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在PCB布线中使用电磁求解器进行寄生提取 在PCB布线中使用电磁求解器进行寄生提取 1 min Blog PCB 设计工程师 Simulation Engineers 电气工程师 PCB 设计工程师 PCB 设计工程师 Simulation Engineers Simulation Engineers 电气工程师 电气工程师 寄生提取:集成电路设计社区必须每天都要处理这个任务,特别是当门特征尺寸缩小到约350纳米以下且芯片以高切换速度运行时。PCB社区也必须处理这个概念,以便更好地设计电源传递网络、具有精确阻抗的互连以及正确量化串扰和耦合机制。有许多第三方应用程序可以用来从您的布局中提取特定几何形状的寄生元件,但这些工具的结果对于大多数设计软件来说是不切实际的。 为什么要担心PCB中的寄生元件,以及我们如何在设计过程中处理这些问题?有意和无意的寄生元件完全负责PCB中的信号和电源行为。当您计算阻抗时,您实际上是在计算两个重要的寄生元件,并且您正在使用这些作为布线引擎的一部分。您还可以使用这些值来进行诸如串扰预测、涉及瞬态和振铃的电源模拟,甚至是将ESD脉冲耦合到暴露的走线中。 为您的走线进行寄生提取 您创建的PCB堆叠将部分决定影响您的导体的寄生参数。实际上,您不需要复杂的场求解器就能确定PCB布局中特定走线周围出现的寄生参数。您在PCB布局中放置的走线将具有一些自然的寄生电容和电感,这决定了它们的阻抗。然而,如果您将一些铜靠近一条走线,将会有一些额外的互相电容和电感,这将修改走线的阻抗。实际上,使用阻抗计算工具以及文献中的一些分析公式或场求解器工具(如Ansys、COMSOL等)就可以确定这些寄生值。 对于PCB上的单条走线(无论其宽度如何),您可以通过两种方法获得寄生电容和电感: 直接计算,需要场求解器或一些在期刊文章中找到的复杂分析公式 通过比较计算,这涉及将无寄生阻抗计算与耦合走线阻抗计算进行比较 第一点,直接计算,非常强大,需要一些昂贵的软件。您也可以在文献中找到特定结构的公式,但这些通常是涉及潜在数十个参数的非常复杂的公式。不同结构的互耦合公式也很少有普遍性。 第二点,通过比较确定,实际上相对简单,如果你有公式可用,它仅仅是比较不同计算器得出的阻抗值的问题。这基本上是我在之前关于铜箔与50欧姆阻抗微带线/带状线之间的间隙的文章中所做的;通过 比较特定宽度的阻抗值,可以确定寄生效应何时对阻抗产生明显影响。 在接下来的部分,我将采取类似的方法,但我将使用Altium Designer中的场求解器来生成结果。使用单端迹线阻抗计算的结果,然后将这些与其他迹线阻抗计算结果进行比较,你可以通过一些简单的公式快速提取寄生参数的值。 方法 这里的方法很简单,依赖于比较孤立迹线的阻抗计算与带有寄生元件的迹线的阻抗计算。通过这种方式,你可以计算出寄生元件的值,这些寄生元件仅仅是互相电容和互感。注意,在这个例子中,我们使用的是无损耗阻抗,因为这是Altium Designer返回的值。然而,它确实可以为你提供直到GHz频率的寄生参数非常准确的估计。 请注意,任何计算器应用程序(例如我在其他一些博客中创建的计算器)或在Altium Designer中的层堆栈管理器只会返回 L或 L p。由于分子是传播常数,我们现在有2个方程和2个未知数,因此可以解决该系统以获得寄生参数。这个模型是从电报方程推导出来的,假设一个平面或接近线路的轨迹,其中附近的导体保持静止。 阅读文章
跟踪当今新兴的嵌入式系统存储技术 1 min Blog 当大多数设计师听到“内存”这个词在电子产品上下文中时,他们可能会想到Flash或DDR3/4。这些技术当然很受欢迎,但其他新兴技术也在为特定的嵌入式系统取得进展。即使DDR5规范正在推出,传统内存在某些嵌入式应用中仍将占有一席之地。 对于嵌入式设计师来说,新系统有大量的内存选项可供选择。新产品正在跨内存类型发布,即使是大型内存供应商也专注于拥有较少部件编号的大客户。讽刺的是,一些这些新兴的内存产品其实并不新,因为旧的内存类型在新产品中仍然有一席之地。 将传统和新兴内存匹配到应用中 内存是那种即使市场上出现了更先进的内存类型也不会消失的组件。像三星这样的大公司已经将它们早期的DDR产品标记为EOL,并专注于最新最伟大的产品,而小公司则推出了包括从NAND闪存到DDR2在内的广泛产品组合。嵌入式系统设计师仍然可以访问这些早期产品,无论是作为独立的高容量芯片还是集成到处理器中。 即使领先的半导体公司专注于证明技术的最新迭代(例如,DDR5和不久的将来DDR6),易失性和非易失性内存的实验类型是激烈研究和商业化的主题。目标是开发能够支持即将到来的技术的产品,如人工智能、边缘计算、 自动驾驶汽车以及我们可能还没有构想到的其他设备。下表显示了一些这些应用领域的旧内存和新内存进行比较。 嵌入式产品的新兴内存 由于内存应用的范围与市场上的产品线一样多样,任何一种都不太可能取代DDR4及更高版本用于通用计算。相反,鉴于即将推出的RAM类型的独特特性,它们很可能被限定在嵌入式系统、数据中心、移动设备、智能系统以及许多其他领域的一些小众应用中。让我们来看看一些这些新兴的内存类型。 FRAM和MRAM 这两种技术值得比较,因为它们都是磁性的,但MRAM无疑是更先进的,针对更高级的应用。市场上确实有非易失性FRAM模块,但它们停滞在4-8 MB。FRAM的读/写周期也是具有破坏性的,延迟低(~50 ns),因此这些模块不适用于高速、大容量系统。一些应用领域包括: 医疗设备 可穿戴电子产品 物联网传感器阵列 汽车和工业产品 MRAM的采用率较低,但这只是因为它上市时间不长,且晶圆厂仍在投资生产能力以满足预期需求。MRAM通过磁定向存储每一位数据,并且施加电压可以使MRAM设备有一定概率改变状态。这实际上在像神经网络这样的应用中非常有用,其中随机权重初始化可以用于嵌入式AI系统。这项技术可能在低功耗AI ASIC和SoC中特别是在AI计算块内非常有用。 ReRAM 目前,40纳米ReRAM已经获得技术认证,可用于消费产品,而22纳米ReRAM自2019年以来一直处于风险生产阶段。将高密度ReRAM引入实际应用需要克服许多技术和制造挑战,因此我们不应期望下一轮的笔记本电脑会使用ReRAM。 阅读文章