parasite

Un parasite est une propriété ou un composant électrique présent dans un circuit réel mais absent de son schéma. Il découle de la réalité physique des conducteurs, des isolants et de la géométrie. Lorsque vous dessinez un fil comme une simple ligne, vous ignorez sa résistance, son inductance et sa capacité réelles. Lorsque vous dessinez un transistor, vous ignorez la capacité entre ses broches et son substrat. Ces propriétés ignorées sont souvent extrêmement importantes à haute fréquence, à courant élevé ou à grande vitesse, où elles dégradent les performances, introduisent du bruit, provoquent de la diaphonie ou déclenchent des oscillations.

Les trois principales familles de parasites sont la résistance, l'inductance et la capacité. La résistance parasite apparaît dans les interconnexions, les fils de liaison et les structures de via. Elle dissipe la puissance et augmente le bruit de fond. L'inductance parasite, mesurée en nanohenrys par millimètre de longueur de conducteur, est le problème dominant dans les alimentations à découpage et les circuits numériques à grande vitesse. Elle provoque des dépassements de tension, des oscillations et des interférences électromagnétiques. La capacité parasite apparaît entre deux conducteurs séparés par un diélectrique, y compris les pistes adjacentes sur un circuit imprimé, les broches d'un composant et les régions d'une puce de silicium. À basse fréquence, elle est invisible. Aux fréquences gigahertz, elle couple les signaux, charge la sortie de l'amplificateur et domine l'impédance.

Extraction et gestion

La conception moderne des circuits intégrés comprend l'extraction des parasites, une étape de calcul qui simule la géométrie réelle du tracé, calcule numériquement tous les éléments parasites et met à jour le modèle de circuit avant la simulation. La netlist extraite comprend des résistances (de milliohms à ohms), des inductances (de picohenrys à nanohenrys) et des capacités (de femtofarads à picofarads) attachées à chaque nœud. Sans extraction, la simulation prédit un comportement que la puce fabriquée ne présentera pas.

Dans la conception au niveau de la carte, la gestion des parasites commence par l'empilement des couches, le routage des pistes et le placement des vias. Un réseau de distribution d'énergie avec une mauvaise inductance sonnera lorsque la charge commutera. Une paire différentielle avec un espacement et un routage non contrôlés couplera la diaphonie dans les signaux voisins. Des outils de mesure tels que les analyseurs de réseau vectoriel et la réflectométrie dans le domaine temporel révèlent les effets parasites dans les cartes assemblées. Les concepteurs haute vitesse simulent régulièrement la réponse en fréquence de l'interconnexion, calculent la perte d'insertion et modélisent les effets de stub des vias non terminés.

Le terme parasite est emprunté à la biologie : comme un parasite, ces effets n'apparaissent pas dans le schéma idéalisé mais se nourrissent de l'énergie et de la bande passante du circuit, dégradant sa fonction prévue. Ignorer les effets parasites est une source courante d'échec dans les conceptions qui fonctionnent en simulation mais échouent sur le banc d'essai.