电路y型变三角形公式电路变换为等效Y型电路的公式是什么？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-03-10 17:56 标签： 电路y型变三角形公式

基于y参数矩阵的无源器件完全图等效电路及构建方法技术领域1.本发明涉及电子器件建模领域，具体涉及基于y参数矩阵的无源器件完全图等效电路及构建方法。
背景技术：
2.随着cmos技术的进步，cmos器件的射频性能不断提高，极大地增加了硅基射频集成电路的应用。作为射频电路(如放大器、混频器和压控振荡器)的关键，无源元件通常占用大量的面积。3.无源器件仿真大多采用电磁(em)仿真的数值技术，但其通常非常耗时，需要消耗大量的计算机资源，尤其是内存存储空间和cpu时间等。一种简单的方法是使用来自测量或em模拟的表格数据，即表格查找，然而，这种类型的模型不能支持时域分析。而等效电路模型可以大大减少计算时间，并且可以很容易地集成到计算机辅助设计(cad)工具中，有助于对设计的电路进行快速、准确、灵活的仿真。因此，在射频集成电路设计中，对无源器件的精确建模是十分必要的。4.无源器件系统函数矩阵的低阶有理函数近似，可以由em仿真所得的数据集用最小二乘法拟合出一个的有理表达式。然而，对于cad工具而言，它需要一个等效电路模型，来进行仿真与优化。现如今，提出了很多基于无源器件零极点法建模的等效电路模型，但大多需要确定等效电路拓扑结构，而后通过基尔霍夫定律求解一组线性方程。不仅在确定电路拓扑上需要消耗大量人力，而且在网络复杂的情况下，求解方程的时间大大增加。
技术实现要素：
5.本发明针对现有技术的不足，在确定系统函数矩阵的有理表达式后，快速构造出基于y参数矩阵的无源器件完全图等效电路。6.基于y参数矩阵的无源器件完全图等效电路，针对具有n个端口p1、p2、…、pn以及一个接地端p0的无源器件，其任意两个不同端口pi、pj之间均存在一个由对应传递函数确定的子电路cij，pi、pj∈{p0，p1，p2，…，pn}且pi≠pj，由此构成一个完全图网络。7.进一步地，所述的子电路cij由若干个子模块mijk并联构成；且对于任意的pi、pj，所述子电路cij具有的子模块数量kij相同，并记为k。8.进一步地，所述子模块mijk由电阻、电感、电容或受控电流源等理想元件构成，且由对应传递函数化为部分分式后的第k项所确定，1≤k≤k。9.该无源器件完全图等效电路模型的构建方法具体如下：10.步骤一、将已知的y参数传递函数矩阵中的每一项均转化为部分分式形式，确定其项数k。11.步骤二、对于任意两个不同端口pi、pj∈{p1，p2，…，pn}且pi≠pj，分别由其传递函数yij(s)化为部分分式后的第k项确定其第k个子模块mijk；若第k项分式的形式为a/(s-p)，则考虑一个电感与电阻串联的子模块；若第k项分式的形式为a/(s-p)，a≤0，则考虑一个电感与电阻串联，再与受控电流源并联的子模块，其中受控电流源只用来修正电流方向而不改变模块的极点与无源性；若第k项分式的形式为(as+b)/(s-p)(s-p*)，p与p*为共轭复数，则考虑一个电感、一个电容、一个电阻的串联，再与若干个受控电流源并联的子模块，其中受控电流源只用来修正电流方向而不改变模块的极点与无源性；若第k项的形式为常数项，则考虑一个单独电阻子模块；若第k项的形式为as，则考虑一个单独电容子模块。12.步骤三、对于任意端口pi∈{p1，p2，…，pn}，由其传递函数yii-∑i≠jyij按照步骤二的方式确定其与p0的子电路ci0。13.与其他模型相比，本发明的优势为：14.1、本模型能通过系统函数的部分分式表达式，对每一项分别进行建模，即每项分别对应于一个所述子模块。在无源器件端口增加、复杂程度变高的情况下，计算复杂度呈线性增加，相对于其他模型，降低了建立等效电路模型的计算复杂度，具有高效性。15.2、本模型对于cad工具，在计算任意两个端口之间的响应时，能屏蔽完全图上其余端口之间的理想原件，而只需考虑相关的两个端口之间的所述子电路。从而，从等效电路逆向获取系统函数有理表达式时，也具有高效性。16.3、本模型适用于任意一种无源器件，无需为不同特性的无源器件构造新的拓扑结构，具有通用性。附图说明17.图1为一种基于y参数传递函数矩阵的无源器件完全图等效电路模型示意图；18.图2为一实施例中无源器件的等效电路图；19.图3为一实施例等效电路与其原器件的s参数对比谱图。具体实施方式20.以下结合附图对本发明作进一步说明。21.如图1所示，一种基于y参数传递函数矩阵的无源器件完全图等效电路模型，其特征在于：针对具有n个端口p1、p2、…、pn以及一个接地端p0的无源器件，其任意两个不同端口pi、pj之间均存在一个由对应传递函数确定的子电路cij，pi、pj∈{p0，p1，p2，…，pn}且pi≠pj，由此构成一个完全图网络。22.所述的子电路cij由若干个子模块mijk并联构成；且对于任意的pi、pj，所述子电路cij具有的子模块数量kij相同，并记为k。23.所述子模块mijk由电阻、电感、电容或受控电流源等理想元件构成，且由对应传递函数化为部分分式后的第k项所确定，1≤k≤k。24.该等效电路模型的构建方法具体如下：25.步骤一、将已知的y参数传递函数矩阵中的每一元素均转化为部分分式形式，确定其项数k。26.步骤二、对于任意两个不同端口pi、pj∈{p1，p2，…，pn}且pi≠pj，分别由其传递函数yij(s)化为部分分式后的第k项确定其第k个子模块mijk；若第k项分式的形式为a/(s-p)，则考虑一个电感与电阻串联的子模块；若第k项分式的形式为a/(s-p)，a≤0，则考虑一个电感与电阻串联，再与受控电流源并联的子模块，其中受控电流源只用来修正电流方向而不改变模块的极点与无源性；若第k项分式的形式为(as+b)/(s-p)(s-p*)，p与p*为共轭复数，则考虑一个电感、一个电容、一个电阻的串联，再与若干个受控电流源并联的子模块，其中受控电流源只用来修正电流方向而不改变模块的极点与无源性；若第k项的形式为常数项，则考虑一个单独电阻子模块；若第k项的形式为as，则考虑一个单独电容子模块。27.步骤三、对于任意端口pi∈{p1，p2，…，pn}，由其传递函数yii-∑i≠jyij按照步骤二的方式确定其与p0的子电路ci0。28.如图2所示，以一个集成电路金属-氧化物-金属(mom)电容进行举例，对本发明进行描述。29.实施例中mom电容具有两个端口p1、p2以及接地端p0。步骤一，将已知的y参数传递函数矩阵中的每一元素化为部分分式：[0030][0031][0032][0033][0034]其项数k＝3。[0035]步骤二，确定p1与p2之间的子电路c12。y12的第1项形式为(as+b)/(s-p)(s-p*)，p与p*为共轭复数，故子模块m121是一个由电感l1、电容c1、一个电阻r1的串联，再与一个受控电流源并联的子模块；y12的第2项形式为a/(s-p),a≥0,故子模块m122是一个由电感l2与电阻r2串联的子模块；y12的第3项形式为as，故子模块m123是一个单独电容c3的子模块。[0036]步骤三，与步骤二类似的，由y11-∑1≠jy1j和y22-∑2≠jy2j确定p1、p2与p0之间的子电路c10和c20。[0037]由此可以看出，实施例各子电路、各子模块之间的计算相互独立，具有高效性。实施例等效电路与其原器件的s参数对比谱图如图3所示，实线代表等效电路，三角形代表原器件电磁仿真结果，可以看出完全图等效电路模型具有良好的效果。[0038]以上内容是结合具体的实施案例对本发明作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所述技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，对本发明的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本发明的保护范围。

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