slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Autor: Diana Mihalache Grupa: 152IC Indrumator: Conf. dr. ing. Gabriela Ciuprina PowerPoint Presentation
Download Presentation
Autor: Diana Mihalache Grupa: 152IC Indrumator: Conf. dr. ing. Gabriela Ciuprina

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 51

Autor: Diana Mihalache Grupa: 152IC Indrumator: Conf. dr. ing. Gabriela Ciuprina - PowerPoint PPT Presentation


  • 84 Views
  • Uploaded on

Modelarea Efectelor Campului Electromagnetic de Inalta Frecventa din Componentele Pasive ale Circuitelor Integrate. Autor: Diana Mihalache Grupa: 152IC Indrumator: Conf. dr. ing. Gabriela Ciuprina. Formularea problemei in camp electromagnetic

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Autor: Diana Mihalache Grupa: 152IC Indrumator: Conf. dr. ing. Gabriela Ciuprina' - yvonne


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Modelarea Efectelor Campului Electromagnetic de Inalta Frecventa din Componentele Pasive ale Circuitelor Integrate

Autor:Diana Mihalache

Grupa:152IC

Indrumator: Conf. dr. ing. Gabriela Ciuprina

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

cuprins
Formularea problemei in camp electromagnetic

Analiza numerica a campului electromagnetic prin metoda integrarilor finite

ASITIC

Modelarea structurilor pasive ale circuitelor integrate

Concluzii

Cuprins:

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

cuprins1
Formularea problemei in camp electromagnetic

Analiza numerica a campului electromagnetic prin metoda integrarilor finite

ASITIC

Modelarea structurilor pasive ale circuitelor integrate

Concluzii

Cuprins:

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

elementul electromagnetic de circuit
Elementul electromagnetic de circuit

Conditii de frontiera:

Marimi caracteristice terminalelor

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

formularea problemelor codestar
Formularea problemelor CODESTAR
  • Datele problemei:
  • domeniul de calcul;
  • proprietatile de material;
  • conditii de frontiera;
  • nu exista surse interne;
  • nu exista conditii initiale de camp
  • Ecuatiile lui Maxwell:

Necunoscutele problemei:

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide6

Sistemul ecuatiilor de stare

Daca primele m terminale sunt alimentate in tensiune, iar restul (n-m-1) sunt alimentate in curent, vectorul semnalelor de intrare (u) si cel al semnalelor de iesire (y) sunt:

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

cuprins2
Formularea problemei in camp electromagnetic

Analiza numerica a campului electromagnetic prin metoda integrarilor finite

ASITIC

Modelarea structurilor pasive ale circuitelor integrate

Concluzii

Cuprins:

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

metoda integrarilor finite
Metoda Integrarilor Finite

Discretizarea domeniului in FIT

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide9

Necunoscutele principale ale metodei (gradele de libertate in FIT)

  • tensiunile electrice asociate muchiilor celulei retelei primare:
  • fluxurile magnetice asociate fetelor celulei retelei primare:

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide10

tensiunile magnetice asociate muchiilor celulei retelei secundare:

  • fluxurile electrice asociate celulei retelei secundare:
  • curentii electrici asociati
  • celulei retelei secundare:
  • sarcinile electrice asociate
  • celulei retelei secundare:

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide11

Formele discrete ale ecuatiilor lui Maxwell obtinute prin metoda

integararilor finite

Relatiile constitutive

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

modelul rezistiv cu parametri concentrati
Modelul rezistiv cu parametri concentrati

Regim electrocinetic stationar - permitivitatea si permeabilitatea de calcul sunt nule

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

modelul inductiv cu parametri concentrati
Modelul inductiv cu parametri concentrati

Regim magnetic stationar – permitivitatea de calcul este nula

Ecuatia de stare a sistemului

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

modelul capacitiv cu parametri concentrati
Modelul capacitiv cu parametri concentrati

Regim cuasistationar amagnetic – permeabilitatea de calcul este nula

Ecuatia variabilelor de stare

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

modele de circuite rlc cu parametri concentrati
Modele de circuite RLC cu parametri concentrati
  • Sunt rezolavte trei probleme de camp in regimurile:
  • electrocinetic (ε = 0, μ = 0);
  • magnetic stationar (ε = 0) ;
  • cuasistationar amagnetic (μ = 0).

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide16

Ecuatiile de stare

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

cuprins3
Formularea problemei in camp electromagnetic

Analiza numerica a campului electromagnetic prin metoda integrarilor finite

ASITIC

Modelarea structurilor pasive ale circuitelor integrate

Concluzii

Cuprins:

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

asitic analysis and simulation of inductors and transformers in integrated circuits
ASITIC-Analysis and Simulation of Inductors and Transformers in Integrated Circuits
  • Proiectarea si analiza bobinelor si transformatoarelor la frecvente inalte
  • Modelarea comportarii electrice si magnetice a structurilor metalice pasive
  • plasate pe un substrat conductor
  • Dezvoltat de Ali Niknejad la Universitatea Berkeley
  • http://rfic.eecs.berkeley.edu/niknejad/asitic.html

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

formatul datelor de intrare
Formatul datelor de intrare
  • un fisier cu date tehnologice
  • linie de comanda cu specificarea elementelor de ciruit
  • - spirala patrata
  • - spirala poligonala
  • - spirala patrata simetrica
  • - spirala poligonala simetrica
  • - transformator planar
  • - fire conductoare

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

structura fisierului de tehnologie
Structura fisierului de tehnologie

Dimensiunile cipul

- dimensiuni pe x si pe y

Parametrii straturilor

- rezistivitatea [Ωcm]

- grosimea stratului [m]

- permitivitatea [u.r.]

Definirea conductorilor

- stratul in care se afla

conductorul

- rezistivitatea

- grosimea conductorului

- pozitia in substrat

- denumirea metalului

Linia de comanda

sq name=A:len=170:w=10:s=3:n=3.75:metal=m1:exit=m2:xorg=200:yorg=200

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

formatul rezultatelor
Formatul rezultatelor
  • date de analiza
  • - rezistente si inductivitati in regim stationar
  • - matricea impedantelor la frecvente dorite
  • - calculul parametrilor Y, Z, S ai unui dispozitiv
  • - calculul factorului de calitate
  • date de optimizare
  • - optimizarea unei spirale patrate
  • - optimizarea unui inductor poligonal simetric
  • date de export
  • - descrierea geometriei structurii analizate in format CIF

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

cuprins4
Formularea problemei in camp electromagnetic

Analiza numerica a campului electromagnetic prin metoda integrarilor finite

ASITIC

Modelarea structurilor pasive ale circuitelor integrate

Concluzii

Cuprins:

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

influenta unor parametri asupra rezultatelor
Influenta unor parametri asupra rezultatelor
  • Date geometrice:
  • interconexiune de forma literei U cu sectiunea un patrat de latura 1 μm
  • doua terminale;
  • domeniul 19μm x 19μm x 17μm
  • Materiale:
  • liniare si izotrope;
  • material conductor - aluminiu
  • σ = 3.704·107 S/m
  • material izolant – oxid de siliciu
  • σ = 10-4 S/m

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

circuitul cu parametri concentrati
Circuitul cu parametri concentrati

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

analiza in frecventa
Analiza in frecventa

Impedanta in regim 111/RLC

Impedanta in regim 011/LC

Impedanta in regim 101/RC

Impedanta in regim 110/RL

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

influenta numarului de noduri al retelei de discretizare
Influenta numarului de noduri al retelei de discretizare

Evolutia parametrilor in functie de numarul de noduri

Evolutia erorilor parametrilor in functie de numarul de noduri

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

influenta domeniului de calcul
Influenta domeniului de calcul
  • Proprietatile materialului pentru:
  • conditii Dirichlet:
  • μr = 1000
  • εr = 1000
  • σ = 10-4S/m
  • conditii Neumann:
  • μr = 1
  • εr=3.9
  • σ = 10-4S/m
  • conditii Robin:
  • μr = d/g
  • εr=3.9·d/g
  • σ = 10-4S/m

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide28

Variatia inductivitatii cu distanta d

Variatia erorii inductivitatii cu distanta d

Variatia capacitatii cu distanta d

Variatia erorii capacitatii cu distanta d

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

simularea unui inductor spiralat
Simularea unui inductor spiralat
  • Date geometrice:
  • bobina spiralata cu sectiunea un patrat;
  • trei terminale;
  • domeniu 330.45μm x 340.15μm x 195.617μm
  • Materiale:
  • liniare si izotrope;
  • material conductor - aluminiu σ = 6.6·107 S/m
  • Cerinta:
  • Raspunsul in frecventa si inductivitatea bobinei
  • pentru un domeniu de frecvente 5GHz – 40GHz

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

rezultate experimentale disponibile pentru inductor spiralat
Rezultate experimentale disponibile pentru inductor spiralat

S11-real

S11-imaginar

S12-real

S12-imaginar

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide31

Q – port 1

L – port 1

Q – port 1 - port 2

L – port 1- port 2

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

rezolvare cu fit
Rezolvare cu FIT

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

analiza in frecventa1
Analiza in frecventa

Masurare vs. FIT – S11 real

Masurare vs. FIT – S11 imaginar

Masurare vs. FIT – S12 imaginar

Masurare vs. FIT – S12 real

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide34

Masurari vs. FIT – parametrul L

Masurari vs. FIT – factor de calitate Q

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide35

Simularea cu ASITIC

Valoarea inductivitatii in curent continuu

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide36

Analiza in frecventa

εr = 1.45%

Asitic vs. FIT – S11 real

Asitic vs. FIT – S11 imaginar

Asitic vs. FIT – S12 real

Asitic vs. FIT – S11 imaginar

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

smirc stanford microwave integrated circuits http smirc stanford edu spiralcalc html
SMIrC – Stanford Microwave Integrated Circuitshttp://smirc.stanford.edu/spiralCalc.html
  • Trei expresii de aproximare s inductivitatii:
  • Formula Wheeler modificata
  • Aproximarea cu panze de curent
  • Aproximarea cu un monom

ρ – proportia de umplere

ki, Ci, αi, βi – coeficienti dependenti de layout

n – numarul de sprire

davg= (dout+din)/2

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide38

Valorile inductivitatilor in curent continuu

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

modelarea unui rezistor
Modelarea unui rezistor
  • Date geometrice:
  • domeniul 90μm x 80μm x 5.437μm
  • conductor de grosime 0.2 μm
  • trei terminale
  • Materiale:
  • liniare si izotrope;
  • material conductor - σ = 105 S/m
  • Cerinta:
  • Raspunsul in frecventa si inductivitatea bobinei
  • pentru un domeniu de frecvente 5GHz – 40GHz

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

rezultate experimentale disponibile pentru rezistor
Rezultate experimentale disponibile pentru rezistor

S11-imaginar

S11-real

S12-real

S12-imaginar

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide41

Q – port 1

R – port 1

R – port 1- port 2

Q – port 1 - port 2

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

rezolvare cu fit1
Rezolvare cu FIT

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

analiza in frecventa2
Analiza in frecventa

Masurare vs. FIT – S11 real

Masurare vs. FIT – S11 imaginar

Masurare vs. FIT – S12 imaginar

Masurare vs. FIT – S12 real

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide44

Masurari vs. FIT – parametrul R

Masurari vs. FIT – factor de calitateQ

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

modelarea unei linii de transmisie
Modelarea unei linii de transmisie
  • Date geometrice:
  • domeniul 8200μm x 46.588μm x 18.74μm
  • trei terminale
  • Materiale:
  • liniare si izotrope;
  • material conductor - σ = 6.6·107 S/m
  • Cerinta:
  • Raspunsul in frecventa si inductivitatea bobinei
  • pentru un domeniu de frecvente 5GHz – 40GHz

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

rezultate experimentale disponibile pentru linie de transmisie
Rezultate experimentale disponibile pentru linie de transmisie

S11-imaginar

S11-real

S12-real

S12-imaginar

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

rezolvare cu fit2
Rezolvare cu FIT

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

slide48

Masurare vs. FIT – parametrul R

Masurare vs. FIT – parametrul L

Masurare vs. FIT – parametrul C

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

analiza in frecventa3
Analiza in frecventa

Masurare vs. FIT – S11 imaginar

Masurare vs. FIT – S11 real

Masurare vs. FIT – S12 real

Masurare vs. FIT – S12 imaginar

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

cuprins5
Formularea problemei in camp electromagnetic

Analiza numerica a campului electromagnetic prin metoda integrarilor finite

ASITIC

Modelarea structurilor pasive ale circuitelor integrate

Concluzii

Cuprins:

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005

concluzii
Concluzii
    • Proiectul prezinta corelarea cantitativa dintre rezultatele masuratorilor si
  • rezultalele simularilor unor componente pasive de pe cipuri: o bobina, un rezistor
  • si o linie de transmisie.
    • Metoda integrarilor finite (FIT) este o metoda de simulare eficienta care are
  • la baza teoria elementului electromagnetic de circuit.
    • ASITIC este un program rapid de analiza si proiectare a bobinelor si
  • transformatoarelor din circuitele integrate ce functioneaza la frecvente ridicate.
    • Programul dezvoltat la Stanford reprezinta o metoda foarte rapida de a estima
  • inductivitatea bobinelor de forma spiralata patratica, hexagonala si octogonala.
    • Cei mai importanti parametri: numarul de noduri al retelei de discretizare si
  • marimea domeniului de calcul influenteaza in mod pozitiv rezultatele simularilor.

Proiect de Diploma -1 Iunie 2005