[发明专利]一种对电路中线性电阻计算电路方程节点电流的方法

说明书

一种对电路中线性电阻计算电路方程节点电流的方法，包括以下步骤：1）根据线性电阻的端口位置建立第一电导矩阵；2）对第一电导矩阵进行去掉空行空列处理，获得第二电导矩阵；3）用电导值填充第二电导矩阵；4）利用第二电导矩阵计算电阻电流向量；5）计算总的电流向量。本发明利用电路中器件的连接关系不会变化同时线性电阻的电导值不变的特点，用线性电阻的电导值形成一个固定的电导矩阵，通过电导矩阵和电压向量的乘法得到线性电阻的电流向量，避免遍历每个线性电阻，使计算能够得到加速。

技术领域

本发明涉及模拟电路数值仿真技术领域，特别涉及一种对电路中线性电阻计算电路方程节点电流的方法。

背景技术

电路中的电流遵循基尔霍夫电流定律(KCL方程)，任意节点连接的所有支路的总电流和为零。在对电路进行SPICE精度的仿真过程中，需要计算出连到同一个节点上所有支路的电流和，并用作电路方程的右端项，通过解方程使电路状态向满足基尔霍夫电流定律的方向迭代。因此计算节点电流是整个仿真过程的重要部分。

一般计算节点电流的做法是，遍历所有器件，由器件根据电路状态计算出端口电流，添加到对应的节点上。对于大部分的电路，尤其是后仿真电路，线性的电阻电容占器件的大多数。对线性电阻，可以简单的用电导乘以电压差，得到端口电流。如果按照普通器件的处理方式，遍历每一个线性电阻，对电阻器件的访问会造成大量的内存随机访问。

因而，亟需一种能够高效计算线性电阻节点电流的方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供对电路中线性电阻计算电路方程节点电流的方法，以提高节点电荷的计算效率。

为实现上述目的，本发明提供的对电路中线性电阻计算电路方程节点电流的方法，包括以下步骤：

1)根据线性电阻的端口位置建立第一电导矩阵；

2)对第一电导矩阵进行去掉空行空列处理，获得第二电导矩阵；

3)用电导值填充第二电导矩阵；

4)利用第二电导矩阵计算电阻电流向量；

5)计算总的电流向量。

进一步地，所述步骤2)进一步包括以下步骤：

21)记录第一电导矩阵各元素的行号和列号；

22)去掉空行和空列，得到第二电导矩阵；

23)记录第一电导矩阵和第二电导矩阵之间各元素的行号和列号的映射关系。

进一步地，所述第一电导矩阵和所述第二电导矩阵为对称矩阵。

进一步地，所述步骤4)进一步包括以下步骤：

41)计算第二电导矩阵中各个节点对应的电压值，构成电压向量；

42)将第二电导矩阵与电压向量相乘，获得第二电导矩阵各个节点对应的第二电流向量。

进一步地，所述步骤5)进一步包括，将第二电流向量按照第一电导矩阵和第二电导矩阵之间的映射关系加至各个节点，再与其他器件的等效电流叠加，得到总的节点电流向量。

更进一步地，对电路结构连接关系不改变的电路中线性电阻计算电路方程节点电流时，步骤1)-步骤3)只需进行一次，步骤4)-步骤5)可以根据电压值改变重复多次。

为实现上述目的，本发明还提供一种对电路中线性电阻计算电路方程节点电流的装置，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的程序，所述处理器运行所述程序时执行上述的对电路中线性电阻计算电路方程节点电流的方法的步骤。