Видобуток паразитів

Видобуток паразитів є основою для оптимізації та забезпечення успіху електронних пристроїв. Це дозволяє інженерам прогнозувати та пом'якшувати потенційні проблеми, перш ніж вони проявляться у вироблених пристроях.

Що таке паразитарна екстракція?

Видобуток паразитів є ключовим процесом в електронному дизайні. Він передбачає виявлення та кількісну оцінку ненавмисних, неідеальних електричних компонентів, які природно зустрічаються в схемах через їх фізичну конфігурацію та взаємодію з навколишнім середовищем. Ці небажані компоненти, відомі як паразитарні засоби, зазвичай включають паразитарну ємність, опір та індуктивність. Процес включає детальний аналіз, який часто проводиться складними програмними інструментами, здатними моделювати та імітувати електромагнітну поведінку ланцюга. Ці інструменти передбачають, як паразити можуть впливати на продуктивність ланцюга, включаючи їх вплив на цілісність сигналу, час, споживання енергії та загальну функціональність.

Супутні товари: Calibre xRC, Видобуток паразитів Calibre xACT, Видобуток калібру xL, Видобуток паразитів Calibre xACT 3D

Зрозумійте переваги

Які переваги використання паразитарної екстракції в проектуванні схем?

Оптимізована продуктивність схеми

Забезпечте точне моделювання всіх паразитів у ланцюзі, що призводить до оптимальної продуктивності ланцюга.

Підвищена впевненість у дизайні

Раннє виявлення потенційних проблем до того, як вони переростуть у основні несправності ланцюга, що забезпечується детальним вилученням, вселяє більшу впевненість у успіху конструкції.

Підвищена надійність пристрою і термін служби

Точно імітуючи та пом'якшуючи паразитарні ефекти, пристрої можуть працювати в межах передбачуваних специфікацій, значно зменшуючи несподівані збої, продовжуючи експлуатаційний термін пристрою та підтримуючи довіру користувачів.

Елементи схеми

У цьому розділі представлені основні елементи схеми разом із прикладом їх функціональності та застосування. До основних елементів схеми відносяться:

Ємність:

Ємність - це здатність системи зберігати електричний заряд, коли існує різниця потенціалів між двома провідниками в системі. У практичних схемах цю властивість проявляє компонент, який називається конденсатором. Конденсатори складаються з двох або більше струмопровідних пластин, розділених ізоляційним матеріалом або діелектриком.

Функціональність: Конденсатори зберігають електричну енергію безпосередньо у вигляді електростатичного поля між пластинами. Вони вивільняють енергію, розряджаючи накопичений заряд, коли цього вимагає схема.
Застосування: Зазвичай використовуються як накопичувачі енергії, вони також функціонують у програмах фільтрації, де вони згладжують коливання напруги, в налаштуванні резонансних ланцюгів та в управлінні потоком потужності в електронних пристроях.

Індуктивність:

Індуктивність - це властивість електричного провідника, за допомогою якого зміна струму, що протікає через нього, індукує електрорушійну силу (напругу) як в самому провіднику (самоіндуктивність), так і в будь-яких сусідніх провідниках (взаємна індуктивність). Індуктори - це компоненти ланцюга, які демонструють індуктивність, як правило, складаються з котушки провідного дроту.

Функціональність: Індуктори протистоять змінам струму, що проходить через них. Вони зберігають енергію у вигляді магнітного поля, коли через них протікає струм.
Застосування: Ці індуктори використовуються у фільтрах, трансформаторах та регулюванні живлення для управління коливаннями напруг.

Опір:

Опір - це властивість матеріалу, що перешкоджає потоку електричного струму. Невід'ємний атрибут матеріалів, який змушує їх протистояти потоку електронів. Резистори - це компоненти, що використовуються в ланцюгах для забезпечення певного опору.

Функціональність: Резистори перетворюють електричну енергію в тепло, коли струм проходить. Вони регулюють потік електричних зарядів або регулюють рівні сигналу серед інших застосувань.
Застосування: «Резистори широко використовуються для обмеження струму, поділу напруг та вузлів підтягу/виведення в ланцюгах.

Загальне з'єднання в схемах можна узагальнити на дві категорії, а саме:

Підключення серії: Послідовне з'єднання - це з'єднання, при якому компоненти з'єднані наскрізно, тому вони несуть однаковий струм, але напруга на кожному може відрізнятися. Загальний опір послідовно дорівнює сумі окремих опорів.

Паралельне підключення: Паралельне з'єднання - це з'єднання, при якому компоненти з'єднані через одні й ті ж дві точки, несучи потенційно різні струми, але піддаються однаковій напрузі. Паралельно опір та індуктивність зменшуються, а ємності збільшуються з додаванням більшої кількості компонентів.

Розуміння та маніпулювання цими елементарними властивостями дозволяє інженерам створювати схеми з бажаною поведінкою, досягати конкретних реакцій та забезпечити стабільність та ефективність в електронних додатках. Вони складають основу, з якої розробляються складні електронні системи.

паразитарні елементи

Паразитичні елементи проявляються як ненавмисні компоненти, які виникають через властиві фізичним властивостям побудови схем. До них відносяться:

Паразитарна ємність: Це відбувається, коли сусідні провідники ненавмисно створюють ємнісний ефект, ненавмисно зберігаючи електричну енергію.

Паразитарна індуктивність: Це явище виникає, коли петлі ланцюгів ненавмисно функціонують як електромагніти, впливаючи на потік струму ланцюга.

Паразитарна стійкість: Це присутнє, коли частини ланцюга вносять небажаний опір електричному потоку, аналогічно тертю, що перешкоджає руху.

From left to right: Representations of parasitic capacitance, parasitic inductance and parasitic resistance.

Зліва направо: Уявлення паразитарної ємності, паразитарної індуктивності та паразитарного опору.

Інструменти вилучення паразитів на основі правил

Інструменти вилучення паразитів на основі правил використовують заздалегідь визначені правила та алгоритми на основі геометричних та електричних властивостей для оцінки паразитарних ефектів. Ці інструменти функціонують, застосовуючи прості геометричні параметри (наприклад, ширина, інтервал) та інформацію про зв'язок для швидкої оцінки паразитів. Правила виведені з емпіричних даних та основних електричних принципів. Основна перевага - швидкість. Ці інструменти вимагають меншої обчислювальної потужності і можуть швидко обробляти великі схеми, що робить їх ідеальними для попередніх перевірок і менш складних конструкцій. Інструменти, засновані на правилах, зазвичай не мають точності для високочастотних або дуже вдосконалених напівпровідникових конструкцій, де неідеальна поведінка є більш критичною. Краще підходить для ранніх етапів проектування або менш критичних додатків, де висока швидкість та нижчі обчислювальні витрати є пріоритетними, але з меншою точністю.

Приклади інструментів: «Калібр XRC» і «Калібр xACT» компанії Siemens.

Інструменти для вилучення паразитів польового вирішувача

Інструменти для вирішення полів засновані на вирішенні рівнянь Максвелла для моделювання електромагнітних полів та отримання точних паразитарних значень. Ці вирішувачі враховують тривимірну структуру макета та його властивості матеріалу. Зазвичай вони використовують числові методи, такі як метод скінченних елементів (ФЕМ), метод граничних елементів (BEM) або метод скінченних різниць (FDM) для досягнення високоточних паразитарних оцінок. Такі інструменти пропонують високу точність, особливо важливу для високочастотних конструкцій та складних геометрій, де паразитарні ефекти є нетривіальними. Однак це відбувається за рахунок високих обчислювальних витрат, а більш тривалий час роботи є ключовими обмеженнями, які можуть стати вузьким місцем у деяких процесах проектування. Необхідний для вдосконалених додатків (таких як РЧ, аналогові та змішані сигнали), де точність та детальні паразитарні ефекти мають вирішальне значення, хоча і з більш високими обчислювальними витратами.

Приклади інструментів: «Калібр xL» компанії Siemens і «Калібр xACT 3D».