Parazitinė gavyba yra pagrindas optimizuojant ir užtikrinant elektroninių prietaisų sėkmę. Tai leidžia inžinieriams numatyti ir sušvelninti galimas problemas, kol jie nepasireiškia pagamintuose įrenginiuose.
Parazitinis ekstrahavimas yra pagrindinis elektroninio dizaino procesas. Tai apima nenumatytų, ne idealių elektrinių komponentų, kurie natūraliai atsiranda grandinių konstrukcijose dėl jų fizinės konfigūracijos ir sąveikos su aplinka, nustatymą ir kiekybinį įvertinimą. Šie nepageidaujami komponentai, žinomi kaip parazitai, paprastai apima parazitinę talpą, atsparumą ir induktyvumą. Procesas apima išsamią analizę, kurią dažnai atlieka sudėtingi programinės įrangos įrankiai, galintys modeliuoti ir imituoti grandinės elektromagnetinį elgesį. Šie įrankiai numato, kaip parazitai gali paveikti grandinės veikimą, įskaitant jų poveikį signalo vientisumui, laikui, energijos suvartojimui ir bendram funkcionalumui.
Susiję produktai: Calibre xRC, Calibre XACT parazitinė ekstrakcija, Calibre xL ekstrakcija, Calibre Xact 3D parazitinis ekstrahavimas
Kokia yra parazitinės ekstrakcijos naudojimo grandinės projektavime nauda?
Užtikrinti tikslų visų grandinės parazitų modeliavimą, kad grandinės veikimas būtų optimalus.
Ankstyvas galimų problemų nustatymas, kol jos nevirsta pagrindiniais grandinės gedimais, kuriuos leidžia išsamus ištraukimas, įkvepia didesnį pasitikėjimą dizaino sėkme.
Tiksliai imituojant ir švelninant parazitinį poveikį, prietaisai gali veikti pagal numatytas specifikacijas, labai sumažindami netikėtus gedimus, pailgindami prietaiso veikimo laiką ir išlaikydami naudotojų pasitikėjimą.
Šiame skyriuje pateikiami pagrindiniai grandinės elementai kartu su jų funkcionalumo ir programų pavyzdžiu. Pagrindiniai grandinės elementai yra šie:
Talpa yra sistemos gebėjimas saugoti elektros krūvį, kai tarp dviejų sistemos laidininkų egzistuoja potencialų skirtumas. Praktinėse grandinėse šią savybę demonstruoja komponentas, vadinamas kondensatoriumi. Kondensatoriai susideda iš dviejų ar daugiau laidžių plokščių, atskirtų izoliacine medžiaga arba dielektriku.
Induktyvumas yra elektros laidininko savybė, kuria per jį tekančios srovės pokytis indukuoja elektrovaros jėgą (įtampą) tiek pačiame laidininke (savaiminis induktyvumas), tiek bet kuriuose šalia esančiuose laidininkuose (abipusis induktyvumas). Induktoriai yra grandinės komponentai, kurie pasižymi induktyvumu, paprastai susidedantys iš laidžios vielos ritės.
Varža yra medžiagos savybė, trukdanti elektros srovės tekėjimui. Būdingas medžiagų požymis, dėl kurio jos priešinasi elektronų srautui. Rezistoriai yra komponentai, naudojami grandinėse, siekiant užtikrinti specifinį atsparumą.
Bendras ryšys grandinėse gali būti apibendrintas į dvi kategorijas:
Serijos jungtis: Serijinis ryšys yra tas, kuriame komponentai yra prijungti nuo galo iki galo, todėl jie turi tą pačią srovę, tačiau kiekvieno jų įtampa gali skirtis. Bendras pasipriešinimas serijoje lygus atskirų pasipriešinimų sumai.
Lygiagretus ryšys: Lygiagretus ryšys yra ryšys, kurio metu komponentai yra sujungti per tuos pačius du taškus, nešantys potencialiai skirtingas sroves, tačiau veikiantys tą pačią įtampą. Lygiagrečiai varžos ir induktyvumas mažėja, o talpos didėja, kai pridedama daugiau komponentų.
Šių elementarių savybių supratimas ir manipuliavimas leidžia inžinieriams kurti grandines su norimu elgesiu, pasiekti konkrečių atsakymų ir užtikrinti stabilumą ir efektyvumą elektroninėse programose. Jie sudaro pagrindinį pagrindą, iš kurio kuriamos sudėtingos elektroninės sistemos.
Parazitiniai elementai pasireiškia kaip netyčiniai komponentai, atsirandantys dėl būdingų grandinių konstravimo fizinių savybių. Tai apima:
Parazitinė talpa: Tai atsitinka, kai gretimi laidininkai netyčia sukuria talpinį efektą, netyčia saugodami elektros energiją.
Parazitinis induktyvumas: Šis reiškinys atsiranda, kai grandinių kilpos netyčia veikia kaip elektromagnetai, įtakodami grandinės srovės srautą.
Atsparumas parazitams: Tai būna, kai grandinės dalys įveda nepageidaujamą pasipriešinimą elektros srautui, analogišką trinčiai trukdančiai judėjimui.
Iš kairės į dešinę: parazitinės talpos, parazitinio induktyvumo ir parazitinio atsparumo reprezentacijos.
Taisyklėmis pagrįsti parazitinių ekstrahavimo įrankiai naudoja iš anksto nustatytas taisykles ir algoritmus, pagrįstus geometrinėmis ir elektrinėmis savybėmis, kad įvertintų parazitinį poveikį. Šie įrankiai veikia taikydami paprastus geometrinius parametrus (pvz., plotis, tarpai) ir ryšio informaciją, kad greitai įvertintų parazitus. Taisyklės yra išvestos iš empirinių duomenų ir pagrindinių elektrinių principų. Pagrindinis privalumas yra greitis. Šie įrankiai reikalauja mažiau skaičiavimo galios ir gali greitai apdoroti dideles grandines, todėl jie idealiai tinka išankstiniams patikrinimams ir mažiau sudėtingų dizainų. Taisyklėmis pagrįstoms priemonėms paprastai trūksta tikslumo aukšto dažnio ar labai pažangiems puslaidininkių dizainams, kur neidealus elgesys yra svarbesnis. Geriau tinka ankstyviems projektavimo etapams arba mažiau kritinėms programoms, kur didelis greitis ir mažesnės skaičiavimo išlaidos yra prioritetai, tačiau mažesnio tikslumo.
Įrankių pavyzdžiai: “Siemens” “Calibre XRC” ir “Calibre xACT”.
Lauko sprendėjų įrankiai yra pagrįsti Maksvelo lygčių sprendimu, siekiant imituoti elektromagnetinius laukus ir išvesti tikslias parazitines reikšmes. Šie sprendėjai atsižvelgia į 3D išdėstymo struktūrą ir jo medžiagų savybes. Jie paprastai naudoja skaitinius metodus, tokius kaip baigtinių elementų metodas (FEM), ribinių elementų metodas (BEM) arba baigtinių skirtumų metodas (FDM), kad pasiektų labai tikslius parazitinius įvertinimus. Tokie įrankiai pasižymi dideliu tikslumu, ypač reikšmingu aukšto dažnio konstrukcijose ir sudėtingose geometrijose, kur parazitinis poveikis nėra trivialus. Tačiau tai daroma didelių skaičiavimo išlaidų sąskaita, o ilgesnis veikimo laikas yra pagrindiniai apribojimai, kurie gali būti kliūtis kai kuriuose projektavimo procesuose. Būtina pažangioms programoms (pvz., RF, analoginiams ir mišriems signalams), kur tikslumas ir išsamus parazitinis poveikis yra labai svarbūs, nors ir didesnėmis skaičiavimo sąnaudomis.
Įrankių pavyzdžiai: “Siemens” “Calibre xL” ir “Calibre xACT 3D”.
