实验三 交流AC仿真

1、实验四、交流（AC）仿真概 述该实验继续amp_1900任务并与上一实验使用相同子电路。这个练习教交流（AC）仿真的基础，包括小信号增益和噪声，也给出了许多数据显示中控制和操作数据的许多细节特性。任 务l 进行交流（AC）小信号和噪声仿真l 调整引脚/导线符号l 变量扫描和建立方程l 控制图表，曲线，数据组和交流（AC）源目 录1. 从一个设计到另一个设计的复制&粘贴（Ctrl+C/ Ctrl+V）操作 562. 对复制的电路和引脚符号进行改正563. 层次（push and pop）操作验证子电路584. 设置带噪声的AC仿真585. 对噪声数据仿真并列表606. 控制方程和节点电压

2、的输出617. 无噪声仿真638. 用测量方程写出数据显示方程639. 使用测量和数据显示子方程6310. 对AC分析数据绘出相位和群时延图6511. 变量信息和what函数 6812. 选学Vcc扫描（如同电源电压在减小）68步 骤1.从一个设计到另一个设计的复制&粘贴（Ctrl+C/ Ctrl+V）操作a. 打开上一设计（dc_net）,并通过在周围区域拖动鼠标复制变亮的电路，这被称为橡皮条（rubber banding）。当该项目变亮时，通过Ctrl+C键或Edit>Copy命令复制。推荐使用Ctrl+C，这样可以省去鼠标点击。b. 用File>New Design命

3、令创建一个新原理图，命名为：ac_sim。然后，用Ctrl+V键或Edit>Paste并通过点击新原理图插入（ghost镜像）复制内容。c. 保存ac_sim设计。你必须保存它，否则它不会被写入数据库。d. 点击Window>design Open命令。这个命令可以让你进入那些在内存中但在窗口中未显示或未存在记录中的设计。出现对话框后，选择dc_net并点击OK，然后用File>Close Design命令关闭dc_net设计（不需要保存改变的设置）。e. 在空的原理图窗口中，用File>Open Design图标重新打开设计ac_sim。它可给出该任务中的设计列表。如

4、果一个设计创建了但最初并未保存，则不会在列表中。你需要用Window>design Open命令打开并进入它。2.对复制的电路和引脚符号进行改正 删除引线，插入新的元件，并按需要重新连线。步骤如下：a. 断开DC源，并把它和地线移到边上。b. 从集总元件面板中或用元件历史栏中插入两个理想的DC_Block电容。c. 从频域源（Sources-Freq Domain）面板中插入一个V_AC源，接地。然后，在输出端添加一接地的50负载电阻。d. 修正引脚/导线（节点）符号。点击Name图标，同时对RC和DC源添加一个Vcc符号，它们以电气而不是导线连结。e. 如图添加Vin和Vout。当然，

5、如果你学习了Lab3中的选学内容，可撤销VC和VBE。方法是对话框后（如右），点击那些符号或用命令Edit>Wire/Pin Label>Remove Wire/Pin Label.f. 检查电路，使之如下图所示。关于Wire/Pin LabelAttributes（属性）的备注：你可通过拖动这些符号来移动它们，并双击它们或用命令Edit>Wire/Pin Label>Wire/Pin LabelAttributes 进行属性（attributes）编辑。3. 层次（push and pop）操作验证子电路a在设计ac_sim窗口点击图标，然后选中bjt_pkg，并进入

6、子电路（见下图）。b检查后跳出子电路。4.设置带噪声的AC仿真a插入一个AC仿真控制器。对AC仿真控制器的开始、停止频率和步长进行编辑：100MHz到40GHz，步长100MHzb在噪声（Noise）标签栏中。对噪声计算进行检验，并添加Vout节点。对每个噪声设置模式，按名分类（Sort by Name）；对于大电路使用按值分类 （Sort by Value），可以首先更好的查看最大影响。当然，如果没有设置动态范围（门限值），则所有的噪声都会被仿真。c对所示的每个参数打开显示，如图所示。5.对噪声数据仿真并列表a仿真（F7）b. 在数据显示中，用Ctrl键可同时选择插入名称（Name）与VnC

7、（电压噪声影响）的列表（list）（图标）。如图所示，在每个频率点Q1.BJT1代表了元件的全部噪声电压，包括：Q1.BJT1.ibe和Q1.BJT1.ice，但是，它们并非相关电压，按下式被加起来作为噪声功率：。整个vnc与Vout噪声相同。c保存原理图与显示数据(实验报告)6.控制方程和节点电压输出 a在ac_sim原理图中，从任一原理图仿真控制面板中插入一MeasEqn，或者你可以从元件历史栏中输入MeasEqn b. 直接在原理图屏幕中编辑方程，用节点（引脚）符号Vin和Vout计算电压增益。用键盘上的方向键移动相等（=）符号。 c编辑AC仿真控制器并进入Output标签，默认值在数据

8、组中给出的所有符号节点电压（引脚/导线符号）和所有的测量方程。在接下来的步骤你要改变这些设置。 d不勾节点电压框，点Add/Remove 按钮。e从有效输出端列表选择Vin和Vout，如图所示添加（Add）它们，然后点Apply。在仿真后只有这些节点电压会被写进数据组，而Vcc则不会。这些操作对测量方程是一样的。f点击OK关闭对话框你现在可以进行仿真了。(实验报告) 关于显示节点名备注：你可以显示节点名（在Display标签中勾上Nodename框），但这并非必需。7.无噪声仿真（选做） a在原理图中，如下图所示通过把Yes变为no（键盘输入亦可）关闭噪声计算。仿真时间和记录会保存下来，特别是

9、对大电路。当然，这会使你的数据组列表（名称和vnc）无效。b保存原理图，并仿真（F7）。8.用测量方程写出数据显示子方程 a在数据显示子窗口中，删除（delete）无效噪声列表。 b插入一个数据显示方程式（使用图标） c在对话框中，如下所示以dB为单位写出增益方程。注意你是把原理图中的测量方程插入你的数据显示方程，完成后点击OK： 关于方程备注：如果电压增益的测量方程没有计算出来，你就要对所有需要值写出数据显示子方程。例如：gain_dB=20*log(mag(Vout)/mag(Vin),但是如果电压增益已计算出来，就只需简单地插入方程即可。9使用测量和数据显示子方程(实验报告) a插入测量

10、方程gain_voltage和你刚才写的DDS方程gain_dB的列表。原理图测量方程会再次自动写入数据组，如下所示。但是你在数据显示中写的方程则不同，它们进入数据显示子方程记录。点击箭头框（如下所示）可显示你的数据组方程gain_dB,然后选择它并加上它，点击Ok，两个方程则都会出现在列表中。 b向下拖动列表值于1900MHz附近，使用如下所示的箭头按钮。 d点击数据显示undo（回到上一步）命令，返回并撤销dB函数。 e编辑（双击）列表，选择图标变为矩形图形。(实验报告) 关于dB值的备注把AC电压转变为dB单位不同于S参数分析中的dB格式，后者以功率为准（电压和电流）并含有50源阻抗。1

11、0对AC数据分析并绘出相位和群时延图（选做） a插入Vin和Vout相位的矩形图并在1900MHz处标记。反相不是180°是由于bjt_pkg的产生参数造成的。增加标记你就会发现相位在更低频率点处更接近180°，如果你想设置热键来插入标记，可用命令Options>Hot key，与原理图中类似。 b插入一个新的方程计算群时延，如图所示。使用Vout相位和diff函数，然后对方程函数绘图。diff函数用于计算在下降曲线上不同点之间的斜率差别。其中的负号表明结果 为下降值。在曲线上放置标记并注意到因diff函数在1900MHz（+/-50MHz）两边都会有标记。c回到原理

12、图，改变步长（step）到10MHz重新仿真，并观察更新的曲线。d编辑（双击）标记（Marker）。在readout标签栏中，把Format设置为Engineering，重要数字（Significant Digits）为2，如图所示。你会看到Y轴的值变到PS（皮秒），X轴能分辨到1.9GHze选学尝试对群时延方程和曲线进行合并，则当移动时，它们会在一起移动。方法是用Shift键选择方程和曲线，然后点击Edit>Group，现在它们在数据显示窗口中就应在一起移动了。11变量信息和what函数（选做） a插入一个新列表（数据组仍为ac_sim）,添加Vout并选中，点Advanced按钮。出

13、现对话框后，点Variable Info按钮，这时会出现另一对话框如右图所示。选择Vout数据，你会发现Vout依赖于391个频率点。数据组中所有项目的操作与此相似，因为只对频率进行扫描。b关闭对话框，点OK，回到Vout列表，在Vout栏中插入光标，如下输入what函数：what（Vout）,你就会得到与之相同的变量信息。随后你将用此函数决定在多路扫描或有混频产物的条件下如何检索数据组表格。关于函数的备注：当你无论何时向数据显示中插入方程或表达式时，便可通过点击Functions Help按钮查阅what函数和其他ADS函数（abs，veal，s_stab_circle等）的功能。当帮助（h

14、elp）浏览窗口完全打开，选中MeasEqn Function Reference，向下拖动滚动至感兴趣的函数。如果你有时间可进行此操作并对有关信息大致过目，看ADS函数是如何使用的。12选学Vcc扫描（如同电源电压在减小） 本步需要应用你在前面实验中已经学习过的技巧。你将对Vcc设置从5V到2V以步长0.25V的参数扫描。a 在原理图中，插入一VAR（变量方程），初始值Vbias=5Vb 重新定义源：Vdc=Vbiasc 从任一仿真面板中插入一Parameter Sweep（参数扫描），然后设置SweepVar(扫描变量)为Vbias，确认AC仿真控制器的仿真实例名，要进行如图所示的设置。d 通过下拉菜单SimulateSimulation Setup改变数据组名（dataset name）=ac_bat_sup并仿真。仿真完成后，DDS打开，出现一个对话框询问你是否要改变数据组回答NO，然后对Vout的幅度（mag）绘图。这时会出现对应每一步长的一组曲线，如图所示。e 在Trace Option标签栏中对轨迹进行编辑，并勾上Display Label框，以显示Vbias的轨迹线。f 根据需要插入标记。g 保存（Save）你所有的操作。附加练习：1在一个新的设计中，进行带端口噪声和端口的仿真。为达此目的，以P_