポロジデータ、回路部品データを読み出し、それらのデータより組合せ回路データを生成する組合せ回路生成部と、前記生成された各組合せ回路のシミュレーションを実行するシミュレーション実行部と、前記シミュレーション結果と前記要求仕様とを比較して、前記要求仕様を満たす組合せ回路を設計対象の候補回路とする結果比較部とを備えて構成する。
【0015】
また、上記課題を解決するために本発明の回路設計装置において、前記ユーザインタフェースが、設計対象回路が複数段数の回路トポロジで構成される場合に、設計対象回路の要求仕様と、各段の回路仕様に分けてユーザ入力を受付け、及び各段の回路トポロジ、回路部品を選択、指示する画面構成を表示して、ユーザの選択、指示入力を受付け、候補回路生成部が各段の回路トポロジ対応に複数個生成され、各段対応の候補回路生成部の中の組合せ回路生成部が、ユーザが選択、指示した各段の回路トポロジ、回路部品の各データより各段の組合せ回路データを生成し、各段対応の候補回路生成部の中のシミュレーション実行部が、各段対応に生成された各組合せ回路のシミュレーションを実行し、各段対応の候補回路生成部の中の結果比較部が、各段対応に実行されたシミュレーション結果と各段の回路仕様とを比較して、前記回路仕様を満たす各段対応の組合せ回路を設計対象の各段の候補回路として出力し、前記各候補回路生成部から出力された各段の候補回路を入力して、多段組合せ回路を生成する多段組合せ回路生成部と、前記生成された各多段組合せ回路のシミュレーションを実行し、前記各多段組合せ回路のシミュレーション結果と前記要求仕様とを比較して、前記要求仕様を満たす多段組合せ回路を設計対象の候補回路とする演算部とを更に備えて構成する。
【0016】
また、上記課題を解決するために、本発明の回路設計方法の好ましい例では、従来回路資産より、プリミティブな機能を有する回路単位である回路トポロジを抽出して、その中に含まれる回路部品の配置位置を穴あき箇所とする回路トポロジデータを登録した回路トポロジＤＢと、及び前記回路トポロジの穴あき箇所に置き換え可能なピンの割り当てに互換性があり機能が同じである各回路部品を登録した回路部品ＤＢとを備え、ユーザにユーザインタフェースを提示して、ユーザから設計対象回路の要求仕様の入力、及び、回路トポロジ、回路部品、シミュレーション解析法を選択、指示する情報を受付ける工程と、ユーザが選択、指示した回路トポロジ、回路部品の各情報より前記回路トポロジＤＢ、および前記回路部品ＤＢを検索して、該当する回路トポロジデータ、回路部品データを読み出し、それらのデータより組合せ可能な全ての組合せ回路データを生成する工程と、前記生成された各組合せ回路のシミュレーションを実行する工程と、前記シミュレーション結果と前記要求仕様とを比較して、前記要求仕様を満たす組合せ回路を設計対象の候補回路とする工程とを有するように実施する。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、既存の回路資産を効率的にデータベース化することで、高効率に活用できるようになり、与えられた回路仕様に対して最適な回路構成案を自動・半自動生成でき、設計・検証の短ＴＡＴ・高効率化を実現できる。
【0018】
また、本発明によれば、既存の回路設計資産からＤＢを容易に作成し、ユーザインタフェース上で回路トポロジと回路部品を組み合わせて最適な回路構成案を自動又は半自動で生成するので、設計者の習熟度に拘わらずに最適な回路構成案を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施例１に係る回路設計装置の全体の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例１に係る回路設計装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の各実施例の回路設計装置の物理的な構成を示す図である。
【図4】従来回路資産から回路トポロジ、回路部品を抽出して、回路トポロジＤＢ、回路部品ＤＢへ登録する説明図である。
【図5】本発明の実施例1の回路設計装置を使用して回路設計を実施するフローチャートである。
【図6】本発明の実施例1に係る回路トポロジＤＢ、回路部品ＤＢ、組合せ回路生成部の実施例を説明する図である。
【図7】(a)回路トポロジ、(b)穴埋め部品、(c)追加部品のSPICEのネットリスト表現の例を説明する図である。
【図8】本発明の実施例1に係る回路トポロジＤＢ、回路部品ＤＢ、シミュレーションセットアップ生成部の実施例を説明する図である。
【図9】本発明の実施例1に係るユーザインタフェースの画面構成を示すイメージ図である。
【図10】本発明の実施例1に係る設計結果を示すイメージ図である。
【図11】本発明の実施例２に係る回路設計装置の全体の概略構成を示すブロック図である。
【図12】本発明の実施例２に係る回路設計装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図13】本発明の実施例２の回路設計装置を使用して回路設計を実施するフローチャートである。
【図14】本発明の実施例３に係る回路設計装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図15】本発明の実施例３の回路設計装置を使用して回路設計を実施するフローチャートである。
【図16】本発明の実施例２、３に係るユーザインタフェースの画面構成を示すイメージ図である。
【図17】本発明の実施例２に係る候補回路生成部１～４、多段組合せ回路生成部の実施例を説明する図である。
【図18】本発明の実施例２に係る多段組合せ回路ＤＢにおいて、候補回路出力を得るまでの過程を説明する図である。
【図19】本発明の実施例２に係る候補回路のシミュレーション結果を示す参考図である。
【図20】従来の回路データベースの回路データ例を説明するための参考図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本実施例は、従来回路資産を用いた回路の高効率設計と回路の自動設計方法とシステムに関して、回路データベースの高効率構築方法、回路データベースを用いたシミュレーション方法、ユーザインタフェースの使い勝手の良い表示方法、回路仕様を満足する回路を絞り込む方法を備えた回路の高効率設計と回路の自動設計方法とその装置を提供するものである。
【0021】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお実施の形態を説明するための全図において同一部には原則として同一符号を付しその繰り返しの説明は省略する。
【実施例1】
【0022】
【0023】
［回路データベース］
本実施例で特徴的なことは、従来回路資産(回路図)４０１を予め、図２に示す回路ＤＢ３０２に登録しておくことである。その登録処理は、例えば図４に示すように、従来回路を構成する既知であって、プリミティブな機能を有する回路単位として切り出した回路構成である回路トポロジを抽出して、回路トポロジＤＢ３０３に登録する。ここで、抽出した各回路トポロジは、そこに含まれる各回路部品が他の回路部品(ピンの割り当てに互換性があり機能が同じである他部品)と置き換えられるように、回路トポロジ内の回路部品配置位置が空欄(穴あき箇所)としてあるデータとして、抽出した回路トポロジに、識別ＩＤと、名称が付加されて、回路トポロジＤＢ３０３に登録する。例えば、回路トポロジとしては、反転増幅器、非反転増幅器、I/V変換増幅器、3次アクティブLPFなどである。
本実施例で特徴的なことは、従来回路資産(回路図)４０１を予め、図２に示す回路ＤＢ３０２に登録しておくことである。その登録処理は、例えば図４に示すように、従来回路を構成する既知であって、プリミティブな機能を有する回路単位として切り出した回路構成である回路トポロジを抽出して、回路トポロジＤＢ３０３に登録する。ここで、抽出した各回路トポロジは、そこに含まれる各回路部品が他の回路部品(ピンの割り当てに互換性があり機能が同じである他部品)と置き換えられるように、回路トポロジ内の回路部品配置位置が空欄(穴あき箇所)としてあるデータとして、抽出した回路トポロジに、識別ＩＤと、名称が付加されて、回路トポロジＤＢ３０３に登録する。例えば、回路トポロジとしては、反転増幅器、非反転増幅器、I/V変換増幅器、3次アクティブLPFなどである。
【0024】
回路トポロジの登録と並行して、図４に示す通り、抽出した回路トポロジに含まれる各回路部品は、または、既に回路トポロジは回路トポロジＤＢ３０３に登録されているのだけれど、その回路トポロジ内の回路部品として置き換え可能と見なせる従来回路中の各回路部品は、ピンの割り当てに互換性があり機能が同じである部品として、更にメーカー等が異なることによって生じる各種性能値の相違によって区分して、それぞれ区分上異なる各回路部品(穴埋め部品)を、識別ＩＤと、名称が付加されて、回路部品ＤＢ３０４に登録する。例えば、回路部品(穴埋め部品)としては、オペアンプIC、差動アンプIC、スイッチ、抵抗などである。
【0025】
回路トポロジＤＢ３０３に登録する回路トポロジ、及び回路部品ＤＢ３０４に登録する回路部品(穴埋め部品)はそれぞれ固有の識別ＩＤが付与されるごとく、異なった回路データが登録される。本実施例では、その登録手段は特に特定はしない。予め、従来回路資産(回路図)４０１から回路トポロジデータ、回路部品データを作成して、回路トポロジＤＢ３０３、回路部品ＤＢ３０４へダウンロードしておく。
【0026】
［回路設計装置構成］
図１は、本実施例に係るデータベースを用いて高効率に回路を設計する回路設計装置１００の全体の概略構成を示すブロック図である。本実施例による回路設計装置１００は、ユーザインタフェース(GUI：Graphical User Interface)１０１、回路シミュレーション等を実行する演算部２０１、従来回路資産４０１から登録された回路ＤＢを保持するオブジェクトデータベース(ＤＢ)３０１、回路ＤＢから候補回路となる組合せ回路を生成する候補回路生成部６０１から構成される。ユーザインタフェース１０１からオブジェクトＤＢ３０１には回路トポロジ・部品選択制御データ５０２が送られ、反対にオブジェクトＤＢ３０１からユーザインタフェース１０１には回路図データ５１１が送付される。ユーザインタフェース１０１から演算部２０１には要求仕様データ５０１が送られ、反対に演算部２０１からユーザインタフェース１０１にはシミュレーション結果５０４、候補回路シミュレーション結果５０３が送付される。演算部２０１からオブジェクトＤＢ３０１にはシミュレーション結果５０４が送られ、反対にオブジェクトＤＢ３０１から演算部２０１には組合せ回路データ５０５が送付される。オブジェクトＤＢ３０１と演算部２０１で候補回路生成部６０１を構成する。
図１は、本実施例に係るデータベースを用いて高効率に回路を設計する回路設計装置１００の全体の概略構成を示すブロック図である。本実施例による回路設計装置１００は、ユーザインタフェース(GUI：Graphical User Interface)１０１、回路シミュレーション等を実行する演算部２０１、従来回路資産４０１から登録された回路ＤＢを保持するオブジェクトデータベース(ＤＢ)３０１、回路ＤＢから候補回路となる組合せ回路を生成する候補回路生成部６０１から構成される。ユーザインタフェース１０１からオブジェクトＤＢ３０１には回路トポロジ・部品選択制御データ５０２が送られ、反対にオブジェクトＤＢ３０１からユーザインタフェース１０１には回路図データ５１１が送付される。ユーザインタフェース１０１から演算部２０１には要求仕様データ５０１が送られ、反対に演算部２０１からユーザインタフェース１０１にはシミュレーション結果５０４、候補回路シミュレーション結果５０３が送付される。演算部２０１からオブジェクトＤＢ３０１にはシミュレーション結果５０４が送られ、反対にオブジェクトＤＢ３０１から演算部２０１には組合せ回路データ５０５が送付される。オブジェクトＤＢ３０１と演算部２０１で候補回路生成部６０１を構成する。
【0027】
図２は図１の概略構成をより詳細に説明する図である。ユーザインタフェース(GUI)１０１は、要求仕様入力部１０２、回路トポロジ・部品・解析選択部１０３、回路トポロジと部品の組合せシミュレーション結果表示部１０７、最適候補回路およびシミュレーション結果表示部１０８とから構成される。要求仕様入力部１０２は、ユーザによって設計する回路の利得や帯域幅などの要求仕様５０１や解析後にGUIに表示する候補回路数Ｐなどが入力されるのを受け付ける。回路トポロジ・部品・解析選択部１０３は、回路トポロジ選択部１０４と回路部品選択部１０５とシミュレーション解析選択部１０６から構成され、回路トポロジ選択部１０４にて設計する回路の回路トポロジのユーザ選択を受付け、回路部品選択部１０５にて設計する回路に用いる部品のユーザ選択を受付け、シミュレーション解析選択部１０６にて設計する回路のシミュレーション解析法（例えばAC解析、DC解析、トランジェント解析、歪解析、ノイズ解析など）のユーザ選択を受付け、回路トポロジ・部品・解析制御信号５０２を出力する。回路トポロジと部品の組合せシミュレーション結果表示部１０７は、設計された回路に用いた回路トポロジ・部品・解析５０２およびシミュレーション結果５０４を表示する機能を持つ。最適候補回路およびシミュレーション結果表示部１０８は、設計された回路の中で要求仕様５０１を満たす回路を指定された候補回路数分と、シミュレーション結果を表示する機能を持つ。
【0028】
オブジェクトＤＢ３０１は、回路ＤＢ３０２と組合せ回路ＤＢ３０７から構成され、組合せ回路ＤＢ３０７は、組合せ回路生成部３０５、シミュレーション結果蓄積部３０６、シミュレーションセットアップ生成部３０８より構成される。
【0029】
回路ＤＢ３０２は、前記したように、従来回路資産(回路図)４０１を登録した回路トポロジＤＢ３０３と回路部品ＤＢ３０４から構成される。回路トポロジＤＢ３０３に登録された回路トポロジデータ、および回路部品ＤＢ３０４に登録された回路部品データは、共に例えばSPICEのネットリスト形式や伝達関数形式等にてデータベース化されている。
【0030】
ユーザインタフェース１０１の回路トポロジ・部品・解析選択部１０３からの回路トポロジ・部品・解析の制御信号５０２により回路ＤＢ３０２内の回路トポロジと回路部品が選択されて回路トポロジ・部品５０６のデータ（例えばSPICEのネットリスト）として組合せ回路生成部３０５に入力される。組合せ回路生成部３０５では、回路トポロジ・部品５０６の全組合せの回路を生成して、組合せ回路５０５のデータ（例えば組合せ回路のSPICEネットリスト）として出力する。シミュレーション結果蓄積部３０６は組合せ回路３０５のシミュレーション結果５０４（例えばAC解析、DC解析、トランジェント解析、歪解析、ノイズ解析など）を組合せ回路５０５に紐付けて蓄積保存する。
【0031】
演算部２０１は、シミュレーション実行部２０２と結果比較部２０３から構成される。シミュレーション実行部２０２では、組合せ回路生成部３０５から送られてくる組合せ回路５０５と、あらかじめ設定されているシミュレーションセットアップ（例えばAC解析、DC解析、トランジェント解析、歪解析、ノイズ解析用のセットアップなど）に基づいてシミュレーションを実行し、シミュレーション結果５０４をそれぞれオブジェクトＤＢ３０１のシミュレーション結果蓄積部３０６、ユーザインタフェース１０１の回路トポロジと部品の組合せシミュレーション結果表示部１０７、及び演算部２０１の結果比較部２０３に送付する。結果比較部２０３では、ユーザインタフェース１０１の要求仕様入力部１０２から受け取った要求仕様５０１とシミュレーション結果５０４とを演算比較し、要求仕様５０１を満たし、要求仕様５０１に対する余裕度（マージン）が大きいものを候補回路数Ｐだけ選択して、候補回路シミュレーション結果５０３として最適候補回路およびシミュレーション結果表示部１０８に送付して結果表示する。また候補回路のデータ５１２を回路ＤＢ３０２に送付して記録する。
【0032】
図３は、図１、２で示した回路設計装置１００の物理的な構成を示す図である。本実施例では回路設計装置１００には、プロセッサ（ＣＰＵ）１２１、メモリ１２２、補助記憶装置１２３、及び通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）１２４を有する計算機１２０が用いられる。この計算機は一例として、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の汎用的な計算機でよい。
【0033】
プロセッサ１２１は、メモリ１２２に格納されたプログラムを実行する。計算機１２０は複数のプロセッサ１２１を有していてもよい。メモリ１２２は、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ及び揮発性の記憶素子であるＲＡＭを含む。ＲＯＭは、不変のプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納する。ＲＡＭは、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、プロセッサ１２１が実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。
【0034】
補助記憶装置１２３は、例えば、磁気記憶装置（ＨＤＤ）、フラッシュメモリ（ＳＳＤ）等の大容量かつ不揮発性の記憶装置であり、プロセッサ１２１が実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する。本実施例では、回路設計支援プログラムが、補助記憶装置１２３から読み出されて、メモリ１２２にロードされて、プロセッサ１２１によって実行されて、各機能部が実現される。
【0035】
通信インターフェース１２４は、所定のプロトコルに従って、他の装置との通信を制御するネットワークインターフェース装置である。
【0036】
計算機１２０はまた、入力インターフェース（入力Ｉ／Ｆ）１２５及び出力インターフェース（出力Ｉ／Ｆ）１２８を有する。入力インターフェース１２５は、キーボード１２６やマウス１２７などが接続され、オペレータからの入力を受けるインターフェースである。出力インターフェース１２８は、ディスプレイ装置１２９やプリンタなどが接続され、プログラムの実行結果をオペレータが視認可能な形式で出力するインターフェースである。
【0037】
また、プロセッサ１２１が実行する回路設計支援プログラム、及び従来回路資産(回路図)４０１から作成された回路トポロジデータ、回路部品データは、計算機が読み取り可能な記憶メディア又はネットワークを介して計算機１２０に提供され、非一時的記憶媒体である補助記憶装置１２３に格納される。計算機が読み取り可能な記憶メディアとは、非一時的なコンピュータ可読媒体で、たとえばＣＤ－ＲＯＭやフラッシュメモリなどの、不揮発性のリムーバブルメディアである。このため計算機１２０は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインターフェースを有するとよい。
【0038】
また、別の実施形態として、各機能部の一部またはすべては、ＦＰＧＡやＡＳＩＣなどのハードウェアを用いて実装されていてもよい。
【0039】
図５に回路設計装置１００を使用して回路設計を実施するフローチャートを示す。
ステップS101において、設計回路の要求仕様のユーザ入力を受付ける。
ステップS102において、回路トポロジ・回路部品・シミュレーション解析法のユーザ選択を受付ける。
ステップS103において、選択された回路トポロジと回路部品に対する回路ネットリストを回路ＤＢ３０２から選択する。
ステップS104において、回路トポロジと回路部品の組合せ回路を生成する。
ステップS105において、S102で解析法を指定したシミュレーションのセットアップを生成する。
ステップS106において、S104で生成した組合せ回路をS105で生成したシミュレーションセットアップにいれて組合せシミュレーションを実施する。
ステップS108において、シミュレーション結果をオブジェクトＤＢ３０１に保存する。
ステップS111において、ユーザインタフェース上にシミュレーション結果と組合せ回路を表示する。
ステップS107において、要求仕様とシミュレーション結果を比較し、ステップS109において、要求仕様を満たす候補回路を抽出する。
ステップS110において、オブジェクトＤＢ３０１に候補回路をＤＢ化する。
ステップS112において、GUI上に候補回路とシミュレーション結果を表示する。
ステップS101において、設計回路の要求仕様のユーザ入力を受付ける。
ステップS102において、回路トポロジ・回路部品・シミュレーション解析法のユーザ選択を受付ける。
ステップS103において、選択された回路トポロジと回路部品に対する回路ネットリストを回路ＤＢ３０２から選択する。
ステップS104において、回路トポロジと回路部品の組合せ回路を生成する。
ステップS105において、S102で解析法を指定したシミュレーションのセットアップを生成する。
ステップS106において、S104で生成した組合せ回路をS105で生成したシミュレーションセットアップにいれて組合せシミュレーションを実施する。
ステップS108において、シミュレーション結果をオブジェクトＤＢ３０１に保存する。
ステップS111において、ユーザインタフェース上にシミュレーション結果と組合せ回路を表示する。
ステップS107において、要求仕様とシミュレーション結果を比較し、ステップS109において、要求仕様を満たす候補回路を抽出する。
ステップS110において、オブジェクトＤＢ３０１に候補回路をＤＢ化する。
ステップS112において、GUI上に候補回路とシミュレーション結果を表示する。
【0040】
［回路データベースと組合せ回路生成部の構成］
図６は、回路トポロジＤＢ３０３、回路部品ＤＢ３０４、組合せ回路生成部３０５の一実施例を示す。回路トポロジＤＢ３０３は、反転増幅器と非反転増幅器の回路トポロジを記憶していることを図示している。回路トポロジＤＢ３０３は、増幅器トポロジを例えば図７(a)に示すようなSPICEのネットリストとして記憶しており、オペアンプ部品が繋がる箇所は入出力端子のみで部品が接続されておらず(穴あき箇所：X_U5 1 2 3 VP VN OPA_open)、周辺回路のみにより構成されている。入力端子は例としてネットリスト上で反転入力を１、非反転入力を２、出力を３、＋電源をVP、-電源をVNとし、回路トポロジの入力端子はin、出力端子はoutとしている。
図６は、回路トポロジＤＢ３０３、回路部品ＤＢ３０４、組合せ回路生成部３０５の一実施例を示す。回路トポロジＤＢ３０３は、反転増幅器と非反転増幅器の回路トポロジを記憶していることを図示している。回路トポロジＤＢ３０３は、増幅器トポロジを例えば図７(a)に示すようなSPICEのネットリストとして記憶しており、オペアンプ部品が繋がる箇所は入出力端子のみで部品が接続されておらず(穴あき箇所：X_U5 1 2 3 VP VN OPA_open)、周辺回路のみにより構成されている。入力端子は例としてネットリスト上で反転入力を１、非反転入力を２、出力を３、＋電源をVP、-電源をVNとし、回路トポロジの入力端子はin、出力端子はoutとしている。
【0041】
回路部品ＤＢ３０４は、穴あき箇所に挿入する穴埋め部品と回路トポロジに追加する追加部品を例えばSPICEのネットリストを例えば図７(b)、図７(c)に示すように記憶している。穴埋め部品はオペアンプICのOPA aとOPA bの２個であり、それぞれ回路トポロジの端子番号に合わせて、例えばネットリスト上で反転入力を１、非反転入力を２、出力を３としている。追加部品は抵抗Rcの１個を例として示しており、回路トポロジの出力端子outに接続するため例えば図７(c)に示すネットリストの抵抗の一方の端子をout、他方の端子を４としている。
【0042】
ユーザインタフェース(GUI)１０１から、ユーザが選択した上記２種類の回路トポロジと、２種類の穴埋め部品と、１個の追加部品の選択情報が回路ＤＢ部３０２へ送られ、回路トポロジＤＢ３０３、および回路部品ＤＢ３０４から読み出されたネットリストが組合せ回路生成部３０５へ送られて、以下の組合せ回路生成処理が実行される。
【0043】
組合せ回路生成部３０５では、２種類の回路トポロジのそれぞれの穴あき箇所に端子番号をそろえて２種類の穴埋め部品を挿入した組合せの回路４種類（２×２＝４）と、さらにその４種類の回路に追加部品である出力抵抗Rｃを端子番号をそろえて挿入した回路４種類の計８種類（２×２＋２×２×１＝８）の回路を生成する。なお、追加部品は回路トポロジの出力部に接続されるため、接続後に例えばネットリスト上で回路トポロジの出力となる端子４を端子outに変更する。
【0044】
このように回路トポロジＤＢ３０３の回路トポロジにL個、回路部品ＤＢ３０４の穴埋め部品にM個、追加部品にN個ある場合、生成される組合せ回路数は（L×M＋L×M×N）個となる。但し、追加部品として回路トポロジのin端子に追加される入力抵抗などの部品がO個ある場合は生成される組合せ回路数は(L×M＋L×M×N＋L×M×O＋L×M×N×O）個となるなど、追加部品の数や接続箇所によって生成される組合せ回路数は変わってくる。いずれにしても本実施例(図６)で示したように全組合せについて回路図および例えばSPICEのネットリストを生成する。
【0045】
図８には、回路トポロジＤＢ３０３、回路部品ＤＢ３０４のその他の実施例とシミュレーションセットアップ生成部３０８の実施例を示す。図６の実施例では回路トポロジＤＢ３０３の回路トポロジは増幅回路の１段回路であったが、回路トポロジは多段回路であっても良いし、増幅回路と機能の異なる回路が入ってもよい。図８の例では４段回路であり、増幅器に加えて機能の異なるフィルタ（LPF）が入っており、使用する部品はそれぞれ穴あきとなっている。
【0046】
回路部品ＤＢ３０４は、穴埋め部品として増幅器に加えてフィルタ部品を記憶していてもよいし、追加部品は例えば非反転OPAMPのように、増幅回路があっても良い。また本実施例では回路トポロジは増幅器とフィルタだけであったがこれに限るものではなく、スイッチや減衰器、加算器など様々な回路であっても良い。
【0047】
シミュレーションセットアップ生成部３０８は、組合せ回路の構成やユーザインタフェースで指定した解析法の種類により自動的に生成されるものであり、信号源と駆動電源と負荷と、及び電流や電圧を測定するプローブから少なくとも構成され、本実施例ではSingle出力の場合(セットアップＡ)と、差動出力の場合(セットアップＢ)とを例として記載しているが、シミュレーションセットアップはこれに限るものではない。
【0048】
［回路トポロジ・部品・解析選択部１０３と回路トポロジと部品の組合せシミュレーション結果表示部１０７の構成］
図９に、GUI上の回路トポロジ・部品・解析選択部１０３がディスプレイ装置１２９画面上に表示する画面の構成例を示す。
回路トポロジ選択部１０４が表示する画面は、増幅器トポロジを選択する画面例を示しており、反転増幅器、非反転増幅器、I/V(電流電圧)変換増幅器、差動増幅器などがGUI上にて選択できるようになっている。
回路部品選択部１０５が表示する画面は、回路トポロジの穴あき箇所に挿入する穴埋め部品と回路トポロジに追加する追加部品を選択する画面例を示しており、穴埋め部品はOPAa、OPAｂ、OPAｃ、OPAｄの４種類が、追加部品は出力抵抗50Ω，100Ω，入力抵抗50Ω，100Ω，が選択できる構成となっている。
シミュレーション解析選択部１０６が表示する画面は、DC解析、AC解析などの解析法選択とともに、シミュレーションの詳細設定（例えば駆動電源電圧範囲、周波数範囲、負荷インピーダンス、電圧電流を観察するプローブ位置など）も可能としている。
図９に、GUI上の回路トポロジ・部品・解析選択部１０３がディスプレイ装置１２９画面上に表示する画面の構成例を示す。
回路トポロジ選択部１０４が表示する画面は、増幅器トポロジを選択する画面例を示しており、反転増幅器、非反転増幅器、I/V(電流電圧)変換増幅器、差動増幅器などがGUI上にて選択できるようになっている。
回路部品選択部１０５が表示する画面は、回路トポロジの穴あき箇所に挿入する穴埋め部品と回路トポロジに追加する追加部品を選択する画面例を示しており、穴埋め部品はOPAa、OPAｂ、OPAｃ、OPAｄの４種類が、追加部品は出力抵抗50Ω，100Ω，入力抵抗50Ω，100Ω，が選択できる構成となっている。
シミュレーション解析選択部１０６が表示する画面は、DC解析、AC解析などの解析法選択とともに、シミュレーションの詳細設定（例えば駆動電源電圧範囲、周波数範囲、負荷インピーダンス、電圧電流を観察するプローブ位置など）も可能としている。
【0049】
それぞれ回路トポロジや部品や解析を選択する場合は、選択する回路トポロジや部品の箇所にチェックマークを入れるなど、ユーザに分かり易い表示とする。図９に示す一例として、回路トポロジ選択部１０４では、反転増幅器と非反転増幅器を選択し、回路部品選択部１０５では穴埋め部品としてOPAa、OPAｂ、OPAｃ、OPAｄと追加部品としてダンピング抵抗(dump R)用の出力抵抗50Ωを選択する。この場合、全部で（回路トポロジ種類２×OPAMP種類４＋トポロジ種類２×OPAMP種類４×出力抵抗種類１）＝１６種類の組合せ回路が生成され、それぞれAC解析とDC解析を行うと３２種類のシミュレーション結果が得られることになる。
【0050】
回路トポロジ・部品・解析選択部１０３は、GUI上でユーザの選択、設定入力を受付けて、回路トポロジ・部品・解析情報５０２を、オブジェクトＤＢ３０１の回路ＤＢ３０２へ送る。
【0051】
図１０に、GUI上の回路トポロジと部品の組合せシミュレーション結果表示部１０７がディスプレイ装置１２９画面上にシミュレーション結果を表示する表示例として、サブバーストチャートを用いた例を示す。最内周に回路トポロジとして反転増幅器と非反転増幅器を配置し、外側に向かって使用するOPAMP４種類を配置し、次に出力抵抗(dump R)の有り/無しを配置し、最外周に解析結果としてAC解析とDC解析を配置することで、全３２種類のシミュレーション結果が最外周に配置される。これをカーソルにて例えば非反転増幅、OPAｄ、出力抵抗(dump R)有り、AC解析とたどり、AC解析のところにカーソルを止めるとシミュレーション結果が表示される。このような表示とすることで、回路構成ごとの特性をユーザが容易に見ることが出来て、どの特性が良いかを素早く判断することが可能となり、設計時間の短縮の効果がある。本実施例はGUIの一例であり、例えばサブバーストチャートの回路トポロジや部品の配置はこれに限るものではない。
【0052】
なお、本実施例では回路トポロジと回路部品は予めユーザインタフェース上にて指定し、指定した組合せのみについて組合せ回路生成とシミュレーションを実施したが、回路ＤＢ３０２にある回路トポロジと回路部品の全組合せについて、電源起動時などに自動的にシミュレーションを実施して組合せ回路ＤＢ３０７に結果と組合せ回路を保存しておき、ユーザが設計時にユーザインタフェースで指定した組合せについて、組合せ回路ＤＢ３０７から該当する組合せ回路とシミュレーション結果を読み出す手法でも良い。
【0053】
以上、本実施例によれば、既存の回路資産を効率的にデータベース化することで、高効率に活用できるようになり、与えられた回路仕様に対して最適な回路構成案を自動・半自動生成でき、設計・検証の短ＴＡＴ・高効率化を実現できる。
【0054】
また、本実施例によれば、既存の回路設計資産からＤＢを容易に作成し、ユーザインタフェース上で回路トポロジと部品を組み合わせて最適な回路構成案を自動又は半自動で生成するので、設計者の習熟度に拘わらずに最適な回路構成案を生成することができる。
【実施例2】
【0055】
【0056】
［装置構成］
図１１は、本実施例に係るデータベースを用いて高効率に回路を設計する回路設計装置１５０の全体の概略構成を示すブロック図である。本実施例による回路設計装置１５０は、回路段数が多く、回路種類も多い多段回路の設計にも容易に対応するための回路設計装置である。ユーザインタフェース(GUI：Graphical User Interface)１０１、候補回路生成ブロック６０２、多段組合せ回路ＤＢ７０１から構成される。
図１１は、本実施例に係るデータベースを用いて高効率に回路を設計する回路設計装置１５０の全体の概略構成を示すブロック図である。本実施例による回路設計装置１５０は、回路段数が多く、回路種類も多い多段回路の設計にも容易に対応するための回路設計装置である。ユーザインタフェース(GUI：Graphical User Interface)１０１、候補回路生成ブロック６０２、多段組合せ回路ＤＢ７０１から構成される。
【0057】
候補回路生成ブロック６０２は、実施例１(図１)における候補回路生成部６０１に相当するN段の候補回路生成部６０１－１～６０１－Nにより構成される。ユーザインタフェース１０１(GUI)から送られるN段の回路トポロジ・部品選択制御データ５０２はそれぞれN段の候補回路生成部６０１－１～６０１－Nに入力され、同じくユーザインタフェース１０１から送られるN段の回路仕様データ５０７－１～５０７－NはそれぞれN段の候補回路生成部６０１－１～６０１－Nに入力される。それぞれの候補回路生成部ではシミュレーションを実行して１個あるいは複数個の候補回路を抽出して、これらの候補回路は候補回路データ５１２として多段組合せ回路ＤＢ７０１に送られる。各候補回路生成部のシミュレーション結果５０４はユーザインタフェース１０１に送られて表示される。
【0058】
実施例として、段数N=4、1段目回路は４個、２～４段目回路はそれぞれ１個の候補回路を生成した場合は、候補回路データ５１２は４＋１＋１＋１＝７個の回路データとなる。多段組合せ回路ＤＢ７０１では、１段目から４段目までの組合せ回路を生成する。上記の例の場合は、４×１×１×１＝４種類の組合せ回路が生成され、その４種類の回路のシミュレーションを実行し、シミュレーション結果とユーザインタフェース１０１より送られる要求仕様５０１を比較する。比較結果から性能の良い順にあらかじめ指定された候補回路数Ｐの組合せ回路を選択し、候補回路・Sim結果・回路図データ５１０としてユーザインタフェース１０１に送付し、ユーザインタフェース上にて表示する。
【0059】
図１２は図１１の概略構成をより詳細に説明する図である。本実施例では説明のため、N=４の４段構成の回路を例として説明する。GUI１０１は、要求仕様入力部１０２、４段構成のため要求仕様を単段の回路仕様に分けて入力する回路仕様入力部１０９－１～１０９－４、回路トポロジ・部品・解析選択部１０３－１～１０３－４のそれぞれ４つ、最適候補回路およびシミュレーション結果表示部１０８からなる。なおN段構成の場合は回路仕様入力部と回路トポロジ・部品・解析選択部はそれぞれN個となる。
【0060】
要求仕様入力部１０２は、ユーザによって入力される設計する回路の利得や帯域幅などの要求仕様５０１を受付ける。回路仕様入力部１０９－１～１０９－４は、要求仕様入力部１０２が受付けた要求仕様５０１を４段構成とする場合の各段の回路の利得や帯域幅などの回路仕様５０７－１～５０７－４に分けて受付ける。
【0061】
回路トポロジ・部品・解析選択部１０３－１～１０３－４は、設計する各段の回路の回路トポロジと、設計する回路に用いる部品、及び設計する回路のシミュレーション解析法をユーザが選択するのを受付け、各段の回路トポロジ・部品・解析選択の制御信号５０２－１～５０２－４を出力する。
回路トポロジと部品の組合せシミュレーション結果表示部１０７は、それぞれ設計された４段の回路に用いた回路トポロジ・部品５０２－１～４およびシミュレーション結果５０４－１～４を表示する機能を持ち、最適候補回路およびシミュレーション結果表示部１０８は、後述する４段の個別回路を組み合わせて設計された回路の中で、要求仕様５０１を満たす回路およびシミュレーション結果を表示する機能を持つ。
回路トポロジと部品の組合せシミュレーション結果表示部１０７は、それぞれ設計された４段の回路に用いた回路トポロジ・部品５０２－１～４およびシミュレーション結果５０４－１～４を表示する機能を持ち、最適候補回路およびシミュレーション結果表示部１０８は、後述する４段の個別回路を組み合わせて設計された回路の中で、要求仕様５０１を満たす回路およびシミュレーション結果を表示する機能を持つ。
【0062】
候補回路生成ブロック６０２は、設計回路の段数(N=４)個構成された候補回路生成部６０１－１～６０１－４から構成される。候補回路生成部６０１－１～６０１－４は、それぞれ実施例１(図２)に示したオブジェクトＤＢ３０１と演算部２０１から構成され、図２で説明した候補回路生成部６０１と同様の動作をする。
回路ＤＢ３０２－１～３０２－４は、例えば増幅器データベース、フィルタＤＢ、スイッチＤＢ、減衰器データベースのように、記憶する回路トポロジの機能が異なったＤＢ構成(例えば例として、回路ＤＢ３０２－１、３０２－２、３０２－４は増幅器データベース、回路ＤＢ３０２－３はフィルタデータベースなど。)であっても良いし、様々な回路機能が入った同じデータベースであっても良い。
候補回路生成部６０１－１～６０１－４には、各段の回路仕様データ５０７－１～５０７－４が入力され、内部でのシミュレーション結果５０４と比較して候補回路５１２－１～５１２－４を出力（例えば実施例として、1段目候補回路は４個、２～４段目候補回路はそれぞれ１個の候補回路を生成した場合は、候補回路データ５１２－１～５１２－４はそれぞれ４個、１個、１個、１個の回路データとなる。）し、多段組合せ回路ＤＢ７０１にそれぞれ入力される。
回路ＤＢ３０２－１～３０２－４は、例えば増幅器データベース、フィルタＤＢ、スイッチＤＢ、減衰器データベースのように、記憶する回路トポロジの機能が異なったＤＢ構成(例えば例として、回路ＤＢ３０２－１、３０２－２、３０２－４は増幅器データベース、回路ＤＢ３０２－３はフィルタデータベースなど。)であっても良いし、様々な回路機能が入った同じデータベースであっても良い。
候補回路生成部６０１－１～６０１－４には、各段の回路仕様データ５０７－１～５０７－４が入力され、内部でのシミュレーション結果５０４と比較して候補回路５１２－１～５１２－４を出力（例えば実施例として、1段目候補回路は４個、２～４段目候補回路はそれぞれ１個の候補回路を生成した場合は、候補回路データ５１２－１～５１２－４はそれぞれ４個、１個、１個、１個の回路データとなる。）し、多段組合せ回路ＤＢ７０１にそれぞれ入力される。
【0063】
多段組合せ回路ＤＢ７０１は、多段組合せ回路生成部７０２、演算部７０３、及び候補回路ＤＢ７０４から構成される。
多段組合せ回路生成部７０２は、候補回路５１２－１～５１２－４のそれぞれの回路の組合せ回路を生成する。上記の実施例の場合は、４×１×１×１＝４種類の組合せ回路が生成され、多段組合せ回路データ５０９として演算部７０３に入力される。
演算部７０３は、入力された４種類の回路のシミュレーションを実行し、シミュレーション結果とユーザインタフェース１０１より送られる要求仕様５０１を比較する。比較結果から要求仕様を満たし性能の良い順に予め指定された候補回路数Ｐの多段組合せ回路の候補回路を抽出し、候補回路５１３を候補回路ＤＢ７０４に記憶して、候補回路・Sim結果・回路図データ５１０としてユーザインタフェース１０１に送付し、ユーザインタフェース上にて表示する。
多段組合せ回路生成部７０２は、候補回路５１２－１～５１２－４のそれぞれの回路の組合せ回路を生成する。上記の実施例の場合は、４×１×１×１＝４種類の組合せ回路が生成され、多段組合せ回路データ５０９として演算部７０３に入力される。
演算部７０３は、入力された４種類の回路のシミュレーションを実行し、シミュレーション結果とユーザインタフェース１０１より送られる要求仕様５０１を比較する。比較結果から要求仕様を満たし性能の良い順に予め指定された候補回路数Ｐの多段組合せ回路の候補回路を抽出し、候補回路５１３を候補回路ＤＢ７０４に記憶して、候補回路・Sim結果・回路図データ５１０としてユーザインタフェース１０１に送付し、ユーザインタフェース上にて表示する。
【0064】
図１３に回路設計装置１５０を使用して回路設計を実施するフローチャートを示す。
ステップS201において、設計回路の要求仕様、回路の段数N、候補回路数Pのユーザ入力を受付ける。
ステップS202において、要求仕様をN段の回路仕様に分けてユーザ入力を受付ける。
ステップS203において、各段ごとの回路トポロジ・部品・シミュレーション解析法のユーザ選択を受付ける。
ステップS204において、各段ごとの回路仕様を満たす候補回路を生成する。候補回路生成部での処理は、図５のS103～S107,S109にて示した処理内容と同一である。
ステップS205において、各段で生成した候補回路からN段の組合せ回路を生成する。
ステップS206において、S203で解析法を指定したシミュレーションセットアップを生成する。
ステップS207において、N段の組合せ回路のシミュレーションを実施する。
ステップS209において、シミュレーション結果を保存する。
ステップS208において、要求仕様とシミュレーション結果を比較する。
ステップS210において、要求仕様を満たし性能の良い順に予め指定された候補回路数Ｐの候補回路を抽出する。
ステップS211において、抽出した候補回路をデータベース化する。
ステップS212において、GUI上で候補回路とシミュレーション結果を表示する。なお、GUI上で、S204で得られる各段の候補回路とシミュレーション結果や、S209のN段組合せのシミュレーション結果やN段回路を合わせて表示することもできる。
ステップS201において、設計回路の要求仕様、回路の段数N、候補回路数Pのユーザ入力を受付ける。
ステップS202において、要求仕様をN段の回路仕様に分けてユーザ入力を受付ける。
ステップS203において、各段ごとの回路トポロジ・部品・シミュレーション解析法のユーザ選択を受付ける。
ステップS204において、各段ごとの回路仕様を満たす候補回路を生成する。候補回路生成部での処理は、図５のS103～S107,S109にて示した処理内容と同一である。
ステップS205において、各段で生成した候補回路からN段の組合せ回路を生成する。
ステップS206において、S203で解析法を指定したシミュレーションセットアップを生成する。
ステップS207において、N段の組合せ回路のシミュレーションを実施する。
ステップS209において、シミュレーション結果を保存する。
ステップS208において、要求仕様とシミュレーション結果を比較する。
ステップS210において、要求仕様を満たし性能の良い順に予め指定された候補回路数Ｐの候補回路を抽出する。
ステップS211において、抽出した候補回路をデータベース化する。
ステップS212において、GUI上で候補回路とシミュレーション結果を表示する。なお、GUI上で、S204で得られる各段の候補回路とシミュレーション結果や、S209のN段組合せのシミュレーション結果やN段回路を合わせて表示することもできる。
【実施例3】
【0065】
図１４に第２の実施形態の派生実施例である第３の実施形態を示す。基本構成は第２の実施例の図１２の構成と同じであるが、候補回路生成ブロック６０２を単一の候補回路生成部としており、N段の回路トポロジ・部品選択データ５０２－１～５０２－４を全て候補回路生成ブロック６０２に入力する。回路トポロジ・部品選択データ５０２－１～５０２－４を同時に処理しても良いし、時分割で回路トポロジ・部品選択データ５０２－１から５０２－４まで順次処理しても良い。その他の構成、動作は図１２の第２の実施例と同一である。
【0066】
図１５に本実施例のフローチャートを示す。第２の実施例の図１３のフローチャートと比べて、ステップS204をステップS213と変えた以外は同一である。ステップS213において、各段ごとの候補回路を時分割動作にて生成する。内部の動作は、１段目から４段目まで各段において順次第１の実施例の図５のフローチャートのS103～S107,S109にて示した処理内容と同一処理を繰り返し行い、S205にて各段で生成した候補回路からN段の組合せ回路を生成する。
【0067】
［GUIの要求仕様、候補回路数、回路トポロジ・部品・解析法の選択入力画面例］
図１６に、実施例２、及び実施例３におけるGUI１０１上の要求仕様入力部１０２が表示する画面例、候補回路数入力画面例、回路仕様入力部１０９－１～１０９－４が表示する画面例、回路トポロジ・部品・解析選択部１０３－１～１０３－４が表示する画面例を示す。
図１６に、実施例２、及び実施例３におけるGUI１０１上の要求仕様入力部１０２が表示する画面例、候補回路数入力画面例、回路仕様入力部１０９－１～１０９－４が表示する画面例、回路トポロジ・部品・解析選択部１０３－１～１０３－４が表示する画面例を示す。
【0068】
要求仕様は設計全体回路の要求仕様、例えばノイズ、帯域幅、利得などとともに、これを実現するための回路段数を入力する。また、結果としてGUIに表示する候補回路数P=1を入力する。指定した回路段数（例として４段）分の回路仕様を入力するとともに、各段にて使用する回路トポロジと穴埋め部品、追加部品の指定を行う。例として、１段目は回路トポロジは増幅器ＤＢから非反転増幅器を選び、穴埋め部品としてはOPAa、OPAｂ、OPAｃ、OPAｄを選択し、２段目は回路トポロジは増幅器ＤＢから非反転増幅器を選び、穴埋め部品としてはOPAｂ、OPAｃを選択し、３段目は回路トポロジはフィルタＤＢからLPF（低域通過フィルタ）を選び、穴埋め部品としてはLPFa、LPFｂを選択し、４段目は回路トポロジは増幅器ＤＢから差動増幅器を選び、穴埋め部品としてはOPABa、OPABｂを選択している。シミュレーション解析法はAC解析とノイズ解析を選択している。それぞれ回路トポロジや部品や解析法を選択する場合は、選択する解析トポロジや部品の箇所にチェックマークを入れるなど、ユーザに分かり易い表示とする。
【0069】
図１７に、以上の設定を行った場合の実施例２の候補回路生成部６０１－１～６０１－４の実施例を示す。候補回路生成部１(６０１－１)は、回路トポロジは非反転増幅器、穴埋め部品は４種類のOPAMPのそれぞれのネットリストを組み合わせて４種類の組合せ回路を構成する。候補回路生成部２(６０１－２)は、回路トポロジは非反転増幅器、穴埋め部品は２種類のOPAMPのそれぞれのネットリストを組み合わせて２種類の組合せ回路を構成する。候補回路生成部３(６０１－３)は、回路トポロジはフィルタ、穴埋め部品は２種類のLPFのそれぞれのネットリストを組み合わせて２種類の組合せ回路を構成する。候補回路生成部４(６０１－４)は、回路トポロジは差動増幅器、穴埋め部品は２種類のOPAMPのそれぞれのネットリストを組み合わせて２種類の組合せ回路を構成する。
【0070】
各候補回路生成部６０１－１～６０１－４における各組合せ回路のシミュレーションにより、回路仕様５０７－１～５０７－４を満たす回路トポロジ＋穴埋め部品の組合せ回路は、候補回路生成部１(６０１－１)は４種類を出力し、候補回路生成部６０１－２～４は１種類を出力すると本実施例では想定する。
【0071】
各候補回路生成部６０１－１～６０１－４から出力された候補回路データ５１２－１～５１２－４を入力した多段組合せ回路生成部７０２が生成する多段組合せ回路は、図１７に示す４種類（１段目のOPAMPのみがOPAa,OPAb,OPAc,OPAdの４種類）となる。
【0072】
それぞれ組合せ回路A1,A2,A3,A4として演算部７０３にてシミュレーションを行った例を図１８に示す。組合せ回路A3はノイズと帯域で要求仕様未達であり、組合せ回路A2は利得で要求仕様未達であるため、組合せ回路A1とA4から候補１つを選択する。ここでは回路案Akの評価指標E(Ak)を以下の数１式を用いて計算する。
（数１） E(Ak)= ΣWx・｜Ak(x)-O(x))｜
ここで、Wx：各性能の重み(ΣWx=1.0, ユーザが指定可)、x=1はノイズ、X=2は帯域幅、X=3は利得を表しており、Ak(x)は回路案の性能、O(x)は要求仕様を示す。
（数１） E(Ak)= ΣWx・｜Ak(x)-O(x))｜
ここで、Wx：各性能の重み(ΣWx=1.0, ユーザが指定可)、x=1はノイズ、X=2は帯域幅、X=3は利得を表しており、Ak(x)は回路案の性能、O(x)は要求仕様を示す。
【0073】
評価指標E(Ak)が大きいほど回路マージンが大きいことを表しており、E(Ak)の大小を組合せ回路A1とA4で比較した。この結果、組合せ回路A1のマージンが大きく、回路案(多段組合せ回路の候補回路)出力として組合せ回路A1の回路図とシミュレーション結果をユーザインタフェース１０１上の最適候補回路およびシミュレーション結果表示部１０８に表示する。
図１９に、組合せ回路A1,A2,A3,A4のノイズと帯域と利得のSPICEを用いたシミュレーション結果を示す。
図１９に、組合せ回路A1,A2,A3,A4のノイズと帯域と利得のSPICEを用いたシミュレーション結果を示す。
【0074】
以上、本実施例によれば、既存の回路資産を効率的にデータベース化することで、高効率に活用できるようになり、与えられた回路仕様に対して最適な回路構成案を自動・半自動生成でき、設計・検証の短ＴＡＴ・高効率化を実現できる。
【0075】
また、本実施例によれば、既存の回路設計資産からＤＢを容易に作成し、ユーザインタフェース上で回路トポロジと部品を組み合わせて最適な回路構成案を自動又は半自動で生成するので、設計者の習熟度に拘わらずに最適な回路構成案を生成することができる。
【0076】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【0077】
１００・・回路設計装置
１０１・・ユーザインタフェース(GUI：Graphical User Interface)
１０２・・要求仕様入力部
１０３・・回路トポロジ・部品・解析選択部
１０４・・回路トポロジ選択部
１０５・・回路部品選択部
１０６・・シミュレーション解析選択部
１０７・・回路トポロジと部品の組合せシミュレーション結果表示部
１０８・・最適候補回路およびシミュレーション結果表示部
１０９－１～４・・回路仕様入力部１～４
１５０・・実施例２、３の回路設計装置
２０１・・演算部
２０２・・シミュレーション実行部
２０３・・結果比較部
３０１・・オブジェクトデータベース
３０２・・回路ＤＢ
３０３・・回路トポロジＤＢ
３０４・・回路部品ＤＢ
３０５・・組合せ回路生成部
３０６・・シミュレーション結果蓄積部
３０７・・組合せ回路ＤＢ
３０８・・シミュレーションセットアップ生成部
４０１・・従来回路資産
５０１・・要求仕様
５０２・・回路トポロジ・部品・解析(制御信号)
５０３・・候補回路シミュレーション結果
５０４・・シミュレーション結果
５０５・・組合せ回路
５０６・・回路トポロジ・部品
５０７－１～Ｎ・・回路仕様
５０９・・多段組合せ回路
５１０・・候補回路・Sim結果・回路図
５１１・・回路図
５１２・・候補回路
５１３・・候補回路
６０１・・候補回路生成部
６０１－１～４・・候補回路生成部１～４
６０２・・候補回路生成ブロック
７０１・・多段組合せ回路ＤＢ
７０２・・多段組合せ回路生成部
７０３・・演算部
７０４・・候補回路ＤＢ
１０１・・ユーザインタフェース(GUI：Graphical User Interface)
１０２・・要求仕様入力部
１０３・・回路トポロジ・部品・解析選択部
１０４・・回路トポロジ選択部
１０５・・回路部品選択部
１０６・・シミュレーション解析選択部
１０７・・回路トポロジと部品の組合せシミュレーション結果表示部
１０８・・最適候補回路およびシミュレーション結果表示部
１０９－１～４・・回路仕様入力部１～４
１５０・・実施例２、３の回路設計装置
２０１・・演算部
２０２・・シミュレーション実行部
２０３・・結果比較部
３０１・・オブジェクトデータベース
３０２・・回路ＤＢ
３０３・・回路トポロジＤＢ
３０４・・回路部品ＤＢ
３０５・・組合せ回路生成部
３０６・・シミュレーション結果蓄積部
３０７・・組合せ回路ＤＢ
３０８・・シミュレーションセットアップ生成部
４０１・・従来回路資産
５０１・・要求仕様
５０２・・回路トポロジ・部品・解析(制御信号)
５０３・・候補回路シミュレーション結果
５０４・・シミュレーション結果
５０５・・組合せ回路
５０６・・回路トポロジ・部品
５０７－１～Ｎ・・回路仕様
５０９・・多段組合せ回路
５１０・・候補回路・Sim結果・回路図
５１１・・回路図
５１２・・候補回路
５１３・・候補回路
６０１・・候補回路生成部
６０１－１～４・・候補回路生成部１～４
６０２・・候補回路生成ブロック
７０１・・多段組合せ回路ＤＢ
７０２・・多段組合せ回路生成部
７０３・・演算部
７０４・・候補回路ＤＢ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】