寄生参数提取

寄生参数提取是电子设计中的关键过程。它涉及识别和量化电路设计中由于物理配置和与环境相互作用而自然出现的非预期、非理想电气组件。这些不需要的组件（称为寄生效应）通常包括寄生电容、电阻和电感。该过程涉及详细分析，通常由能够对电路电磁行为进行建模和仿真的复杂软件工具完成。这些工具可预测寄生效应如何影响电路性能，包括它们对信号完整性、时序、功耗和整体功能的影响。

相关产品：Calibre xRC、Calibre xACT Parasitic Extraction、Calibre xL Extraction、Calibre xACT 3D Parasitic Extraction

电路元素

本节介绍基本电路元件及其功能和应用示例。基本的电路元素包括：

电容：

电容是指当系统中的两个导体之间存在电位差时，系统存储电荷的能力。在实际电路中，这种特性由称为电容的元件表现出来。电容器由两个或多个由绝缘材料或电介质隔开的导电板组成。

• 功能：电容器直接将电能存储为导电板之间的静电场。当电路需要时，它们通过释放储存的电荷来释放能量。
• 应用：它们通常用作储能单元，还可用于滤波应用，以平滑电压波动、调谐谐振电路以及管理电子设备中的功率流。

电感：

电感是导电体的一种属性，流经导体的电流发生变化会在导体本身（自感）和任何邻近导体（互感）中产生电动势（电压）。电感器是具有电感的电路元件，通常由一圈导线组成。

• 功能：电感器可抵抗通过它们的电流的变化。当电流流过它们时，它们以磁场的形式存储能量。
• 应用：这些电感器用于滤波器、变压器和电源调节，以管理波动的电压。

电阻：

电阻是阻碍电流流动的材料属性。材料的固有属性，使它们反对电子的流动。电阻器是电路中用于提供特定电阻的元件。

• 功能：电阻器在电流通过时将电能转换为热能。除其他用途外，它们还调节电荷的流动或调整信号电平。
• 应用：“电阻器广泛用于电路中的电流限制、分压和上拉/下拉节点。

电路中的一般连接可归纳为两类，即：

串联：串联是指组件端到端连接，因此它们承载相同的电流，但每个组件的电压可能不同。串联中的总电阻等于各个电阻的总和。

并联：并联是指组件通过相同的两点连接，承载的电流可能不同，但电压相同。同时，随着添加更多元器件，电阻和电感会降低，而电容会增大。

通过了解和操控这些基本特性，工程师能够设计出具有所需特性的电路，实现特定的响应，并确保电子应用的稳定性和效率。它们构成了复杂电子系统开发的基础。

寄生元件

寄生元件表现为由于构造电路的固有物理属性而出现的无意的组件。其中包括：

寄生电容：当相邻导体无意中产生电容效应，无意中存储电能时，就会发生这种情况。

寄生电感：当电路环路无意中充当电磁体，影响电路的电流时，就会出现这种现象。

寄生电阻：当电路的某些部分对电流引入不必要的电阻（类似于摩擦阻碍运动）时，就会出现这种情况。

从左到右：寄生电容、寄生电感和寄生电阻的表示。

基于规则的寄生参数提取工具

基于规则的寄生参数提取工具使用基于几何和电气属性的预定义规则和算法来估计寄生效应。这些工具通过应用简单的几何参数（例如宽度、间距）和连接信息来快速估计寄生效应。这些规则源自经验数据和基本电气原理。主要优势是速度。这些工具需要的计算能力较低，可以快速处理大型电路，是初步检查和简化设计的理想选择。对于高频或非常先进的半导体设计而言，基于规则的工具通常缺乏精确度，因为在这些设计中，非理想行为更为关键。更适合早期设计阶段或不太重要的应用，在这些应用中，优先考虑高速和低计算成本，但精度较低。

示例工具：西门子的 Calibre xRC 和 Calibre xACT。

场求解器寄生参数提取工具

场求解器工具基于对麦克斯韦方程的求解来模拟电磁场并推导出准确的寄生参数值。这些求解器考虑布局的 3D 结构及其材料属性。它们通常采用有限元法 (FEM)、边界元法 (BEM) 或有限差分法 (FDM) 等数值方法来实现高度准确的寄生参数估计。此类工具可提供高精度，在寄生效应不容忽视的高频设计和复杂几何体中尤为重要。然而，这样做的代价是高昂的计算成本，更长的运行时间是主要限制，在某些设计过程中这可能是瓶颈。这对于高级应用（如射频、模拟和混合信号设计）至关重要，在这些应用中，精度和详细的寄生效应至关重要，尽管计算成本更高。

示例工具：西门子的 Calibre xL 和 Calibre xACT 3D。