基于降階宏模型的MEMS系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)研究.pdf

1、隨著MEMS產(chǎn)業(yè)從單個(gè)的MEMS器件向MEMS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移以及集成制造工藝及測(cè)試方法的深入研究，要求MEMSCAD能夠?qū)EMS整體行為進(jìn)行快速建模和仿真分析，而結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想的形成則使MEMS的設(shè)計(jì)技術(shù)得到了長足的發(fā)展。針對(duì)MEMS具有多物理場(chǎng)能量域耦合的特點(diǎn)，應(yīng)用基于MEMS宏模型技術(shù)的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)工具來獲得整個(gè)系統(tǒng)的行為特性已成為研究熱點(diǎn)。 本文針對(duì)MEMS的系統(tǒng)級(jí)建模與仿真的快速性要求和MEMS固有的多能量域耦合的特點(diǎn)，研究

2、了基于Krylov子空間投影法獲取MEMSCAD中器件宏模型的方法，通過基于有限元分析軟件ANSYS建立MEMS器件的初始數(shù)學(xué)模型，利用Krylov子空間降階算法對(duì)其進(jìn)行降階獲取其宏模型，最后插入到系統(tǒng)級(jí)仿真器里進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)了利用數(shù)值法建立任意器件模型并進(jìn)行系統(tǒng)仿真的過程，豐富了MEMSCAD結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想。分析了利用有限元建立器件模型進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)仿真存在的固有不足，提出了通過獲取器件級(jí)宏模型來彌補(bǔ)其不足，并分析了基于解析法和數(shù)值法來獲

3、取宏模型的方法，通過比較選擇了基于數(shù)值法Krylov子空間投影法提取MEMS降階宏模型。根據(jù)MEMSCAD結(jié)構(gòu)化的思想，提出并開發(fā)了MEMS_DUT系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)。整個(gè)過程以VC++6.0編譯器為平臺(tái)，通過對(duì)有限元軟件ANSYS的開發(fā)來建立有限元器件模型，利用封裝后MATLAB語言降階算法動(dòng)態(tài)鏈接庫對(duì)MEMS器件進(jìn)行降階，獲取器件宏模型，通過嵌入到系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)仿真器Simulink對(duì)獲取的宏模型進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)仿真，來模擬分析整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)