HSPICEにおける非収束(Non-Convergent)の原因と対策

マニュアルを訳しただけです．

HSPICEでなんで収束しないの？そもそも収束って何？と言う人はSPICEの動作原理について勉強するといいかも．

[原因]
#0 回路構造の確認
回路にフローティングが存在すると，その点の電圧を決定できないために非収束となる．すべてのノードがなんらかしらの素子を経由しながら電源もしくはグラウンドに接続されている事を確認する．

#1 初期値の設定
安定状態が複数ある回路の場合，初期値を自動的に決められない．特にリングオシレータやフリップフロップは初期値を一意に決められない．その場合，.ic コマンド(initial condition)を使い初期値を与える必要がある．

#2 不適切なモデルパラメータの導入
物理モデルパラメータに沿わないパラメータを導入した結果，ソースドレイン電流や容量特製に不連続が発生する事がある．これはinitial timestep too smallエラーを引き起こす．

#3 PN結合の高抵抗
BJTやMOSFETのPN結合は高いオフ抵抗を持つ．このオフ抵抗が非収束の原因となる．HSPICEでは，.option gmindc .option gminを設定する事で，これらの素子に自動的に抵抗を挿入し収束可能性を向上する．

[対策]
#1 すべてのオプションを消して，HSPICEの標準の収束アルゴリズムを動かしてみる．

#2 .nodesetや.icを用いて初期値を適切に与える．

#3 デジタル回路であるなら，シンボリック動作点解析アルゴリズムを利用する．
.option symb=1

#4 ITL1とITL2を200から500の範囲で増やす．
.option ITL1=300 ITL2=300

#5 収束アルゴリズムを変える．HSPICEは標準でDCON=1,2とアルゴリズムを変え，
最終的にconverge=1を選ぶ．これでも収束しない場合設定で変えてやる．また
gmindcの値を小さくする(ただし1e-9より小さくしてはいけない)
.option converge=2 gmindc=1e-11
.option converge=3 gmindc=1e-11

#6 2 DC バイアスポイントによる方法もあるが，よくわからなかった．非収束の原因となるデバイスをオフにしてバイアスポイントを求め，次にこの素子をオンにしてバイアスポイントを求めるのだろうか．