Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время разработано и производится много разновидностей полупроводниковых приборов, в основу действия которых положен эффект поля. Широкое распространение получили пріїиорьі со структурой ВДП ( металл-диэлектрик-полупроводник ). Интегральные схемы на ВДП-транэисторах конструктивно просты, технологичны, даст высокий процент выхода годных изделий, малоразмерны, что позволяет значительно повысить степень интеграции и снизить стоимость отдельной -схемы.
Ко с ростом степени интеграции повышается и трудоемкость проектирования интегральных схем. Уже при числе транзисторов в схеме порядка сотен становится практически невозможно проектирование Больших Интегральных Схем ( БИС ) вручную, а современная технология позволяет создавать БКС, состоящие из сотен тысяч полупроводниковых приборов. В связи с этим особую важность приобретают системы автоматизированного проектирования и расчета ( САП? ) БИС. Они призваны освободить человека от рутинной работы, ускорить выполнение работ, непосредственно не- свят занных с творческой деятельностью человеческого мозга. Такого рода функции вполне могут исполнять компьютеры.
Проблемы функционирования схем на МДГЬтранаисторах предусматривают реализацию схемой, определенной логической функции, & также прохождение сигнала по схеме во времени, переключение схемы при изменении ее входов и согласование нескольких сигналов. Различные подходы к этим вопросам уже расс-матрияались как в теоретической кибернетике, так и в радиотехнике.
Основным принципом. исследования переходных процессов в МДП-схемах является возможно более точное описание схемы с по-
моївью дифференциальных моделей всех элементов схемы, как простых, так и полупроводниковых. Это описание приводит к составлению системы дифференциальных уравнений. В связи с невозможностью или трудоемкостью их аналитического решения часто применяют численные методы.
В случае, когда число элементов в схеме невелико, существует возможность достаточно точного численного решения системы дифференциальных уравнений, описывающих схему. Существуют программы для компьютера, анализирующие схемы, состоящие из 1000'и-менее транзисторов. Для более сложных схем таких точных методов решения получено пока не было. Это связано как с усложнением описания схемы, гак и с недостаточным быстродействием и памятью существующих компьютеров. Кроме того, непрерывный подход не предполагает получения конкретных результатов по анализу схем исходя из вида дифференциальных уравнений, т. е. из топологической структуры схемы. В этом аспекте представлял бы интерес более интуитивный подход к анализу БИС, позволяющий простыми средствами достигать значимых результатов.
В данной-диссертационной работе создан метод исследования МДП-схем, предполагающий-дискретный подход к их анализу и позволяющий делать электротехнические выводы исходя иа геометрии схем, предложен алгоритм для исследования переходных процессов в МДП-схемнх, а также рассмотрены вопросы макромоделирования схем.
Цель работы заключается в следующем:
- выявить тенденции развития исследований по вопросам
анализа электрических схем со етруктурой'ВДП, . провести анализ
существующих методов расчета переходиш процессов в электри
ческих схемах; .
*- рассмотреть новый дискретный . подход к анализу
- з -МДП-схем;
- предложить математическую модель МЩ-схемы, позволяющую
, упростить рассмотрение переходных процессов в мДП-схемах и за
держек распространения электрического сигнала по схеме во вре
мени;
получить " Ки-іестванньк? результаты по функционированию МДП-схем;
разработать алгоритм для анализа RC-схем и провести оценки его'СЛОЖНОСТИ
оценить задерж;' и предложить оптимальный по- быстродействию схем метод синтеза контактных схем;
определить понятие макромодели и приближенной макромо-дели для управляющих систем и его приложение к массу рассматриваемых схем, доказать некоторые теоремы о макромоделирова-нии.
Методика исследований. В основу' исследований связанных с
анализом МДП-схем и макромоделированием, положены некоторые
результаты из теории управляющих систем и теории анализа элек
трических схем. -
Научная новизна. Предложен дискретный подход к анализу МДП-схем, позволяющий упростить рассмотрение переходных процессов в МДП-схемах и задержек распространения электрического сигнала,но схеме во .времени. Разработан алгоритм для анализа схем и проведены оценки его сложности. Доказаны теоремы, позволяющие оценить задержку и предложить оптимальный по быстродействию схем метод синтеза контактных схем. Предложено понятие макромодели и приближенной макромодели для ,произвольных управляющих систем и его приложение к классу рассматриваемых схем. Доказаны некоторые, теоремы о существовании макромоделей и приближенных;макромоделеи , а также'предложена макромодель
для одного класса схем.
Практическая ценность и актуальность результатов. Разработанные в диссертационной работе алгоритмы могут использоваться при анализе электрических схем со структурой МДП, а также при решении хозяйственных и научно-технических задач,до* пускащих макромоделирование.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы док
ладывались на конференциях молодых ученых Московского госу
дарственного университета им. М. Б. Ломоносова. ( г. Москра, 1983,
1984; 1985 гг.), Всесоюзном семинаре по дискретной математике
( г. Москва, 198? г.), Республиканской конференции по вопросам
конструирования электротехнических приборов ( г.Рига, 1988),
Московской городской конференции молодых ученых и специалистов
по проблемам кибернетики и вычислительной техники ( г. Москва,
1989 г. ), Всесоюзной школе по вопросам оптимизации вычислений
( пос. Кацивели', 1Q91 г.), "
Публикации. Основные результаты диссертации отражены в четырех .работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Обший объем работы - 72 страницы, список литературы - 31 наименование. Изложение иллюстрируется 36 рисунками.