การสกัดปรสิต

การสกัดปรสิตเป็นกระบวนการสำคัญในการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์มันเกี่ยวข้องกับการระบุและหาปริมาณส่วนประกอบไฟฟ้าที่ไม่ตั้งใจและไม่ใช่ในอุดมคติที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในการออกแบบวงจรเนื่องจากการกำหนดค่าทางกายภาพและการโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อมส่วนประกอบที่ไม่พึงประสงค์เหล่านี้หรือที่เรียกว่าปรสิตมักจะรวมถึงความจุของปรสิต ความต้านทาน และการเหนี่ยวนำกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์โดยละเอียดซึ่งมักทำโดยเครื่องมือซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนที่สามารถสร้างแบบจำลองและจำลองพฤติกรรมแม่เหล็กไฟฟ้าของวงจรเครื่องมือเหล่านี้ทำนายว่าปรสิตสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของวงจรได้อย่างไร รวมถึงผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณ เวลา การใช้พลังงาน และการทำงานโดยรวม

ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง: Calibre xRC, การสกัดปรสิต Calibre xACT, การสกัดCalibre xL, การสกัดปรสิต Calibre xACT 3D

องค์ประกอบวงจร

ส่วนนี้นำเสนอองค์ประกอบวงจรพื้นฐานพร้อมกับตัวอย่างการทำงานและการใช้งานองค์ประกอบวงจรพื้นฐาน ได้แก่:

ความจุ:

ความจุคือความสามารถของระบบในการจัดเก็บประจุไฟฟ้าเมื่อมีความแตกต่างของศักยภาพระหว่างตัวนำสองตัวในระบบในวงจรที่ใช้งานได้จริง คุณสมบัตินี้จะถูกแสดงโดยส่วนประกอบที่เรียกว่าตัวเก็บประจุตัวเก็บประจุประกอบด้วยแผ่นนำไฟฟ้าสองแผ่นขึ้นไปซึ่งแยกจากกันด้วยวัสดุฉนวนหรือไดอิเล็กทริก

• ฟังก์ชันการทำงาน: ตัวเก็บประจุเก็บพลังงานไฟฟ้าโดยตรงเป็นสนามไฟฟ้าสถิตระหว่างแผ่นพวกเขาปล่อยพลังงานโดยการคายประจุที่เก็บไว้เมื่อวงจรต้องการ
• การประยุกต์ใช้: ใช้กันทั่วไปเป็นหน่วยเก็บพลังงานพวกเขายังทำงานในการกรองซึ่งช่วยลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในการปรับวงจรเสียงสะท้อนและในการจัดการการไหลของพลังงานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

การเหนี่ยวนำ:

ตัวเหนี่ยวนำเป็นคุณสมบัติของตัวนำไฟฟ้าซึ่งการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ไหลผ่านมันจะกระตุ้นแรงกระตุ้นแรงกระตุ้นไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) ทั้งตัวนำเอง (ตัวเหนี่ยวนำ) และในตัวนำที่อยู่ใกล้เคียง (การเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน)ตัวเหนี่ยวนำเป็นส่วนประกอบวงจรที่แสดงการเหนี่ยวนำโดยทั่วไปประกอบด้วยขดลวดนำไฟฟ้า

• ฟังก์ชันการทำงาน: ตัวเหนี่ยวนำต้านทานการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ผ่านไปพวกมันเก็บพลังงานในรูปแบบของสนามแม่เหล็กเมื่อกระแสไหลผ่านพวกมัน
• การประยุกต์ใช้: ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้ใช้ในตัวกรองหม้อแปลงและการควบคุมแหล่งจ่ายไฟเพื่อจัดการแรงดันไฟฟ้าที่ผันผวน

ความต้านทาน:

ความต้านทานเป็นคุณสมบัติของวัสดุที่ขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้าคุณลักษณะโดยธรรมชาติของวัสดุที่ทำให้พวกมันต่อต้านการไหลของอิเล็กตรอนตัวต้านทานเป็นส่วนประกอบที่ใช้ในวงจรเพื่อให้ความต้านทานเฉพาะ

• ฟังก์ชันการทำงาน: ตัวต้านทานแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนเมื่อกระแสผ่านพวกเขาควบคุมการไหลของประจุไฟฟ้าหรือปรับระดับสัญญาณระหว่างการใช้งานอื่น ๆ
• การประยุกต์ใช้: “ตัวต้านทานใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อจำกัดกระแสแบ่งแรงดันไฟฟ้าและโหนดดึง/ดึงลงในวงจร

การเชื่อมต่อทั่วไปในวงจรสามารถสรุปได้เป็นสองประเภท ได้แก่:

การเชื่อมต่อซีรี่ส์: การเชื่อมต่อแบบอนุกรมคือการเชื่อมต่อส่วนประกอบที่เชื่อมต่อตั้งแต่ต้นจนถึงปลายดังนั้นจึงมีกระแสเดียวกัน แต่แรงดันไฟฟ้าในแต่ละตัวอาจแตกต่างกันความต้านทานรวมในอนุกรมเท่ากับผลรวมของความต้านทานแต่ละตัว

การเชื่อมต่อแบบขนาน: การเชื่อมต่อแบบขนานคือการเชื่อมต่อที่ส่วนประกอบเชื่อมต่อผ่านจุดสองจุดเดียวกันโดยมีกระแสที่อาจแตกต่างกัน แต่ต้องอยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าเดียวกันในแบบขนานความต้านทานและความเหนี่ยวนำจะลดลงในขณะที่ความจุเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มส่วนประกอบเพิ่มเติม

การทำความเข้าใจและการจัดการคุณสมบัติพื้นฐานเหล่านี้ช่วยให้วิศวกรสามารถสร้างวงจรด้วยพฤติกรรมที่ต้องการ บรรลุการตอบสนองที่เฉพาะเจาะจง และมั่นใจในเสถียรภาพและประสิทธิภาพในการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์พวกเขาเป็นพื้นฐานพื้นฐานที่พัฒนาระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน

องค์ประกอบปรสิต

องค์ประกอบปรสิตปรากฏเป็นส่วนประกอบที่ไม่ตั้งใจที่เกิดขึ้นเนื่องจากคุณลักษณะทางกายภาพโดยธรรมชาติของการสร้างวงจรเหล่านี้รวมถึง:

ความจุของปรสิต: สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อตัวนำที่อยู่ติดกันสร้างเอฟเฟกต์คาปาซิทีฟโดยไม่ตั้งใจจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าโดยไม่ตั้งใจ

การเหนี่ยวนำปรสิต: ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อวงจรลูปทำงานเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยไม่ได้ตั้งใจซึ่งมีอิทธิพลต่อการไหลของกระแสของวงจร

ความต้านทานปรสิต: สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อชิ้นส่วนของวงจรให้ความต้านทานที่ไม่ต้องการต่อการไหลของไฟฟ้าคล้ายกับแรงเสียดทานขัดขวางการเคลื่อนไหว

จากซ้ายไปขวา: ตัวแทนของความจุของปรสิต การเหนี่ยวนำปรสิต และความต้านทานปรสิต

เครื่องมือสกัดปรสิตตามกฎ

เครื่องมือสกัดปรสิตตามกฎใช้กฎใช้กฎและอัลกอริทึมที่กำหนดไว้ล่วงหน้าตามคุณสมบัติทางเรขาคณิตและไฟฟ้าเพื่อประมาณผลกระทบของปรสิตเครื่องมือเหล่านี้ทำงานโดยการใช้พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตที่เรียบง่าย (เช่น ความกว้าง ระยะห่าง) และข้อมูลการเชื่อมต่อเพื่อประมาณปรสิตอย่างรวดเร็วกฎนี้ได้มาจากข้อมูลเชิงประจักษ์และหลักการไฟฟ้าพื้นฐานข้อได้เปรียบหลักคือความเร็วเครื่องมือเหล่านี้ต้องการพลังงานในการคำนวณน้อยลงและสามารถประมวลผลวงจรขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็วทำให้เหมาะสำหรับการตรวจสอบเบื้องต้นและการออกแบบที่ซับซ้อนน้อยลงเครื่องมือตามกฎมักขาดความแม่นยำสำหรับการออกแบบเซมิคอนดักเตอร์ความถี่สูงหรือขั้นสูงมาก ซึ่งพฤติกรรมที่ไม่ใช่ในอุดมคติมีความสำคัญมากกว่าเหมาะสำหรับขั้นตอนการออกแบบในช่วงเริ่มต้นหรือการใช้งานที่สำคัญน้อยกว่าซึ่งความเร็วสูงและต้นทุนการคำนวณที่ต่ำกว่าเป็นลำดับความสำคัญ แต่มีความแม่นยำที่ต่ำกว่า

เครื่องมือตัวอย่าง: Calibre xRC และCalibre xACT ของซีเมนส์

เครื่องมือสกัดปรสิตตัวแก้ปัญหาภาคสนาม

เครื่องมือแก้ปัญหาฟิลด์มีพื้นฐานมาจากการแก้สมการของแม็กซ์เวลล์เพื่อจำลองสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและรับค่าปรสิตที่ถูกต้องตัวแก้ปัญหาเหล่านี้พิจารณาโครงสร้าง 3 มิติของเค้าโครงและคุณสมบัติของวัสดุโดยทั่วไปแล้วพวกเขาใช้วิธีการเชิงตัวเลข เช่น วิธี Element Limite Method (FEM), วิธีการองค์ประกอบขอบเขต (BEM) หรือวิธี Limite Difference Method (FDM) เพื่อให้ได้การประมาณปรสิตที่แม่นยำสูงเครื่องมือดังกล่าวมีความแม่นยำสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำคัญในการออกแบบความถี่สูงและรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนซึ่งผลกระทบของปรสิตนั้นไม่เล็กน้อยอย่างไรก็ตามนี่เป็นค่าใช้จ่ายของต้นทุนการคำนวณที่สูงและระยะเวลาทำงานที่ยาวนานเป็นข้อ จำกัด ที่สำคัญ ซึ่งอาจเป็นคอขวดในกระบวนการออกแบบบางอย่างจำเป็นสำหรับการใช้งานขั้นสูง (เช่น การออกแบบ RF, อะนาล็อก และสัญญาณผสม) ซึ่งความแม่นยำและผลกระทบของปรสิตโดยละเอียดมีความสำคัญ แม้ว่าจะมีต้นทุนการคำนวณที่สูงกว่า

เครื่องมือตัวอย่าง: Calibre xL และคาลิเบCalibre xACT 3D ส์