Ekstrakcija parazita

Ekstrakcija parazita ključni je proces u elektroničkom dizajnu. To uključuje identificiranje i kvantificiranje nenamjernih, neidealnih električnih komponenti koje se prirodno javljaju u dizajnu krugova zbog njihove fizičke konfiguracije i interakcije s okolinom. Ove neželjene komponente, poznate kao parazitici, obično uključuju parazitsku kapacitet, otpor i induktivnost. Proces uključuje detaljnu analizu koju često rade sofisticirani softverski alati sposobni modelirati i simulirati elektromagnetsko ponašanje kruga. Ovi alati predviđaju kako parazitici mogu utjecati na performanse kruga, uključujući njihove učinke na integritet signala, vrijeme, potrošnju energije i ukupnu funkcionalnost.

Srodni proizvodi: Calibre xRC, Ekstrakcija parazita Calibre xACT, Ekstrakcija Calibre xL, Calibre xACT 3D ekstrakcija parazita

Elementi kruga

Ovaj odjeljak prikazuje osnovne elemente kruga zajedno s primjerom njihove funkcionalnosti i primjene. Osnovni elementi kruga uključuju:

Kapacitet:

Kapacitet je sposobnost sustava da pohrani električni naboj kada postoji razlika potencijala između dva vodiča u sustavu. U praktičnim krugovima ovo svojstvo pokazuje komponenta koja se naziva kondenzator. Kondenzatori se sastoje od dvije ili više vodljivih ploča odvojenih izolacijskim materijalom ili dielektrikom.

• Funkcionalnost: Kondenzatori pohranjuju električnu energiju izravno kao elektrostatičko polje između ploča. Oni oslobađaju energiju pražnjenjem pohranjenog naboja kada krug to zahtijeva.
• Aplikacije: Obično se koriste kao jedinice za pohranu energije, funkcioniraju i u aplikacijama filtriranja gdje izglađuju fluktuacije napona, u podešavanju rezonantnih krugova i upravljanju protokom energije u elektroničkim uređajima.

induktivnost:

Induktivnost je svojstvo električnog vodiča kojim promjena struje koja teče kroz njega inducira elektromotornu silu (napon) i u samom vodiču (samoinduktivnost) i u bilo kojim obližnjim vodičima (međusobna induktivnost). Induktori su komponente kruga koje pokazuju induktivnost, obično se sastoje od zavojnice provodne žice.

• Funkcionalnost: Induktori se odupiru promjenama struje koja prolazi kroz njih. Oni pohranjuju energiju u obliku magnetskog polja kada struja teče kroz njih.
• Aplikacije: Ovi induktori se koriste u filtrima, transformatorima i regulaciji napajanja za upravljanje fluktuirajućim naponima.

Otpor:

Otpor je svojstvo materijala koji ometa protok električne struje. Inherentni atribut materijala zbog kojeg se suprotstavljaju protoku elektrona. Otpornici su komponente koje se koriste u krugovima za pružanje specifičnog otpora.

• Funkcionalnost: Otpornici pretvaraju električnu energiju u toplinu dok struja prolazi. Oni reguliraju protok električnih naboja ili prilagođavaju razinu signala među ostalim namjenama.
• Aplikacije: "Otpornici se široko koriste za ograničavanje struje, podjelu napona i čvorova za povlačenje/spuštanje u krugovima.

Opća veza u krugovima može se sažeti u dvije kategorije, i to:

Serijska veza: Serijska veza je ona u kojoj su komponente povezane od kraja do kraja, tako da nose istu struju, ali napon na svakoj može se razlikovati. Ukupni otpor u nizu jednak je zbroju pojedinačnih otpora.

Paralelna veza: Paralelna veza je veza u kojoj su komponente povezane preko iste dvije točke, noseći potencijalno različite struje, ali podložne istom naponu. Paralelno, otpori i induktivnosti se smanjuju, dok se kapaciteti povećavaju kako se dodaje više komponenti.

Razumijevanje i manipuliranje ovim elementarnim svojstvima omogućuje inženjerima da izrađuju sklopove sa željenim ponašanjem, postignu specifične odgovore i osiguraju stabilnost i učinkovitost u elektroničkim primjenama. Oni čine temeljnu osnovu iz koje se razvijaju složeni elektronički sustavi.

Parazitski elementi

Parazitski elementi manifestiraju se kao nenamjerne komponente koje nastaju zbog inherentnih fizičkih svojstava izgradnje krugova. To uključuje:

Parazitski kapacitet: To se događa kada susjedni vodiči nenamjerno stvaraju kapacitivni učinak, nenamjerno pohranjujući električnu energiju.

Parazitska induktivnost: Ovaj fenomen nastaje kada petlje krugova nenamjerno funkcioniraju kao elektromagneti, utječući na strujni protok kruga.

Otpornost na parazite: To je prisutno kada dijelovi kruga uvode neželjeni otpor električnom protoku, analogno trenju koje ometa kretanje.

S lijeva na desno: Prikazi parazitske kapacitivnosti, parazitske induktivnosti i otpornosti na parazite.

Alati za ekstrakciju parazita na temelju pravila

Alati za ekstrakciju parazita zasnovani na pravilima koriste unaprijed definirana pravila i algoritme zasnovane na geometrijskim i električnim svojstvima za procjenu učinaka parazita. Ovi alati funkcioniraju primjenom jednostavnih geometrijskih parametara (npr. Širina, razmak) i informacija o povezivanju za brzu procjenu parazita. Pravila su izvedena iz empirijskih podataka i osnovnih električnih principa. Glavna prednost je brzina. Ovi alati zahtijevaju manje računske snage i mogu brzo obraditi velike sklopove, što ih čini idealnim za preliminarne provjere i manje složene dizajne. Alati zasnovani na pravilima obično nemaju točnost za visokofrekventne ili vrlo napredne dizajne poluvodiča, gdje su neidealno ponašanje kritičnije. Pogodniji za rane faze projektiranja ili manje kritične primjene gdje su velika brzina i niži računski troškovi prioriteti, ali s nižom točnošću.

Primjeri alata: Siemens Calibre xRC i Calibre xACT.

Alati za ekstrakciju parazita za rješavanje polja

Alati za rješavanje polja temelje se na rješavanju Maxwellovih jednadžbi za simulaciju elektromagnetskih polja i izvođenje točnih parazitskih vrijednosti. Ovi rješavači razmatraju 3D strukturu izgleda i njegova svojstva materijala. Općenito koriste numeričke metode kao što su metoda konačnih elemenata (FEM), metoda graničnih elemenata (BEM) ili metoda konačnih razlika (FDM) kako bi postigli vrlo precizne procjene parazita. Takvi alati nude visoku točnost, posebno značajnu u visokofrekventnim izvedbama i složenim geometrijama gdje parazitski učinci nisu trivijalni. To je, međutim, na štetu visokih računskih troškova, a dulje vrijeme rada ključna su ograničenja, što može biti usko grlo u nekim procesima dizajna. Bitno za napredne aplikacije (poput RF, analognih i mješovitih signala), gdje su točnost i detaljni parazitski učinci ključni, iako uz veće računske troškove.

Primjeri alata: Siemens Calibre xL i Calibre xACT 3D.