计算机辅助电路设计方法及其系统 技术领域 本发明有关于一种计算机辅助设计, 且特别是有关于一种计算机辅助电路设计方 法及其系统。
背景技术 在现有电路设计中, 当制造商拿到原始电路设计时, 常常需要针对现有的制程或 产品需求, 在不改动布局 (Layout) 的情况下, 进行细部的调整, 其中最常见的调整就是移 除部分电容。
随着目前电子产品的竞争日益激烈, 制造商对于各项成本也开始斤斤计较起来, 以维持自身的竞争力。 因此, 当制造商拿到原始电路设计后, 便会开始想办法评估原始电路 上的每一颗电容是不是必要, 是不是能够在不过度影响电路效能的前提下, 拿掉部分的电 容。
目前制造商的作法大多是以人工的方式一一去模拟拿掉电容的结果, 再根据模拟 结果去评估这颗或这部份的电容能不能够移除。但一般电路的电容数量颇多, 排列组合起 来往往会有上百种, 甚至上千种可能, 因此这样的作法往往耗费制造商过多的人力, 徒然增 加人力成本。
发明内容
本发明的一个目的在于, 提供一种计算机辅助电路设计方法, 以减少人力成本。
本发明的另一个目的在于, 提供一种计算机辅助电路设计系统, 以减少人力成本。
本发明的一技术方面为一种计算机辅助电路设计方法, 其应用计算机模拟各个候 选电路的效能, 并自动选择与原始电路的效能差异在一容许范围者, 作为预选电路。
根据本发明一实施方式, 一种计算机辅助电路设计方法, 包含下列步骤 ( 应了解 到, 在本实施方式中所提及的步骤, 除特别叙明其顺序者外, 均可依实际需要调整其前后顺 序, 甚至可同时或部分同时执行 ) :
(a) 产生复数个候选电路, 其中每一候选电路均对一原始电路移除至少一电容。
(b) 模拟候选电路的效能。
(c) 比较候选电路与原始电路的效能。
(d) 在候选电路中, 选择与原始电路的效能差异在一容许范围者, 作为预选电路。
本发明的另一技术方面为一种计算机辅助电路设计系统。
根据本发明另一实施方式, 一种计算机辅助电路设计系统包含策略产生模块、 模 拟模块、 比较模块与预选模块。在使用时, 策略产生模块用以产生复数个候选电路, 其中每 一候选电路均对一原始电路移除至少一电容。模拟模块可用以模拟候选电路的效能。比较 模块可用以比较候选电路与原始电路的效能。预选模块可用以在候选电路中, 选择与原始 电路的效能差异在容许范围者, 作为预选电路。
利用本发明的计算机辅助电路设计方法和系统, 能够减少人力成本。附图说明
图 1 绘示依照本发明一实施方式的计算机辅助电路设计方法的流程图。 图 2 绘示依照本发明一实施例的候选电路的效能模拟结果。 图 3 绘示图 1 的步骤 150 的流程图。 图 4 绘示图 3 的步骤 160 的流程图。 图 5 绘示依照本发明一实施例的观测点列表。 图 6 绘示图 3 的步骤 180 的流程图。 图 7 绘示依照本发明一实施例的时域分析结果。 图 8 绘示依照本发明一实施方式的计算机辅助电路设计系统的前段功能方块图。 图 9 绘示图 8 的计算机辅助电路设计系统的后段功能方块图。 图 10 绘示图 9 的参考点设定模块的功能方块图。 图 11 绘示图 9 的决选模块的功能方块图。 主要附图标记说明 100 : 计算机辅助电路设计方法 110 ~ 184 : 步骤 200 : 计算机辅助电路设计系统 210 : 策略产生模块 220 : 模拟模块 222 : 阻抗模拟单元 230 : 比较模块 232 : 阻抗比较单元 240 : 预选模块 242 : 阻抗筛选单元 250 : 显示模块 260 : 参考点设定模块 262 : 观测点设定单元 264 : 观测单元 266 : 筛选单元 268 : 参考点设定单元 270 : 时域分析模块 280 : 决选模块 282 : 峰对峰值单元 284 : 决选单元具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的复数个实施方式, 为明确说明起见, 许多实务上的细 节将在以下叙述中一并说明。然而, 应了解到, 这些实务上的细节不应用以限制本发明。也 就是说, 在本发明部分实施方式中, 这些实务上的细节是非必要的。 此外, 为简化图式起见,一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单示意的方式绘示的。
图 1 绘示依照本发明一实施方式的计算机辅助电路设计方法 100 的流程图。如图 所示, 一种计算机辅助电路设计方法 100 包含下列步骤 ( 应了解到, 在本实施方式中所提及 的步骤, 除特别叙明其顺序者外, 均可依实际需要调整其前后顺序, 甚至可同时或部分同时 执行 ) :
(a) 产生复数个候选电路, 其中每一候选电路均对一原始电路移除至少一电容 ( 步骤 110)。
(b) 模拟候选电路的效能 ( 步骤 120)。
(c) 比较候选电路与原始电路的效能 ( 步骤 130)。
(d) 在候选电路中, 选择与原始电路的效能差异在一容许范围者, 作为预选电路 ( 步骤 140)。
在步骤 110 中, 计算机系统会自动产生所有可能的电容移除状况, 作为候选电路。 举例来说, 假若原始电路中有三颗电容, 分别是一号电容、 二号电容与三号电容, 候选电路 可以是 : 仅移除一号电容、 仅移除二号电容、 仅移除三号电容、 同时移除一号电容与二号电 容、 同时移除一号电容与三号电容、 同时移除二号电容与三号电容, 以及同时移除所有电 容。
虽然在上述实施方式中, 计算机系统会产生所有可能的电容移除状况, 作为候选 电路, 但此并不限制本发明。 在本发明其它实施方式中, 计算机系统也可以视实际情况仅产 生部分可能的电容移除状况, 作为候选电路。
在步骤 120 中, 计算机系统会模拟所有候选电路的效能。在此所谓 “候选电路的 效能” 可能是候选电路的成本、 候选电路所占的面积、 候选电路所使用的电容数量、 候选电 路的阻抗…等。图 2 绘示依照本发明一实施例的候选电路的效能模拟结果。其中, “Scheme ID” 表示电路的编号或名称, “Cost” 表示电路的成本 ( 以美金为单位 ), “Area” 表示电路所 占的面积, “Number” 表示电路所使用的电容数量, “Impedance Measure” 表示电路的阻抗。
在步骤 130 中, 计算机系统会比较各候选电路与原始电路的阻抗。一般来说, 因为 候选电路是移除一部分的电容, 因此电路的成本应该都会有不同程度的降低, 但阻抗部分 则会有不同程度的提高。因此, 本实施方式是以电路的阻抗为主, 选择所需的预选电路。
然后, 在步骤 140 中, 计算机系统会在各候选电路中, 选择与原始电路的阻抗差异 在容许范围者, 作为预选电路。以上所述的容许范围应视实际规范的容许范围而定。举例 来说, 假若实际规范每一个功率轨 (Power Rail) 容许涟波电流 (Ripple Current) 所造成 的影响为 5%, 则阻抗差异的容许范围可设定为 2.5%。举图 2 为例, 假设原始电路的阻抗 为 17.4326, 则计算机系统在步骤 140 会选择阻抗低于 17.8684( = 17.4326×1.025) 者, 作 为预选电路。
应了解到, 以上所述的 “候选电路的效能” 除了可以是单一指标 ( 例如 : 电路的阻 抗 ) 外, 也可以是各种因素的综合指标 ( 例如 : 电路的成本、 电路所占的面积、 电路所使用的 电容数量、 电路的阻抗…等 )。 本发明所属技术领域的普通技术人员, 应视实际需要, 弹性选 择步骤 110 ~步骤 140 的实施方式。
在计算机系统选择出预选电路之后, 使用者可再接着做其它细部的模拟分析, 以 选择出最佳的决选电路 ( 步骤 150)。举例来说, 本发明下述实施方式是以时域分析 (TimeDomain Analysis) 的方式, 选择出最佳的决选电路。
图 3 绘示图 1 的步骤 150 的流程图。在本实施方式中, 步骤 150 可包含下列次步 骤 ( 应了解到, 在本实施方式中所提及的步骤, 除特别叙明其顺序者外, 均可依实际需要调 整其前后顺序, 甚至可同时或部分同时执行 ) :
(e) 在每一预选电路的相应位置设定复数个参考点 ( 步骤 160)。
(f) 针对每一预选电路的每一参考点, 模拟其电压在时域下的表现 ( 步骤 170)。
(g) 根据预选电路的参考点的电压在时域下的表现, 从预选电路中选择出决选电 路 ( 步骤 180)。
图 4 绘示图 3 的步骤 160 的流程图。在本实施方式中, 步骤 160 可包含下列次步 骤 ( 应了解到, 在本实施方式中所提及的步骤, 除特别叙明其顺序者外, 均可依实际需要调 整其前后顺序, 甚至可同时或部分同时执行 ) :
(e1) 在原始电路设定复数个观测点 ( 步骤 162)。
(e2) 观测观测点的电流大小 ( 步骤 164)。
(e3) 根据观测点的电流大小, 在观测点中筛选出复数个代表观测点 ( 步骤 166)。
(e4) 根据代表观测点在原始电路的位置, 在每一预选电路的相应位置, 设定参考 点 ( 步骤 168)。 在步骤 162 中, 计算机系统会在原始电路的复数个位置设定观测点。这些观测点 的位置可以是各组件的接脚。
当观测点的数量过多时, 计算机系统可以在观测点中删除部分无足轻重的观测 点, 仅留下具影响力的观测点, 进行后续步骤。在本实施方式中, 电流大小会决定观测点的 影响力, 当电流量大时, 阻抗些微变动就会实质影响接收端的电压, 但当电流量小时, 阻抗 的变化就相对无关紧要。 因此, 本实施方式是以观测点的电流大小为主, 选择所需的代表观 测点。
图 5 绘示依照本发明一实施例的观测点列表。如图所示, 在步骤 164 中, 计算机系 统将观测各观测点的电流大小, 并依照各观测点的电流大小排序权重, 其中电流越大的观 测点权重也越大。
接着, 在步骤 166 中, 计算机系统将删除部分电流值太小的观测点, 仅留下电流值 具影响力的观测点为代表观测点。在本实施方式中, 令权重最大的观测点的电流为 OBPMAX, 观测点的电流为 OBPX, 若满足 :
OBPMAX/OBPX < 100
表示观测点具有一定程度的影响力, 可选择为代表观测点。反之 ( 亦即, OBPMAX/ OBPX ≥ 100), 则表示观测点影响力不大, 可以忽略不看。
接着, 在步骤 168 中, 计算机系统会根据代表观测点在原始电路的位置, 在每一预 选电路的相应位置, 设定参考点。举例来说, 若原始电路的 CN1701_/V5S_DGND 接脚被选择 为代表观测点, 则每一预选电路的 CN1701_/V5S_DGND 接脚都会被设定为参考点。
在设定参考点 ( 步骤 160) 之后, 计算机系统在步骤 170 会针对每一预选电路的每 一参考点进行时域分析, 以判断何者为最佳的决选电路。
图 7 绘示依照本发明一实施例的时域分析结果。如图所示, 在步骤 170 中, 计算机 系统将针对每一预选电路的每一参考点, 产生电压在时域下的波形。 然后, 计算机系统会将
预选电路与原始电路的时域分析结果一并输出如图 7 所示, 其中实线为预选电路的时域分 析结果, 虚线为原始电路的时域分析结果。
图 6 绘示图 3 的步骤 180 的流程图。如图所示, 图 3 的步骤 180 包含下列次步骤 ( 应了解到, 在本实施方式中所提及的步骤, 除特别叙明其顺序者外, 均可依实际需要调整 其前后顺序, 甚至可同时或部分同时执行 ) :
(g1) 针对每一预选电路的每一参考点, 取得其电压在时域下的峰对峰值 ( 步骤 182)。
(g2) 根据预选电路的参考点的电压在时域下的峰对峰值, 选出决选电路 ( 步骤 184)。
计算机系统在步骤 182 可以直接针对每一预选电路的每一参考点, 取得其电压在 时域下的峰对峰值, 然后根据这些结果, 自动选出决选电路 ( 步骤 184)。在本实施方式中, 计算机系统将比较预选电路与原始电路, 选择在每一参考点的峰对峰值均较接近原始电路 者, 为决选电路。
应了解到, 虽然本发明上述实施方式是以时域分析为例, 解释选择决选电路的方 式, 但此并不限制本发明。 本发明所属技术领域的普通技术人员, 亦可依实际需要选择其它 分析工具作为选择决选电路的方式。 举例来说, 在本发明另一实施方式中, 计算机系统亦可 提供频域分析工具, 以选择决选电路。 本发明另一实施态样为应用上述计算机辅助电路设计方法的计算机辅助电路设 计系统。图 8 即绘示此计算机辅助电路设计系统 200 的前段功能方块图。如图所示, 一种 计算机辅助电路设计系统 200 包含策略产生模块 210、 模拟模块 220、 比较模块 230 与预选 模块 240。在使用时, 策略产生模块 210 可产生复数个候选电路, 其中每一候选电路均对一 原始电路移除至少一电容。模拟模块 220 可模拟候选电路的效能。比较模块 230 可比较候 选电路与原始电路的效能。预选模块 240 可在候选电路中, 选择与原始电路的效能差异在 容许范围者, 作为预选电路。
在本实施方式中, 策略产生模块 210 会自动产生所有可能的电容移除状况, 作为 候选电路。 举例来说, 假若原始电路中有三颗电容, 分别是一号电容、 二号电容与三号电容, 候选电路可以是 : 仅移除一号电容、 仅移除二号电容、 仅移除三号电容、 同时移除一号电容 与二号电容、 同时移除一号电容与三号电容、 同时移除二号电容与三号电容, 以及同时移除 所有电容。
虽然在上述实施方式中, 策略产生模块 210 会产生所有可能的电容移除状况, 作 为候选电路, 但此并不限制本发明。在本发明其它实施方式中, 策略产生模块 210 也可以视 实际情况仅产生部分可能的电容移除状况, 作为候选电路。
在图 8 中, 模拟模块 220 可包含阻抗模拟单元 222, 此阻抗模拟单元 222 可模拟所 有候选电路的阻抗。 虽然图 8 在模拟模块 220 中仅绘示阻抗模拟单元 222, 但这并不代表模 拟模块 220 只能够模拟候选电路的阻抗。事实上, 模拟模块 220 也可以模拟或计算候选电 路的成本、 候选电路所占的面积、 候选电路所使用的电容数量…等。
比较模块 230 可包含阻抗比较单元 232, 此阻抗比较单元 232 可比较各候选电路与 原始电路的阻抗。 一般来说, 因为候选电路是移除一部分的电容, 因此电路的成本应该都会 有不同程度的降低, 但阻抗部分则会有不同程度的提高。 因此, 本实施方式是以电路的阻抗
为主, 选择所需的预选电路。
预选模块 240 可包含阻抗筛选单元 242, 此阻抗筛选单元 242 可在各候选电路中, 选择与原始电路的阻抗差异在容许范围者, 作为预选电路。 同样地, 以上所述的容许范围应 视实际规范的容许范围而定。举例来说, 假若实际规范每一个功率轨 (Power Rail) 容许涟 波电流 (Ripple Current) 所造成的影响为 5%, 则阻抗差异的容许范围可设定为 2.5%。
应了解到, 上述的比较模块 230 与预选模块 240 除了可以以单一指标 ( 例如 : 电路 的阻抗 ) 选择预选电路外, 也可以以综合指标 ( 例如 : 电路的成本、 电路所占的面积、 电路所 使用的电容数量、 电路的阻抗…等 ) 选择预选电路。本发明所属技术领域具有通常知识者, 应视实际需要, 弹性选择比较模块 230 与预选模块 240 的实施方式。
在预选模块 240 选择出预选电路之后, 计算机辅助电路设计系统 200 可利用显示 模块 250 将这些预选电路列出, 以方便使用者检视。
接着, 计算机辅助电路设计系统 200 可再接着做其它细部的模拟分析, 以选择出 最佳的决选电路。举例来说, 本发明下述实施方式是以时域分析 (Time Domain Analysis) 的方式, 选择出最佳的决选电路。
图 9 绘示图 8 的计算机辅助电路设计系统 200 的后段功能方块图。如图所示, 本 实施方式的计算机辅助电路设计系统 200 尚可包含参考点设定模块 260、 时域分析模块 270 与决选模块 280。 在使用时, 参考点设定模块 260 可在每一预选电路的相应位置设定复数个 参考点。时域分析模块 270 可针对每一预选电路的每一参考点, 模拟其电压在时域下的表 现。决选模块 280 可根据预选电路的参考点的电压在时域下的表现, 从预选电路中选择出 决选电路。 图 10 绘示图 9 的参考点设定模块 260 的功能方块图。如图所示, 参考点设定模块 260 可包含观测点设定单元 262、 观测单元 264、 筛选单元 266 与参考点设定单元 268。在使 用时, 观测点设定单元 262 可在原始电路设定复数个观测点。观测单元 264 可观测观测点 的电流大小。筛选单元 266 可根据观测点的电流大小, 在观测点中筛选出复数个代表观测 点。参考点设定单元 268 可根据代表观测点在原始电路的位置, 在每一预选电路的相应位 置, 设定参考点。
具体而言, 观测点设定单元 262 可在原始电路设定复数个观测点。这些观测点的 位置可以是各组件的接脚。
当观测点的数量过多时, 计算机辅助电路设计系统 200 可以在观测点中删除部分 无足轻重的观测点, 仅留下具影响力的观测点, 进行后续步骤。在本实施方式中, 电流大小 会决定观测点的影响力, 当电流量大时, 阻抗些微变动就会实质影响接收端的电压, 但当电 流量小时, 阻抗的变化就相对无关紧要。因此, 本实施方式是以观测点的电流大小为主, 选 择所需的代表观测点。
观测单元 264 可观测各观测点的电流大小, 并依照各观测点的电流大小排序权 重, 其中电流越大的观测点权重也越大。
筛选单元 266 可删除部分电流值太小的观测点, 仅留下电流值具影响力的观测点 为代表观测点。在本实施方式中, 令权重最大的观测点的电流为 OBPMAX, 观测点的电流为 OBPX, 若满足 :
OBPMAX/OBPX < 100
表示观测点具有一定程度的影响力, 可选择为代表观测点。反之 ( 亦即, OBPMAX/ OBPX ≥ 100), 则表示观测点影响力不大, 可以忽略不看。
参考点设定单元 268 可根据代表观测点在原始电路的位置, 在每一预选电路的相 应位置, 设定参考点。举例来说, 若原始电路的 CN1701_/+V5S_DGND 接脚被选择为代表观测 点, 则每一预选电路的 CN1701_/+V5S_DGND 接脚都会被参考点设定单元 268 设定为参考点。
回到图 9, 在设定参考点之后, 时域分析模块 270 会针对每一预选电路的每一参考 点进行时域分析, 以利决选模块 280 判断何者为最佳的决选电路。具体而言, 时域分析模 块 270 将针对每一预选电路的每一参考点, 产生电压在时域下的波形。然后, 时域分析模块 270 会将预选电路与原始电路的时域分析结果一并输出, 以选择最佳的决选电路。
图 11 绘示图 9 的决选模块 280 的功能方块图。如图 11 所示, 决选模块 280 包含 峰对峰值单元 282 与决选单元 284。 在使用时, 峰对峰值单元 282 可针对每一预选电路的每 一参考点, 取得其电压在时域下的峰对峰值。决选单元 284 可根据预选电路的参考点的电 压在时域下的峰对峰值, 选出决选电路。在本实施方式中, 决选单元 284 将比较预选电路与 原始电路, 选择在每一参考点的峰对峰值均较接近原始电路者, 为决选电路。
应了解到, 虽然本发明上述实施方式是以时域分析为例, 解释选择决选电路的方 式, 但此并不限制本发明。 本发明所属技术领域的普通技术人员, 亦可依实际需要选择其它 分析工具作为选择决选电路的方式。 举例来说, 在本发明另一实施方式中, 计算机辅助电路 设计系统亦可提供频域分析工具, 以选择决选电路。
上述计算机辅助电路设计系统 200 的各组件的具体实施方式可为软件程序或硬 件电路。 本发明所属技术领域的普通技术人员, 应当视当时需要弹性选择其实施方式, 而不 需全为软件程序或全为硬件电路, 得部分为软件程序或部分为硬件电路。
虽然本发明已以实施方式揭露如上, 然其并非用以限定本发明, 本领域普通技术 人员, 在不脱离本发明的精神和范围内, 当可作各种的还动与润饰, 因此本发明的保护范围 当视所附权利要求书所界定者为准。