面向MEMS系统级仿真的宏模型研究

典型微机电系统由受多能量域约束的功能器件与集成电路信号处理元件构成,具有多物理场耦合的特点.利用宏模型进行快速的系统级仿真分析是求解耦合MEMS静、动态行为的有效方法.对目前建立MEMS器件宏模型的方法做了系统总结,重点介绍了基于伽辽金思想的基函数叠加和基于有限元方程的矩阵子空间投影等数值宏建模方法,比较了各种方法的优缺点并给出了不同方法的适用条件和选择原则,讨论了目前系统级仿真面临的主要难点并提出了未来宏建模方法的发展方向.     

基于二阶Krylov子空间投影法建立MEMS宏模型

利用宏模型对MEMS系统进行系统级仿真是求解MEMS耦合问题的有效方法。对大规模系统方程通过矩阵子空间投影实现自由度缩聚来建立宏模型的方法得到了广泛应用。常用的Krylov子空间法只能对状态空间描述的一阶系统进行降阶处理。本文介绍了二阶Krylov子空间理论,运用Arnold i算法直接对大规模二阶系统进行自由度缩聚来生成宏模型。将此方法与有限元数值分析结合对电热驱动微夹钳进行了宏建模。对电热微夹钳宏模型的仿真结果表明此方法建立的宏模型可以准确反应系统的动态行为,满足精度要求,同时极大地降低了计算复杂度,提高了计算速度。