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1 绪论1

1.1 电子设计自动化的发展概况1

1.2　模拟电路CAD的发展概况3

1.2.1　模拟集成电路的特点和设计自动化方法3

1.2.2　模拟集成电路的设计工具4

1.3　数字系统设计流程的演变8

2 电路方程的建立和求解方法14

2.1　建立电路方程的常用方法14

2.1.1　表矩阵法15

2.1.2　拓扑矩阵法18

2.1.3　节点法21

2.1.4　改进节点法24

2.1.5 双图法31

2.2　线性代数方程组的数值解法35

2.2.1　高斯消去法36

2.2.2　LU分解法39

2.2.3　稀疏矩阵技术41

2.2.4　复数方程组解法53

习题54

3　半导体器件模型59

3.1 二极管模型60

3.2　双极型晶体管模型63

3.2.1　EM1模型64

3.2.2　EM2模型67

3.2.3　EM3模型70

3.2.4　GP模型75

3.3　结型场效应晶体管模型75

3.4　长沟道MOS场效应晶体管模型77

3.4.1　非线性电流源IDS79

3.4.2　电荷存储效应80

3.5 短沟道MOS场效应晶体管模型83

3.5.1 阈值电压84

3.5.2 I-U特性的统一模型85

3.5.3　MOS电容的统一模型90

3.5.4　噪声模型96

3.5.5　MOS二极管模型97

3.6　宏模型101

3.6.1　宏模型的建立方法101

3.6.2　运算放大器的宏模型103

3.6.3　其他一些模拟电路单元的宏模型110

3.7　分段线性模型115

习题120

4 直流分析122

4.1　线性直流分析123

4.1.1　直流分析功能123

4.1.2　线性直流分析流程124

4.1.3　线性直流分析实例125

4.2　非线性直流分析的数值方法129

4.2.1　简单迭代法129

4.2.2　牛顿-拉夫森方法130

4.3　非线性器件的直流伴随模型133

4.3.1　二极管直流伴随模型133

4.3.2　双极型晶体管的直流伴随模型135

4.3.3　MOS场效应晶体管的直流伴随模型137

4.4　N-R方法的收敛性138

4.5　改进的N-R方法139

4.5.1　“横取”N-R方法139

4.5.2　“四象限”算法140

4.5.3　阻尼算法141

4.5.4　高阶校正法142

4.6　其他改善收敛性的算法143

4.7　直流非线性分析流程和分析实例145

习题148

5 瞬态分析152

5.1 引言152

5.2　常用的数值积分方法155

5.2.1　向前欧拉法155

5.2.2　向后欧拉法157

5.2.3　梯形法159

5.2.4 多步法161

5.3　储能元件的瞬态离散化模型161

5.3.1 电容的离散化电路模型162

5.3.2　电感的离散化电路模型163

5.3.3　互感的离散化电路模型164

5.4　局部截断误差与稳定性165

5.4.1　局部截断误差的计算165

5.4.2　变步长策略168

5.4.3　起步与导数不连续点的处理170

5.4.4　绝对稳定和stiff稳定172

5.5　基尔算法173

5.6　瞬态分析程序及分析实例177

5.6.1　瞬态分析程序介绍177

5.6.2　分析实例178

习题182

6　频域分析185

6.1　交流小信号分析185

6.1.1　元器件的交流小信号模型185

6.1.2　交流小信号分析流程与实例190

6.2　零极点分析194

习题200

7　灵敏度分析202

7.1 引言202

7.2　伴随网络法203

7.2.1　特勒根定理和伴随网络的构成203

7.2.2　线性网络的伴随网络法205

7.2.3　非线性网络的伴随网络法210

7.2.4　伴随网络方程的建立及求解212

7.3 网络灵敏度的应用215

7.3.1　寄生参数的灵敏度215

7.3.2　对于频率的灵敏度217

7.3.3 SPICE程序中的直流灵敏度分析219

7.4　导数网络法223

7.4.1　线性网络的导数网络法224

7.4.2　非线性网络的导数网络法228

7.4.3　导数网络方程的建立与求解230

习题234

8 容差分析236

8.1 引言236

8.2　器件参数的统计分布规律237

8.2.1　随机变量及其描述方法237

8.2.2　随机变量的数字特征239

8.2.3　几种常用器件参数的统计分布240

8.3　多个器件参数变化对电路性能的影响243

8.4　最坏情况分析244

8.5　蒙特卡罗分析250

8.5.1　随机数的产生251

8.5.2　随机变量的抽样253

8.5.3　蒙特卡罗法在电路仿真中的应用257

习题259

9　大规模电路的仿真技术261

9.1　引言261

9.2　撕裂法263

9.2.1　支路撕裂法263

9.2.2　节点撕裂法266

9.3　松弛技术268

9.3.1　线性松弛方法269

9.3.2　非线性松弛方法270

9.3.3　波形松弛方法271

9.4　多级牛顿算法273

9.5　混合仿真技术275

10　优化设计282

10.1　概述282

10.2 电路优化问题的特点284

10.3　收敛判据286

10.4　正交设计法286

10.4.1 正交拉丁方与正交表287

10.4.2　正交表与正交优化设计288

10.5　下降单纯形法290

10.6　拟牛顿算法292

10.7　模拟退火算法294

10.7.1　基本思想294

10.7.2　算法要素296

10.7.3　算法实例299

10.8　进化计算法300

10.8.1　适应值函数301

10.8.2　交叉算子302

10.8.3　变异算子303

10.8.4　选择算子304

10.8.5　进化计算的高级策略305

10.8.6　进化计算实例——遗传算法307

10.9　小结308

习题309

附录A　教学软件311

参考文献324