寄生参数的影响和解决方案
寄生参数素材课件
目录 Contents
• 寄生参数概述 • 寄生电阻 • 寄生电容 • 寄生电感 • 寄生参数提取技术 • 寄生参数在电路设计中应用案例
01
寄生参数概述
定义与分类
定义
在电子电路中，除元件本身的电 阻、电容和电感等基本参数外， 还存在一些附加参数，称为寄生 参数。
分类
主要包括寄生电阻、寄生电容和 寄生电感等。
降低电路效率
寄生电感可能增加电路中的无功功率，降低电路 的工作效率。
减小寄生电感方法
1 2
优化布线
合理布局导线，减小导线长度和回路面积，降低 寄生电感。
使用低电感元件
选择引脚电感较小的电子元件，降低寄生电感的 影响。
3
采用多层板结构
利用多层板结构，将电源线和地线分别布置在不 同层，减小互感。
05
提高接触质量
优化导体之间的接触质量 ，如采用镀金、镀银等工 艺，降低接触电阻。
优化焊接工艺
改进元器件引脚的焊接工 艺，确保焊接质量良好， 降低引脚电阻。
03
寄生电容
寄生电容产生原因
导线之间电容
由于导线之间存在电场，导线之间会形成电容，即导线间寄生电 容。
元件引脚与地之间电容
元件引脚与地之间存在电场，形成引脚与地之间的寄生电容。
寄生参数影响
01
02
03
04
信号完整性
寄生参数可能导致信号失真、 衰减和噪声增加，影响信号完
整性。
电源完整性
寄生参数可能引起电源波动、 纹波和噪声，影响电源完整性
。
电磁兼容性
寄生参数可能产生电磁干扰（ EMI）和电磁兼容性（EMC）
问题。
电路性能
mos管 寄生参数
mos管寄生参数mos管是一种用于控制系统中的寄生参数的技术。
寄生参数是指系统中存在但不希望存在的参数，它们会对系统的稳定性和性能产生不利影响。
mos管寄生参数的研究旨在减小和优化这些参数，以提高系统的性能。
mos管寄生参数主要包括晶体管的源极电阻、栅源电容和栅漏电流等。
这些参数的存在会导致mos管的工作点偏移、增益降低、频率响应下降等问题。
因此，对于控制系统的设计和优化来说，减小和优化这些寄生参数是非常重要的。
在mos管的源极电阻方面，可以通过使用片上电阻或添加外部电阻的方式来减小其值。
这样可以使mos管的工作点更加稳定，提高系统的性能。
同时，还可以通过优化晶体管的布局和结构，减小源极电阻的影响。
栅源电容是mos管中的另一个重要的寄生参数。
它会导致mos管的频率响应下降，影响系统的高频特性。
为了减小栅源电容的影响，可以通过缩小栅极和源极之间的距离，减小栅源电容的面积。
此外，还可以采用特殊的工艺和结构设计，降低栅源电容的值。
栅漏电流是mos管中的另一个重要的寄生参数。
它会导致mos管的漏极电压偏移，影响系统的静态工作点。
为了减小栅漏电流的影响，可以采用优化的工艺和结构设计，减小栅漏电流的值。
另外，还可以通过添加补偿电路或使用负反馈的方式来抵消栅漏电流的影响。
除了上述寄生参数外，还有其他一些参数也会对mos管的性能产生影响，比如漏极电阻、栅漏电容等。
对于这些寄生参数，也可以采取类似的措施进行优化。
例如，可以通过优化晶体管的布局和结构，减小漏极电阻的值。
同时，还可以通过缩小栅极和漏极之间的距离，减小栅漏电容的值。
总的来说，mos管寄生参数的研究是控制系统设计和优化中的重要内容。
通过减小和优化这些参数，可以提高系统的性能和稳定性。
因此，在mos管的设计和优化过程中，需要充分考虑和处理这些寄生参数，以实现系统的最佳性能。
高频小信号谐振放大器实验总结(第五组)
高频小信号谐振放大器（总结）高频小信号谐振放大器=高频+小信号+谐振+放大；高频：由于高频频率高波长短，不同于低频，所以在线路中会存在反射、串扰；以及整块电路板的寄生参数的影响会导致效果会一点也出不来。
因为此次的频率在6M频率不算很高，总结一些解决方法：①反射：器件之间的连线要短，最好是直接相连，背面焊接不要出现就90°转折。
②串扰：级与级之间的地线处理好，最好是单点供地，并且地线要是所有传输线中最粗的一根，信号线不要裸露的从地线上方走过。
③寄生参数：是个不好处理的参数，但是可以通过输出的波形分析出，然后实施相应方法避免或解决，如布线不要有平行线，减小接入系数可以减小晶体管极间电容的影响。
注：自制扼流线圈或电感在绕制好后需用绝缘胶布固定，防止其因线圈变动影响稳定性。
小信号：小信号的输入大小影响晶体管的基极偏置，但是不能太小，因为学校的数字合成信号发生器在输出小于10mv的时候会有寄生波纹输出，在示波器上显示的可能是几百Hz属于低频信号，但是此时的信号仍然是高频信号，出现这种现象是因为示波器导致的视觉误差。
因为这种波纹的存在导致输出的波形上下浮动，很容易认为是电路的寄生振荡。
解决方法是提高小信号的输出幅度，一般在100mv时寄生波纹很小。
（注：有的数字合成信号发生器输出没有寄生波纹）谐振：涉及到输出的中心频率和带宽，如图：电容和电感可由计算可得，而这个电位器的作用是在输出带宽窄的情况下，调节电位器，减小其接入阻值，可以增加带宽。
放大：此次的核心是放大，其他的工作做的再好，不放大就是做无用功，只有放大了，再出现问题就好解决。
出现不放大的情况有以下几种：①输出增益为负值②增益不够高③输出波形失真，如图：解决方法：①静态工作点没有设置好，基极偏置跟低频不一样，经验值为+5V左右；②增益不够高很大程度上是因为晶体管的截止频率不够（静态工作点合理），可以尝试换截止频率高的晶体管，如9018 的截止频率为1G，足够放大。
ads 晶体管寄生参数
ads 晶体管寄生参数（原创实用版）目录1.晶体管的寄生参数概述2.晶体管寄生参数的种类3.晶体管寄生参数的影响4.如何减小晶体管寄生参数的影响5.结论正文一、晶体管的寄生参数概述晶体管作为电子元器件中重要的一种，广泛应用于各种电子电路中。
然而，在实际应用过程中，晶体管存在一些寄生参数，这些参数会影响晶体管的性能，甚至导致电路工作不稳定。
因此，了解晶体管的寄生参数及其特性对于电子工程师来说具有重要意义。
二、晶体管寄生参数的种类晶体管的寄生参数主要包括以下几种：1.输入电容：输入电容是指晶体管输入端所表现出的电容特性，它会影响晶体管的输入阻抗，从而影响电路的性能。
2.输出电容：输出电容是指晶体管输出端所表现出的电容特性，它会影响晶体管的输出阻抗，从而影响电路的性能。
3.反馈电容：反馈电容是指晶体管的输出端通过反馈网络作用于输入端的电容特性，它会影响晶体管的电压放大倍数和输入阻抗。
4.输入电阻：输入电阻是指晶体管输入端的电阻特性，它会影响电路的输入阻抗和信号传输效果。
5.输出电阻：输出电阻是指晶体管输出端的电阻特性，它会影响电路的输出阻抗和负载能力。
三、晶体管寄生参数的影响晶体管寄生参数对电路性能的影响主要表现在以下几个方面：1.频率响应：寄生参数会使晶体管的频率响应发生变化，导致电路的工作频率范围受到限制。
2.增益：寄生参数会降低晶体管的电压放大倍数，从而影响电路的信号放大能力。
3.稳定性：寄生参数可能导致电路产生自激振荡，影响电路的稳定性。
4.电流放大系数：寄生参数会降低晶体管的电流放大系数，从而影响电路的电流放大能力。
四、如何减小晶体管寄生参数的影响为了减小晶体管寄生参数的影响，可以采取以下措施：1.选择合适的晶体管：在电路设计过程中，选择具有较低寄生参数的晶体管可以有效减小寄生参数的影响。
2.优化电路布局：合理的电路布局可以减小寄生参数的产生，例如将输入端和输出端远离、使用屏蔽技术等。
3.采用负反馈：负反馈可以减小寄生参数对电路性能的影响，提高电路的稳定性。
充电线寄生参数
对于充电线的寄生参数，主要有以下几个重要指标：
1. 电阻（Resistance）：充电线的电阻是指充电线对电流的阻碍程度。
电流通过充电线时，会产生一定的电阻损耗，并导致电压下降。
因此，较小的电阻表示充电线的导电性能好。
2. 电感（Inductance）：充电线的电感是指充电线传导电流时产生的自感作用。
电感会引起电流的延迟和波动，影响充电效率和稳定性。
3. 电容（Capacitance）：充电线的电容是指充电线之间或充电线与其他导体之间的电荷储存能力。
电容会引起电荷的积累和泄漏，影响充电速度和稳定性。
4. 导纳（Conductance）：充电线的导纳是指充电线对于交流电流的导电能力。
较高的导纳表示充电线能更有效地传导交流电流，减小功率损耗。
这些参数可以用来评估充电线的性能和质量。
不同的充电线可能有不同的寄生参数，而具体的数值也取决于充电线的设计、材料和制造工艺。
在选择充电线时，可以参考这些参数来判断充电线的品质，并根据需求选择适合的充电线。
pex提取寄生参数
pex提取寄生参数摘要：一、pex提取寄生参数的背景与意义二、pex提取寄生参数的方法与步骤1.准备工作2.寄生参数的识别与提取3.数据处理与分析4.结果验证与分析三、pex提取寄生参数的应用案例四、注意事项与优化策略五、总结与展望正文：【pex提取寄生参数的背景与意义】在现代科技发展中，pex提取寄生参数作为一种重要的技术手段，日益受到广泛关注。
寄生参数是指在电子电路中，除了设计目标参数以外的其他非目标参数，它们可能对电路性能产生不利影响。
pex提取寄生参数的目的在于识别并消除这些不良影响，从而提高电路的性能和可靠性。
本文将详细介绍pex 提取寄生参数的方法与应用，以期为相关领域的研究和工程实践提供参考。
【pex提取寄生参数的方法与步骤】1.准备工作：在进行pex提取寄生参数之前，需要对电路设计进行深入了解，掌握电路原理图、仿真数据等相关资料。
此外，还需选择合适的pex提取工具，如MATLAB、Python等。
2.寄生参数的识别与提取：根据电路原理图和仿真数据，识别可能的寄生参数。
常见的寄生参数包括电容、电感、电阻等。
然后，通过仿真或实测数据，提取寄生参数的数值和分布。
3.数据处理与分析：对提取到的寄生参数进行数据处理，如滤波、去噪等。
同时，分析寄生参数对电路性能的影响，为后续优化提供依据。
4.结果验证与分析：通过仿真或实测数据，验证提取到的寄生参数是否准确。
此外，分析提取寄生参数的有效性，为优化电路性能提供参考。
【pex提取寄生参数的应用案例】在电子电路设计中，pex提取寄生参数的应用案例随处可见。
例如，在某通信设备中，通过pex提取寄生参数，发现某级放大器的输入电容对电路带宽产生严重制约。
通过减小输入电容，电路带宽得到显著提高，从而提升了通信设备的性能。
【注意事项与优化策略】在进行pex提取寄生参数的过程中，需要注意以下几点：1.全面了解电路设计，确保识别出所有可能的寄生参数。
2.选择合适的pex提取工具，提高提取效率和准确性。
寄生参数知识点
寄生参数知识点一、什么是寄生参数？寄生参数是指在建立模型或系统时，为了更好地描述模型或系统的行为，引入的一些附加参数。
这些参数通常与模型或系统的主要参数无关，但却可以对模型或系统的性能产生影响。
寄生参数可以是不可避免的，但我们可以通过一些方法来降低其对系统性能的影响。
二、寄生参数的来源1.不完美的建模：在建立模型时，为了简化问题或忽略某些细节，我们可能会引入一些寄生参数。
这些参数是为了更好地逼近实际系统行为而引入的。
2.建模误差：当我们使用实验数据或测量值来建立模型时，由于测量误差或建模误差，我们可能会引入一些寄生参数。
3.外部干扰：在某些实际应用中，模型或系统可能受到外部环境的干扰，这些干扰可能会引入一些寄生参数。
三、寄生参数的影响寄生参数的存在可能会对模型或系统的性能产生负面影响，主要体现在以下几个方面：1.精度降低：寄生参数的存在可能导致模型的输出与实际值之间存在偏差，从而降低了模型的精度。
2.稳定性问题：一些寄生参数可能会影响系统的稳定性，导致系统出现不稳定的行为，例如震荡或不收敛等。
3.鲁棒性下降：当模型或系统受到寄生参数的影响时，其对扰动的鲁棒性可能会下降，导致系统对外界变化的适应能力变差。
四、降低寄生参数影响的方法虽然寄生参数无法完全避免，但我们可以采取一些方法来降低其对模型或系统的影响：1.优化模型：通过改进建模方法或算法来减少建模误差，从而减小寄生参数的影响。
2.数据处理：对实验数据或测量值进行处理和滤波，通过消除噪声或异常值来降低寄生参数的引入。
3.控制策略：设计合理的控制策略，对系统的寄生参数进行补偿或抑制，从而降低其对系统性能的影响。
4.环境隔离：在一些对寄生参数敏感的应用中，可以采取措施隔离外部环境对系统的影响，例如使用屏蔽材料或隔音设备等。
五、案例分析以飞行器控制系统为例，飞行器的姿态控制是一个典型的寄生参数问题。
在飞行器的姿态控制过程中，飞行器可能受到气流、风速等外部干扰的影响，这些干扰会引入寄生参数，导致姿态控制的精度下降或稳定性问题。
第6章---寄生参数
parameter
cutoff
linear
saturation
Cgb C0= Cox*WL Cgs 0 Cgd 0 Cg= Cgb+ Cgs+ Cgd C0
0 C0/2 C0/2 C0
寄生电容
由于尺寸很小，因此这些寄生参数的值也很小。 对于对电容不敏感的电路，不必担心； 不管是CMOS还是双极型，只要涉及高频，寄生会成为问题。Leabharlann 忽略寄生参数会毁掉你的芯片。
导线尽可能短 减少寄生电容的方法： 采用电容最低的金属层 绕过电路走线
寄生电容
减少寄生电容的方法 - 选择金属层
起主要作用的电容通常是导线与衬底间的电容。 如下图，寄生参数可以把电路1的噪声通过衬底耦合到电路2，所 以要设法使所有的噪声都远离衬底。
寄生电阻
为了降低寄生电阻,就需要确保使用最厚的金属层。正如我们了解 的, 一般情况下, 最厚的金属线具有最低的方块电阻。 如果遇到 相同的金属层厚度,也可以将这几条金属重叠形成并联结构,大大 降低了电阻。 因此, 并联布线是降低大电流路径电阻的有效方法, 而且还能节省一定的面积。
寄生电感
当电路是在一个真正的高频的情况下工作时, 导线也开始存在了 电感效应。 解决寄生电感的方法就是试着去模拟它, 把它当成电 路中的一部分。 首先需要尽早的完成布局,好让电路设计者较早的看到导线究竟能 有多长,然后估计出可能引起的电感。版图设计过程中尤其注意不 要因为电感耦合而影响其它部分。
寄生电容
减少寄生电容的方法 - 选择金属层
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版图设计中的寄生参数分析
深圳中兴集成电路设计有限公司金善子
1．引言
正如我们了解的，工艺层是芯片设计的重要组成部分。
一层金属搭在另一层金属上面，一个晶体管靠近另一个晶体管放置，而且这些晶体管全部都是在衬底上制作的。
只要在工艺制造中引入了两种不同的工艺层，就会产生相应的寄生器件，这些寄生器件广泛地分布在芯片各处，更糟糕的是我们无法摆脱它们。
寄生器件是我们非常不希望出现的，它会降低电路的速度，改变频率响应或者一些意想不到的事情发生。
既然寄生是无法避免的，那么电路设计者就要充分将这些因素考虑进去，尽量留一些余量以便把寄生参数带来的影响降至最低。
2．寄生参数的种类
寄生参数主要包括了电容寄生、电阻寄生，和电感寄生。
2．1 寄生电容
图1所呈现的是在不同金属层之间以及它们与衬底之间产生的电容情况：
图(1) 无处不在的寄生电容
由上图我们可以看到寄生电容无处不在。
不过需要了解的是即使寄生电容很多，但是如果你的电路设计对电容不十分敏感的时候，我们完全可以忽略它们。
但当电路的设计要求芯片速度很快的时候，或者频率很高时，这些寄生的电容就显得格外重要了。
一般来说，在一个模拟电路中，只要频率超过20MHz 以上，就必须对它们给予注意，否则，它有可能会毁掉你的整个芯片。
减少寄生电容可以从以下几个方面入手：
(1)导线长度
如果你被告知某个区域的寄生参数要小，最直接有效的方法就是尽量减小导线长度，因为导线长度小的话，与它相互作用而产生的电容例如金属或者衬底层的电容就会相应地减小，这个道理显而易见。
(2)金属层的选择
另一种解决的办法则是你的金属层选择。
起主要作用的电容通常是导线与衬底之间的电容，图2则说明了衬底电容对芯片的影响。
Noisy Quiet
图(2) 衬底电容产生的噪声影响
如上所示，电路1和电路2都对地产生了一个衬底电容，衬底本身又有一个寄生电阻，这样一来电路1的噪声就通过衬底耦合到电路2上面，这是我们不希望看到的。
因此我们改变一下金属层，通常情况下，最高金属层所形成的电容总是最小的。
电容大小与平板的间距成反比，一点距离的变化就能引起很大的差别。
另外值得注意的是并不是所有工艺的最高层金属与衬底产生的寄生电容都最小，它还与金属层的宽度等其它因素有关。
有些工艺中或许是M2对地的电容要比M4的对地电容大，所以我们不能只凭直觉来判断，一定要通过具体的计算来确认。
(3)金属叠加
在某些电路的上面布金属线，这是在数字自动布局布线中经常会遇到的情况。
各层金属相互交叠，所以在反相器、触发器等都存在寄生电容。
如果不加以干预的话，只是由布线器来操作，那么就有可能毁了你的芯片。
在模拟电路版图设计中，我们经常会人为的将敏感信号隔离开来，尽量避免在敏感电路上面走线，而只是将金属线走在电路之间，这样寄生的参数就小一些且相对容易控制。
2．2 寄生电阻
寄生参数中另一个比较麻烦的要数寄生电阻了。
翻开工艺手册，我们经常能看到每层金属线能够承载的电流。
通过这个参数我们可以计算所需要的金属层宽度。
例如，有一根信号线需要承载1毫安的电流，而工艺手册注明每微米可以走0.5毫安的电流，那么这根金属层的宽度至少要2微米，如图3所示。
下面我们来计算一下这根导线因为寄生电阻而产生的IR压降。
导线的方块电阻Rsqu是0.05Ω，R=Rsqu L/W，V=IR 所以计算得知电压为50毫伏。
它对于一个电压非常敏感的电路来讲就会有很大的影响。
如果这条导线的压降不能超过10毫伏，显然这个设计就是失败的。
所以这就意味着我们必须将导线宽度增加5倍才能满足这一要求。
为了降低寄生电阻，就需要确保使用最厚的金属层。
正如我们了解的，一般情况下，最厚的金属线具有最低的方块电阻。
如果遇到相同的金属层厚度，也可以将这几条金属重叠形成并联结构，大大降低了电阻。
因此，并联布线是降低大电流路径电阻的有效方法，而且还能节省一定的面积。
如图3所示。
图(3) 金属并联结构降低电阻
2．3 寄生电感
当你的电路是在一个真正的高频的情况下工作时，导线也开始存在了电感效应。
解决寄生电感的方法就是试着去模拟它，把它当成电路中的一部分。
首先你需要尽早的完成你的布局，好让电路设计者较早的看到导线究竟能有多长，然后估计出可能引起的电感。
版图设计过程中尤其注意不要因为电感耦合而影响其它部分。
2．4 器件的寄生参数
器件本身就具有寄生参数
晶体管的例子
（1） CMOS
当源或漏上的电压发生变化时，阱电容会使这一变化变慢。
当有一个电压加到栅上时，栅电容会使它变慢。
多晶硅栅的串联电阻与栅电容一起形成了一个RC时间常数，它使器件进一步变慢。
几乎器件的每一个部分都有某种电容以某种方式使器件的操作变慢。
减少CMOS器件寄生参数的技术就是减少栅的串联电阻。
任何其它在内的寄生参数是没有办法改变的。
如果我们降低了多晶硅栅的串联电阻，就降低了RC时间常数，从而改善了器件的速度。
我们可以通过把多晶硅栅分成多个“指状“结构，然后用导线将它们并联起来以降低电阻。
例如把器件分为两个就可以把RC时间常数降低4倍。
通过分成多个器件以及源漏共享可以大大减小CMOS晶体管上的寄生参数影响。
（2） 双极型晶体管的例子
在双极晶体管中，集电极从注入的N区直接向下到衬底也存在寄生电容。
需要明白的是，对于双极晶体管器件来说，我们几乎没有什么手段加以改进。
不过，由于事先我们已经对器件进行了精确的测量并建立了模型，所以当电路设计者在进行设计的时候已经把这些因素都考虑进去了。
需要了解的是两个晶体管相互靠近时会对电路不利。
如图5所示，两个双极器件的集电极靠近放置，集电极和衬底之间不可避免地存在着寄生电容，而衬底本身也存在着寄生电阻将两个双极器件连接起来。
采用全定制技术可以把器件做得小一些。
通常是把一些较小的器件做成一个大的器件，将它们放在
同一个阱里面，减少对衬底的寄生电容。
例如你有许多并联的双极型晶体管而不是许多单个的晶体管需要布线，可以考虑把它们的集电极合成一个。
图(5)
两个Bipolar 器件的寄生参数
闩锁效应就是由于器件寄生而产生的典型电路，我们不妨分析一下它的产生原因以及如何更好地采
取措施防范它的发生。
图(6) b PN 结的截面图
图(6) a CMOS 对
下图6 C 是由图2画出的电路图
图(6) c PN 结电路图
当两个MOS 晶体管被制造的时候形成两个寄生双极型晶体管：一个平行的NPN 和一个垂直的PNP 。
在正常情况下，结构中的PN 结应为反向偏置。
然而，如果两个双极型晶体管因某种原因工作在放大区，电路会出现很多的正反馈，引起两个双极型晶体管传导剧烈。
我们来假设晶体管都是有源的而且NPN 晶体管的基极电流因某种原因增加了I ，那么NPN 晶体管
的集电极电流则增加了βI ，如果R2被忽略，这个电流又由PNP 晶体管的基极流入。
结果，PNP 晶体管集电极电流增加到βnpnβpnpI,最后，如果R1被忽略，这个电流流回NPN 晶体管的基极。
这个分析说明电路
产生一个与开始的扰动同向的增长电流，因此反馈是正向的。
在这种情况下，在电源和地之间就产生了巨大的电流通过，一直到电源关闭或者电路烧毁。
所以CMOS集成电路的版图设计者一定要预防闩锁发生。
通常做法是保证R1，R2，β足够小来避免这一问题。
垂直的双极型晶体管的β由工艺特性决定，不受电路设计者的控制。
然而横向晶体管的β可通过增加基极宽度而减少，为了减少R1和R2，许多衬底和阱联合使用来代替分开使用，衬底极的保护环和阱的连接处在阱区内或者稍外。
3．结论
寄生参数通常都是让人感觉很麻烦的，希望把它们全部去掉或者将寄生减少到最低的程度。
你可以把寄生参数作为电路设计中的一部分，但是这样做是非常危险的。
因为通常情况下那些寄生器件非常不好控制，它们可以有正负50%的误差。
如果你把一个寄生参数设计在一个电路中而又起主导作用，那么你的电路将依赖这个器件，也许它会失败。
但是可以利用寄生参数得到一些好处，例如如果你需要很多的电容，而且你又不在意它有多大，你可以利用额外的寄生参数实现这一目的，把电源线和地线重叠起来就可以得到免费的去耦电容。
4．参考文献
[1] 集成电路掩模设计----基础版图技术
[2] CMOS Design,Layout,and Simulation
[3] The Art of Analog Layout
[4] Microchip Fabrication:A Practice guide to Semiconductor Processing
[5] Analysis and Design of Analog Integrated Circuits
[6] CMOS Circuits Design,Layout,and Simulation
[7] CMOS IC Layout: Concepts,Methodologies,and Tools
[8] 模拟集成电路的分析与设计
作者简介
金善子，深圳中兴集成电路设计有限公司后端设计高级工程师。