Parazītu ekstrakcija

Parazītu ekstrakcija ir galvenais process elektroniskajā dizainā. Tas ietver neparedzētu, neideālu elektrisko komponentu identificēšanu un kvantitatīvu noteikšanu, kas dabiski rodas ķēžu konstrukcijās to fiziskās konfigurācijas un mijiedarbības ar vidi dēļ. Šīs nevēlamās sastāvdaļas, kas pazīstamas kā parazīti, parasti ietver parazītu kapacitāti, pretestību un induktivitāti. Process ietver detalizētu analīzi, ko bieži veic sarežģīti programmatūras rīki, kas spēj modelēt un simulēt ķēdes elektromagnētisko uzvedību. Šie rīki paredz, kā parazīti var ietekmēt ķēdes veiktspēju, tostarp to ietekmi uz signāla integritāti, laiku, enerģijas patēriņu un vispārējo funkcionalitāti.

Saistītie produkti: Calibre xRC, Calibre xACT parazītu ekstrakcija, Calibre xL ekstrakcija, Calibre xACT 3D parazītu ekstrakcija

Ķēdes elementi

Šajā sadaļā ir parādīti shēmas pamatelementi, kā arī to funkcionalitātes un pielietojumu piemērs. Pamatķēdes elementi ietver:

Kapacitāte:

Kapacitāte ir sistēmas spēja uzglabāt elektrisko lādiņu, ja starp diviem sistēmas vadītājiem pastāv potenciāla starpība. Praktiskajās shēmās šo īpašību parāda komponents, ko sauc par kondensatoru. Kondensatori sastāv no divām vai vairākām vadošām plāksnēm, kas atdalītas ar izolācijas materiālu vai dielektriku.

• Funkcionalitāte: Kondensatori uzglabā elektrisko enerģiju tieši kā elektrostatisku lauku starp plāksnēm. Viņi atbrīvo enerģiju, izlādējot uzkrāto lādiņu, kad ķēde to prasa.
• Lietojumprogrammas: Parasti izmanto kā enerģijas uzkrāšanas vienības, tās darbojas arī filtrēšanas lietojumprogrammās, kur izlīdzina sprieguma svārstības, rezonanses ķēžu regulēšanā un enerģijas plūsmas pārvaldībā elektroniskajās ierīcēs.

induktivitāte:

Induktivitāte ir elektriskā vadītāja īpašība, ar kuru caur to plūstošās strāvas izmaiņas izraisa elektromotora spēku (spriegumu) gan pašā vadītājā (pašinduktivitāte), gan visos tuvumā esošajos vadītājos (savstarpēja induktivitāte). Induktori ir ķēdes komponenti, kuriem piemīt induktivitāte, parasti sastāv no vadošās stieples spoles.

• Funkcionalitāte: Induktori pretojas strāvas izmaiņām, kas iet caur tiem. Viņi uzglabā enerģiju magnētiskā lauka formā, kad caur tiem plūst strāva.
• Lietojumprogrammas: Šie induktori tiek izmantoti filtros, transformatoros un barošanas regulēšanā, lai pārvaldītu svārstīgus spriegumus.

Pretestība:

Pretestība ir materiāla īpašība, kas kavē elektriskās strāvas plūsmu. Materiālu raksturīgs atribūts, kas liek tiem iebilst pret elektronu plūsmu. Rezistori ir komponenti, ko izmanto ķēdēs, lai nodrošinātu īpašu pretestību.

• Funkcionalitāte: Rezistori pārvērš elektrisko enerģiju siltumā, kad strāva iet cauri. Tie regulē elektrisko lādiņu plūsmu vai pielāgo signāla līmeni cita starpā.
• Lietojumprogrammas: “Rezistori tiek plaši izmantoti, lai ierobežotu strāvu, sadalītu spriegumus un pievilkšanas/nolaižamos mezglus ķēdēs.

Vispārējo savienojumu ķēdēs var apkopot divās kategorijās, proti:

Sērijas savienojums: Sērijas savienojums ir tāds, kurā komponenti ir savienoti no gala līdz galam, tāpēc tiem ir vienāda strāva, bet spriegums katrā no tiem var atšķirties. Kopējā pretestība sērijā ir vienāda ar atsevišķo pretestību summu.

Paralēlais savienojums: Paralēls savienojums ir savienojums, kurā komponenti ir savienoti tajos pašos divos punktos, pārvadājot potenciāli atšķirīgas strāvas, bet pakļaujot vienam un tam pašam spriegumam. Paralēli pretestība un induktivitāte samazinās, savukārt kapacitātes palielinās, pievienojot vairāk komponentu.

Šo elementāro īpašību izpratne un manipulēšana ļauj inženieriem izveidot shēmas ar vēlamo uzvedību, sasniegt īpašas reakcijas un nodrošināt stabilitāti un efektivitāti elektroniskajās lietojumprogrammās. Tie veido pamatu, no kura tiek izstrādātas sarežģītas elektroniskās sistēmas.

Parazītiskie elementi

Parazitārie elementi izpaužas kā netīšas sastāvdaļas, kas rodas ķēžu konstruēšanas raksturīgo fizisko īpašību dēļ. Tie ietver:

Parazitārā kapacitāte: Tas notiek, ja blakus esošie vadītāji netīši rada kapacitatīvu efektu, netīši uzglabājot elektrisko enerģiju.

Parazitārā induktivitāte: Šī parādība rodas, ja ķēžu cilpas netīši darbojas kā elektromagnēti, ietekmējot ķēdes strāvas plūsmu.

Parazītu rezistence: Tas notiek, ja ķēdes daļas rada nevēlamu pretestību elektriskajai plūsmai, līdzīgi berzei, kas kavē kustību.

No kreisās uz labo pusi: parazītu kapacitātes, parazītu induktivitātes un parazītu pretestības attēlojumi.

Uz noteikumiem balstīti parazītu ekstrakcijas rīki

Uz noteikumiem balstīti parazītu ekstrakcijas rīki izmanto iepriekš definētus noteikumus un algoritmus, kuru pamatā ir ģeometriskās un elektriskās īpašības, lai novērtētu parazītu iedarbību. Šie rīki darbojas, piemērojot vienkāršus ģeometriskus parametrus (piemēram, platumu, atstarpi) un savienojamības informāciju, lai ātri novērtētu parazītus. Noteikumi ir iegūti no empīriskiem datiem un elektriskajiem pamatprincipiem. Galvenā priekšrocība ir ātrums. Šiem rīkiem ir nepieciešama mazāka skaitļošanas jauda un tie var ātri apstrādāt lielas ķēdes, padarot tos ideālus iepriekšējām pārbaudēm un mazāk sarežģītiem projektiem. Uz noteikumiem balstītiem rīkiem parasti trūkst precizitātes augstfrekvences vai ļoti progresīviem pusvadītāju dizainiem, kur neideāla uzvedība ir kritiskāka. Labāk piemērots agrīniem projektēšanas posmiem vai mazāk kritiskām lietojumprogrammām, kur prioritātes ir liels ātrums un zemākas skaitļošanas izmaksas, taču ar zemāku precizitāti.

Rīku piemēri: Siemensa Calibre xRC un Calibre xACT.

Lauka risinātāju parazītu ekstrakcijas rīki

Lauka risinātāju rīki ir balstīti uz Maksvela vienādojumu risināšanu, lai simulētu elektromagnētiskos laukus un iegūtu precīzas parazītu vērtības. Šie risinātāji ņem vērā izkārtojuma 3D struktūru un tā materiālās īpašības. Viņi parasti izmanto skaitliskās metodes, piemēram, galīgo elementu metodi (FEM), robeželementu metodi (BEM) vai galīgo atšķirību metodi (FDM), lai sasniegtu ļoti precīzus parazītu novērtējumus. Šādi rīki piedāvā augstu precizitāti, īpaši nozīmīgu augstfrekvences dizainā un sarežģītās ģeometrijās, kur parazītu efekti nav triviāli. Tomēr tas notiek uz augsto skaitļošanas izmaksu rēķina, un ilgāks darbības laiks ir galvenie ierobežojumi, kas dažos projektēšanas procesos var būt sašaurinājums. Būtiska uzlabotām lietojumprogrammām (piemēram, RF, analogo un jauktu signālu dizainam), kur precizitātei un detalizētai parazītu iedarbībai ir izšķiroša nozīme, kaut arī ar augstākām skaitļošanas izmaksām.

Rīku piemēri: Siemensa Calibre xL un Calibre xACT 3D.