阻抗与电气模型(三)

阻抗的定义为电压与电流的比值,通常用大写字母Z表示。Z = V/I,当信号沿互连传播时,将不断的探测互连的阻抗,并做出相应的反应。阻抗又称为交流(AC)电阻。

如果知道了互连的阻抗和传播时延,也就知道了它的几乎所有电气特性。

在对实际互连进行建模时,总共会用到以下四种双端口的理想电路元件:

  1. 理想电阻器
  2. 理想电容器
  3. 理想电感器
  4. 理想传输线

前三种称为集总电路元件,传输线为分布式。对实际元件的建模就是建立由理想元件组成的等效电路和模型,在一定的频率下去近似逼近实际元件。

理想元件组合成的模型称为等效电气电路模型。

等效电路模型有两个特征:

拓扑结构(电路元件是怎么连接的)

每个器件的值(一般称为参数值或寄生值)

通常把建立最简单的模型称为一阶模型,它是建立模型的第一步。为了在更高频率下的符合度,会相继建立二阶模型、三阶模型。

以下是一个例子,一个实际电容器件的等效电路模型:

电容参数:1uF X5R 0402

等效电路模型:频率范围100Hz - 6GHz

*----------------------------------------------------------------------
* SPICE Model generated by Murata Manufacturing Co., Ltd.
* Copyright(C) Murata Manufacturing Co., Ltd.
* Description :1005M(0402)/X5R/1uF/4V
* Murata P/N :GRM153R60G105ME19
* Property : C = 1[uF]
* Data Generated on Aug 1, 2022
*----------------------------------------------------------------------
* Applicable Conditions:
*   Frequency Range = 100Hz-6GHz
*   Temperature = 25 degC
*   DC Bias Voltage = 0V
*   Small Signal Operation
*----------------------------------------------------------------------
.SUBCKT GRM153R60G105ME19_DC0V_25degC port1 port2
C1 port1 11 7.07e-7
L2 11 12 1.87e-10
R3 12 13 1.33e-2
C4 13 14 4.61e-5
R4 13 14 45.0
C5 14 15 5.95e-5
R5 14 15 9.59
C6 15 16 5.68e-5
R6 15 16 1.77
C7 16 17 6.31e-5
R7 16 17 2.33e-1
C8 17 18 5.55e-5
R8 17 18 4.05e-2
C9 18 19 3.49e-5
R9 18 19 9.29e-3
L10 19 20 3.97e-11
R10 19 20 1.82e-1
L11 20 21 7.01e-12
R11 20 21 1.31e-1
L12 21 22 9.05e-11
R12 21 22 4.44e-2
C13 22 23 3.44e-7
L13 22 23 6.84e-11
R13 22 23 9.30e-3
C14 23 port2 4.08e-11
L14 23 port2 7.23e-12
R14 23 port2 6.57e-1
R100 port1 11 5.00e+7
.ENDS GRM153R60G105ME19_DC0V_25degC

在芯片设计中,将驱动器看作一个单纯的波形发生器,而把片上相关的互连看寄生效应。并且认为互连只破坏他们极好的波形。确定互连参数的过程称为寄生参数的提取。以下是在提取到的芯片VDD供电网络的等效电路文件,为SPICE电路模型。

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