前言

在仿真過程中，由于仿真模型的不連續(xù)性，或者模型沒有適當(dāng)?shù)乇碚?參數(shù)化，或者當(dāng)求解器無法求解控制模型行為的方程時(shí)，可能就會(huì)出現(xiàn)仿真的收斂問題。

當(dāng)然，收斂問題沒有唯一的解決方案，因此應(yīng)仔細(xì)研究每個(gè)設(shè)計(jì)行為，并應(yīng)為該設(shè)計(jì)確定適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。

解決仿真的收斂問題，要避免對(duì)仿真設(shè)置進(jìn)行隨機(jī)更改，也要注意避免更改原始設(shè)計(jì)拓?fù)?。因此可以?/p>

1、使用系統(tǒng)方法。在解決收斂問題時(shí)記錄好更改。

2、在開始調(diào)查問題之前，嘗試用最新的Saber 版本中運(yùn)行設(shè)計(jì)。

3、對(duì)問題進(jìn)行初步調(diào)查并確定攻擊點(diǎn)。

4、仔細(xì)研讀系統(tǒng)給出的錯(cuò)誤信息，并參考產(chǎn)品幫助文檔判斷癥結(jié)所在。

5、有效地利用調(diào)試工具。

6、確保校準(zhǔn)分析。

初步調(diào)查

可能會(huì)出現(xiàn)收斂問題原因很多。因此了解調(diào)試過程的起點(diǎn)很重要。初步調(diào)查有助于啟動(dòng)調(diào)試。有時(shí)通過遵循初步調(diào)查中提到的糾正措施來解決收斂問題。

初步調(diào)查步驟如下。

1、在SaberRD中打開設(shè)計(jì)時(shí)，您是否看到有關(guān)缺少符號(hào)的任何消息？

識(shí)別設(shè)計(jì)中缺少的符號(hào)、連接或節(jié)點(diǎn)。在 SaberRD 中打開設(shè)計(jì)時(shí)，Netlister 會(huì)彈出一條關(guān)于缺少符號(hào)的消息（如果有），如下所示：

這可能是由于模型更新、庫(kù)重構(gòu)或復(fù)制設(shè)計(jì)文件夾時(shí)的人為錯(cuò)誤造成的。在這種情況下，請(qǐng)確保模型模板 ( .sin) 和符號(hào) ( .ai_sym) 在工作目錄或自定義庫(kù)或 SaberRD 庫(kù)中可用。

2、檢查是否有任何浮動(dòng)引腳

浮動(dòng)引腳是未連接到設(shè)計(jì)中的任何組件或節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。它們?cè)诰W(wǎng)表中也被稱為“freenet”。此外，某些節(jié)點(diǎn)可能會(huì)因人為錯(cuò)誤而斷開連接。如果存在收斂問題，建議檢查這些浮動(dòng)引腳并確保它們被故意遺漏。在大型設(shè)計(jì)中，很難識(shí)別freenet，您可以在Netlist 中搜索關(guān)鍵字“freenet”，并確保有意將它們排除在外，以避免對(duì)收斂造成任何影響。

3、檢查任何具有挑戰(zhàn)性的電路

確保設(shè)計(jì)不存在如下所示的任何電路條件。設(shè)置電感直流阻抗和電容的絕緣阻抗，使設(shè)計(jì)更加真實(shí)。避免電容器和電感器的初始條件沖突，如下所示，并為隔離電路提供適當(dāng)?shù)膮⒖肌Ｏ旅娼o出了具有挑戰(zhàn)性的電路的示例。

• 無法解決的配置 違反能量守恒定律的電路條件。

• **人為錯(cuò)誤 **對(duì)于理想的并聯(lián)電容器和串聯(lián)的理想電感器，初始條件應(yīng)該相同。初始條件的錯(cuò)誤使用會(huì)導(dǎo)致數(shù)值振蕩。

• **隔離地 ** 如果有變壓器之類的電氣隔離，則應(yīng)提供適當(dāng)?shù)慕拥貐⒖肌?/li>

• 同步數(shù)字事件 兩個(gè)數(shù)字事件之間應(yīng)該有有限的延遲。

4、刪除臨時(shí)文件并創(chuàng)建新的網(wǎng)表文件。

SaberRD 在工作目錄（保存設(shè)計(jì)文件的位置）中寫出許多與 Netlister 和 Simulator 相關(guān)的支持文件。這些文件具有*.ai_tdb、 .ai_ns、 .ai_str、 .ai_grm、 .ai_out、 .ai_compiled、work.ai_vfs、 .ai_vhddsn、*.ai_vhdgrm 等擴(kuò)展名，并包括等網(wǎng)表文件。sin和.vhd。由于不受支持的 GUI 操作、版本更改或數(shù)據(jù)損壞，這些支持文件可能會(huì)損壞。建議在清除這些支持文件后重新網(wǎng)表設(shè)計(jì)。

注意：不要?jiǎng)h除擴(kuò)展名為*.ai_sch、 .ai_dsn、 .ai_sym、 .sin（僅適用于模型）的文件和來自模型架構(gòu)工具的文件（如 .ai_dp、 .ai_mosfet、 .ai_mct、 . ai_igbt1、 .ai_ams、 .ai_scan、 .ai_tlu等）。在刪除任何這些文件之前進(jìn)行備份是個(gè)不錯(cuò)的習(xí)慣。

5、設(shè)計(jì)之前是否進(jìn)行過仿真？ 如果是這樣，那么發(fā)生了什么變化并導(dǎo)致了錯(cuò)誤？

如果收斂問題剛好在一些設(shè)計(jì)修改之后發(fā)生，那么這個(gè)問題可能是在修改過程中引起的。了解修改的效果以及修改是否是收斂錯(cuò)誤的原因。如果修改是將設(shè)計(jì)的一小部分集成到更大的設(shè)計(jì)中，請(qǐng)確保小部分經(jīng)過驗(yàn)證并且電路行為符合預(yù)期。此外，確保在集成后，設(shè)計(jì)行為符合預(yù)期，并且電路遵循基爾霍夫電壓和電流定律。

6、直流工作點(diǎn)或瞬態(tài)分析時(shí)是否顯示收斂錯(cuò)誤？

當(dāng)出現(xiàn)收斂問題時(shí)，仿真器會(huì)顯示錯(cuò)誤消息。錯(cuò)誤消息包含指向提供有關(guān)錯(cuò)誤信息的產(chǎn)品幫助文檔的鏈接。錯(cuò)誤中的消息可能是調(diào)試的起點(diǎn)。有關(guān)產(chǎn)品幫助文檔的更多詳細(xì)信息，將在以下部分中詳細(xì)說明，遵循錯(cuò)誤消息。

有關(guān)錯(cuò)誤及其發(fā)生的知識(shí)有助于確定調(diào)試過程的起點(diǎn)。有關(guān)錯(cuò)誤發(fā)生的信息至關(guān)重要，因?yàn)樗兄谧粉櫾O(shè)計(jì)中的任何事件或切換，并從那時(shí)起繼續(xù)調(diào)查。對(duì)于 DC 工作點(diǎn)，可以使用調(diào)試、holdnodes、SDB 命令等仿真器選項(xiàng)進(jìn)行調(diào)試。對(duì)于瞬態(tài)分析，可以利用監(jiān)控進(jìn)度和 ASP（仿真解決方案點(diǎn)）代碼進(jìn)行調(diào)試。這也將在本文后面詳細(xì)介紹。

按照錯(cuò)誤信息判斷

當(dāng)出現(xiàn)收斂問題時(shí)，SaberRD 會(huì)顯示錯(cuò)誤消息，幫助調(diào)試問題并解決問題。收斂問題期間的一些常見錯(cuò)誤消息如下所示：

在 SaberRD 中，當(dāng)顯示錯(cuò)誤消息時(shí)，該工具會(huì)指出問題中最可能的部分。受影響的組件/節(jié)點(diǎn)將以紅色突出顯示。當(dāng)鼠標(biāo)懸停在突出顯示的部分時(shí)，緊湊的錯(cuò)誤消息顯示如下。

腳本窗口中的錯(cuò)誤消息將包含一個(gè)鏈接，您可以單擊該鏈接并重定向到產(chǎn)品幫助文檔。SaberRD 產(chǎn)品幫助文檔簡(jiǎn)要說明了錯(cuò)誤以及解決這些錯(cuò)誤的技巧。可以使用產(chǎn)品幫助文檔中的鏈接訪問每條錯(cuò)誤消息的詳細(xì)信息。產(chǎn)品幫助文檔的快照如下所示。

使用調(diào)試工具

SaberRD 提供調(diào)試工具，用于監(jiān)控仿真器性能和診斷收斂問題的可能原因?？捎玫牟煌{(diào)試工具包括調(diào)試選項(xiàng)、Holdnodes、SDB 命令和監(jiān)控進(jìn)度。

調(diào)試選項(xiàng)

調(diào)試選項(xiàng)僅在直流工作點(diǎn)分析中可用，可以通過高級(jí)仿真設(shè)置訪問。調(diào)試選項(xiàng)是一個(gè)切換開關(guān)，當(dāng)設(shè)置為“Yes”時(shí)，仿真器轉(zhuǎn)錄窗口將顯示仿真器變量，如行列式符號(hào)、函數(shù)值、變量的相對(duì)變化、牛頓步長(zhǎng)限制和超出區(qū)域的變量數(shù)，如下所示。

如上圖，當(dāng)找到解決方案時(shí)：

• 雅可比行列式的符號(hào)通常保持相同的符號(hào) (+)
• 函數(shù)值（通常）首先增加，然后減少（通常是非單調(diào)的）直到接近零
• 變量的相對(duì)變化趨近于小值
• 牛頓步長(zhǎng)變量在迭代結(jié)束時(shí)為零
• 沒有發(fā)現(xiàn)區(qū)域外的變量，或者只是偶爾發(fā)現(xiàn)一些變量

但是當(dāng)沒有找到解決方案時(shí)，仿真器將顯示如下信息：

觀察到行列式的不同符號(hào)。

• 可以看到非常高的功能值
• 變量的相對(duì)變化值高
• 可以看到更多的牛頓步長(zhǎng)變量
• 發(fā)現(xiàn)某些變量超出區(qū)域

仔細(xì)研究仿真器參數(shù)的變化有助于確定收斂問題的原因和解決方案。例如，讓我們看一個(gè)隨附的案例研究。

在下面給出的仿真器報(bào)告截圖中，可以看出，

• 行列式變化廣泛
• 函數(shù)值和相對(duì)變化過，然后急劇增加到NaN，
• 大量變量受牛頓步長(zhǎng)限制
• 突然變量超出區(qū)域

這種行為的原因可能是由于牛頓步長(zhǎng)限制不足。要了解有關(guān)牛頓步長(zhǎng)限制的更多信息，請(qǐng)參閱產(chǎn)品幫助文檔（The Designer’s Guide to Analog & Mixed-Signal Modeling> Simulator Convergence>NumericalOscillation and Divergence）。在這種情況下，推薦的解決方案是增加牛頓階躍密度。將操作點(diǎn)高級(jí)仿真設(shè)置中的 Newton Step Density 從 3（默認(rèn)）增加到 5，可以看到仿真收斂并找到了解決方案。

保持節(jié)點(diǎn)

對(duì)于具有多個(gè)穩(wěn)定工作點(diǎn)（例如鎖存器、觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器）的系統(tǒng)，無偏直流工作點(diǎn)分析可能會(huì)在工作點(diǎn)之間“卡住”，而不是找到一個(gè)。另一方面，根據(jù)設(shè)計(jì)，DC 分析可能可以輕松找到工作點(diǎn)，但它找到的可能不是您最感興趣的。使用Holdnodes，可以將指定節(jié)點(diǎn)保持在指定值，而運(yùn)行工作點(diǎn)分析。Holdnodes 可用于將系統(tǒng)偏向特定的解決方案。要將節(jié)點(diǎn)保持在特定值，請(qǐng)輸入節(jié)點(diǎn)名稱及其路徑和值，以空格分隔，如下所示。

語(yǔ)法->::.:

**釋放保持節(jié)點(diǎn) **

此選項(xiàng)指定是否應(yīng)分兩步找到解決方案，首先保留節(jié)點(diǎn)，然后釋放。設(shè)置為 Yes 時(shí)，操作點(diǎn)分析分兩步運(yùn)行。在第一步中，節(jié)點(diǎn)保持在指定的值，然后在第二步中，節(jié)點(diǎn)被釋放并使用第一步的結(jié)果作為輸入。當(dāng)設(shè)置為 No 時(shí)，不使用 Holdnodes 的操作點(diǎn)分析（第二步）不會(huì)在使用 Holdnodes 的分析之后運(yùn)行。您還可以同時(shí)持有多個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)及其各自的值應(yīng)由空格分隔，如下面的界面所示。

注意：不支持信號(hào)名稱中的通配符。您必須指定要保持的信號(hào)名稱。

在上面的例子中，模型 boostavg 的頂級(jí)節(jié)點(diǎn)“v_battery”和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)“il”分別保持在值 1 和 0。當(dāng)釋放保持節(jié)點(diǎn)處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，這些節(jié)點(diǎn)保持在指定的值，然后運(yùn)行操作點(diǎn)分析，然后釋放它們并使用在第一部分中獲得的值作為初始點(diǎn)運(yùn)行操作點(diǎn)的第二部分。