电路设计

设计并仿真看得清每一步的电路。

研究模拟、混合信号、传感器、电源和模拟计算系统,覆盖工作点、直流、交流、瞬态、噪声、稳定性和容差分析,并让方程、波形和模型边界始终相互对应。

模拟与混合信号电路

瞬态与频率响应

模型与电路的交叉验证

模拟 AI · ngspice 实际运行结果
模拟分类器的六组输入模式及其仿真神经元电压

示例研究

一台由电流和电压搭成的微型 AI 引擎。

这项真实研究简单到不用电路术语也能讲清楚,又足够完整,覆盖了架构、有符号权重编码、瞬态行为、数值验证、裕量、稳健性和溯源记录。

6 / 6

已分类模式

每个托管瞬态工况都选中了预期类别

359.75 mV

最小判决裕量

ngspice 结果中胜出电压的最小间隔

1.44 mV

最大模型偏差

解析分数与仿真分数的最大差值

ngspice 45.2

托管求解器

解析出 2,644 个瞬态采样点,附计算任务溯源

01

系统目标

用大白话讲清这个“智能”

目标很好理解:四个传感器读数进入一台微型模拟引擎,三个候选类别相互竞争,电压最高的一类就是预测结果。

02

架构

用物理器件编码有符号权重

正负权重在差分电阻交叉阵列中表示为成对的电导。电流求和直接在电路里完成点积运算。

03

电路模型

生成一份可复查的网表

Vicena 把交叉阵列、有限增益跨阻放大器、脉冲序列、测量语句和输出整合成一个自包含的 ngspice 输入文件。

04

托管计算

运行真实的瞬态推理

一个托管计算任务依次施加六组分时复用的传感器输入,并在电路建立稳态、改变判决的过程中记录全部三个神经元电压。

05

证据

验证每一次判决

笔记本对比预期与仿真的类别分数,核对胜出类别,测量判决裕量并量化模型偏差,而不是只给出一条看起来合理的波形。

06

下一版设计

考察稳健性与能耗

解析敏感性分析改变电阻容差和推理时间,讲清哪些结论来自远程求解器,哪些只是设计估算。

真实工作流产出

看电路如何“思考”。

这些图把物理架构与变化的输入模式、相互竞争的类别电压、数值参考和设计边界联系起来。它们都来自同一份实际运行的分析记录,而不是彼此无关的宣传插图。

结果可追溯
模拟分类器六组输入的瞬态输入波形与神经元电压波形

一次瞬态仿真完成六次分类

上图是不断变化的传感器输入;下图是三个物理神经元电压随时间的竞争过程。

差分电阻交叉阵列编码的有符号权重热图

有符号权重变成物理电导

柿红色和橙黄色分别标出每条传感器到类别连接上 +1 与 −1 的差分电导编码。

电阻容差稳健性与能耗—延迟权衡的解析分析图

设计权衡,与仿真结果明确区分

容差和能耗两幅图是后续的解析分析,不是远程蒙特卡洛仿真,也不是晶体管级功耗结果。这一区别始终标注在图上。

模拟分类器的预期分数、ngspice 仿真分数与判决裕量

理论计算与电路仿真相互印证

解析分数图与 ngspice 分数图的差异在 1.44 mV 以内,六个胜出裕量也都清楚可见,而不是藏在一个准确率数字背后。

科学计算软件包

支撑电路仿真与分析的科学计算软件包。

  1. ngspice

    45.2

    电路仿真

    对模拟和混合信号电路进行工作点、直流、交流、瞬态、噪声、傅里叶和基于测量的分析。

  2. DEVSIM

    2.10

    器件到电路建模

    把半导体器件物理与电学特性关联起来,为紧凑模型和电路研究提供依据。

  3. NumPy / SciPy

    数值验证

    核对方程、解析求解器输出、比较预期与仿真行为,并支持参数和敏感性研究。

  4. JupyterLab

    可追溯的分析

    把电路输入、方程、波形、表格、图表、局限和后续计算保存在可复用的笔记本中。

科研能力

从单个放大器到完整的模拟系统。

对常见任务,Vicena 复用可靠的电路工作流;当拓扑、模型或测量要求不同时,再搭建一项边界明确的新研究。

模拟与混合信号电路

研究放大器、滤波器、振荡器、变换器、传感器前端、功率级和架构级模拟计算。

瞬态与频率响应

运行工作点、直流、交流、瞬态、噪声、傅里叶和基于测量语句的分析,每条波形都可复查。

模型与电路的交叉验证

把理论方程与仿真得到的电压、电流、判决、裕量、建立过程和敏感性逐一对比。

设计空间探索

研究元件参数、容差、带宽、能耗、稳定性、感知范围,以及不同电路架构的取舍。

证据规范

有电压、裕量和溯源记录支撑的判断。

表面结果是六次分类全部正确。真正的科学价值在于:每个中间分数、预期值、裕量、模型假设、求解器版本和产出文件都仍然可以复查。

托管运行已作为 Vicena 计算任务 lcb1d06dbeca9daa83bb2f31da3c20d3b1 完成,使用 ngspice 45.2。
自包含输入文件的 SHA-256 为 6c8552b7b41f0e4eca64b24b3adee28377dfdbbc174b03dd69a8aee5e86cd00d。
全部六个预期类别、三条仿真分数曲线、2,644 个采样点和每个判决裕量,都保留在已运行的笔记本中。
远程仿真、解析参考计算和解析敏感性估算分别标注。

科学边界

架构验证,不是流片芯片

! 这是架构级的模拟计算概念验证,不是可以直接流片的 AI 芯片。
! 放大器采用有限增益的行为级模型。本研究不包含晶体管级 PDK 特性、寄生参数、器件噪声、失配或工艺角。
! 电阻容差蒙特卡洛和能耗曲线属于解析分析,不是额外的托管 ngspice 扫描,也不是芯片实测数据。
! 权重编程电路、物理胜出判决比较器、版图、寄生参数提取、时序收敛、可制造性和硅片验证都还有待后续工作。

从你的设计开始

你的电路要感知、控制,还是计算什么?

描述功能和约束条件。Vicena 会把它们转成模型、运行合适的分析,并同时返回可视化结果和背后的证据。