Kenttäratkaisija

Kenttäratkaisijat ovat välttämättömiä työkaluja integroitujen piirien suunnittelijoille ja piirilevyjen suunnittelijoille malliensa sähköisen suorituskyvyn analysoimiseksi ja optimoimiseksi.

Mikä on kenttäratkaisija?

Kenttäratkaisija on sähkömagneettinen simulointiohjelmisto, joka ratkaisee Maxwellin yhtälöt. Se voi ratkaista täydelliset Maxwellin yhtälöt (täyden aallon ratkaisija) tai se voi ratkaista osittaisen joukon, kuten loiskapasitanssin tai induktanssin uuttamisen.

Sähkömagneettinen simulointiohjelmisto auttaa simuloimaan sähkömagneettisia kenttiä ja ratkaisemaan monimutkaisia yhtälöitä lopputuotteen toimivuuden ja luotettavuuden varmistamiseksi. Yksi yleinen ero kenttäratkaisijoissa on differentiaali- ja integraaliratkaisijoiden välillä, jokaisella on omat vahvuutensa ja sovelluksensa.

Liittyvät tuotteet: Caliber xACT 3D Parasiittiuutto, Simcenterin sähkömagneettisen simulointi, HyperLynx Advanced Solvers

Engineer using laptop in industrial setting with large machinery in background

Ymmärrä edut

Mitä hyötyä kenttäratkaisijan käytöstä on verrattuna tavallisen loisuuttotyökalun käyttöön?

Paranna piirin suorituskykyä

Hanki vertaansa vailla oleva tarkkuus loistekapasitanssilaskelmassa varmistaen integroitujen piirien optimaalisen suorituskyvyn ja luotettavuuden.

Paranna suunnittelun tehokkuutta

Tunnista ja ratkaise mahdolliset ongelmat nopeasti suunnitteluprosessin varhaisessa vaiheessa, mikä vähentää merkittävästi kehitysaikaa ja kustannuksia.

Varmista tuotteen eheys

Simuloimalla tarkasti sähkömagneettisia vuorovaikutuksia varmistat malliesi eheyden ja toimivuuden monenlaisissa käyttöolosuhteissa.

Differentiaalikenttäratkaisijat

Differentiaalikenttäratkaisijat toimivat ratkaisemalla Maxwellin yhtälöt äärellisten erojen menetelmillä. Nämä menetelmät diskretisoivat tilan suoraviivaiseksi ruudukoksi, jossa sähkö- ja magneettikentät lasketaan kussakin pisteessä. Tämä lähestymistapa soveltuu hyvin korkeataajuisten vaikutusten ja terävien siirtymien analysointiin suunnittelussa, kuten signaalijäljet piirilevyllä tai sirun liitännät. Differentiaaliratkaisijan tarkkuus riippuu tilan diskretisointiin käytettyjen ruudukkokennojen koosta - pienemmät solut johtavat tarkempiin tuloksiin, mutta vaativat enemmän laskentaresursseja.

Äärellisen eron (FD) ja äärellisten elementtien (FEM) menetelmät

Kentän differentiaalimuodossa on kaksi erillistä makua: äärellinen ero (FD) ja äärellinen elementti (FEM) menetelmä. Äärellisen eron menetelmä tarjoaa erinomaiset konvergenssiominaisuudet. Ruudukon tarkkuuden ja numeeristen kaavioiden asianmukaisella virittämisellä suunnittelijat voivat saavuttaa erittäin tarkkoja ratkaisuja kenttäyhtälöihin pienellä laskennallisella vaivalla. Tämä tekee siitä houkuttelevan valinnan aikakriittisiin sovelluksiin integroitujen piirien suunnittelussa, joissa nopeat läpimenoajat ovat välttämättömiä.

Integroidut kenttäratkaisijat

Toisaalta integraalikenttäratkaisijat käyttävät numeerisia integraatiotekniikoita Maxwellin yhtälöiden ratkaisemiseen suunnittelun pintojen tai tilavuuksien yli. Integroidut ratkaisijat luottavat sähkömagneettisten kenttälähteiden, kuten pinnan varaustiheyden, diskretisointiin kapasitanssin ratkaisemiseksi. Yleisiä algoritmeja ovat raja-elementtimenetelmä (BEM) ja momenttimenetelmä (MoM).

Kelluvan satunnaisen kävelyn (FRW) ratkaisijat

Floating Random Walk (FRW) -algoritmi on myös tyypillisesti ryhmitelty kenttäratkaisijoihin, mutta ne eivät ole virallisesti kenttäratkaisijoita, koska ne eivät ratkaise kentille yleensä. Toisin kuin perinteiset kenttäratkaisijat, jotka käyttävät deterministisiä menetelmiä yhtälöiden ratkaisemiseen, FRW-algoritmi tuo stokastisen elementin sisällyttämällä simulaatioon satunnaisia kävelyretkiä. Tämä satunnaisuus mahdollistaa realistisemman esityksen hiukkasten liikkeestä monimutkaisissa ympäristöissä. Yksi FRW: n tärkeimmistä haitoista on algoritmin aikaa vievä luonne. Se vaatii suuren määrän iteraatioita tarkkojen tulosten saamiseksi, mikä voi merkittävästi pidentää simulointiaikaa.

Three differential integral floating solvers

Vasemmalta oikealle: Differentiaalikenttäratkaisijoiden, integraalikenttäratkaisijoiden ja kelluvan satunnaisen kävelyn esitykset. Differentiaalikenttäratkaisijoilla (Finite Difference Method FDM ja Finite Element Method FEM) siru esitetään suoraviivaisella ruudukolla. Integraalikenttäratkaisijoilla (Boundary Element Method BEM ja Moments Method MoM) vain raja diskretisoidaan. Kelluvalla satunnaisella kävelyllä, joka ei ole virallisesti kenttäratkaisija, koska se ei ratkaise kenttiä, simuloidaan hiukkasten satunnaisia polkuja kahden johtimen välillä.