第八讲交流仿真

第八讲交流仿真第1页，课件共100页，创作于2023年2月8．1交流仿真基本原理及功能当进行交流小信号仿真时，系统首先对电路进行直流分析，找到非线性器件的直流工作点，然后将非线性器件在静态工作点附近进行线性化处理，最后分析小信号在静态工作点处的I/O关系。从某种意义上来说，传统的小信号交流分析是线性的，不会出现变频效应。对于射频系统仿真，射频小信号作为激励，通过混频器频率组件实现从射频到中频的变换，这种变换方法近似地看成是线性变换。为了确保频率变换，可以执行系统级小信号分析，即“标准”交流信号分析。

第2页，课件共100页，创作于2023年2月交流信号频率变换仿真首先要建立频率映射(FrequencyMap)。这种映射的目的是指定一个频率表示电路节点变量，且该网络是基于源的频率和行为级混频器组件的类型来表示的，即网络中的每个节点仅与一个频率有关。因此，每个行为级混频器组件能够实现从上边带以下边带的变换，但不能同时实现上/下边带变换。在交流传号频率变换分析中，可作为源的组件常用的有V_1Tone、I_1Tone和P_1Tone,其中源的频率可以通过源自身所带的频率参数设定。如果使用多频率源，频率通过Freq[1]参数设定。第3页，课件共100页，创作于2023年2月使用ADs的交流仿真可以实现下述功能。(1)执行扫频或扫频变量小信号线性仿真。(2)获得小信号传输参数，如电压增益、电流增益、跨导和导纳等。(3)噪声分析。交流仿真中还包含噪声分析的功能。噪声分析功能可以将电路中的噪声以电流或电压的形式保存在仿真结果的数据组中，它在交流仿真中可以设置。噪声分析中中包括的噪声成分有以下4种。(1)数据文件：指定的有损无源元件产生的温度决定的热噪声。(2)非线性器件产生的温度和偏压限制噪声。(3)由二端口数据文件包括噪声参数指定的线性有源器件产生的噪声。(4)噪声源器件产生的噪声。第4页，课件共100页，创作于2023年2月8．2仿真面板与仿真控制器

ADS2009中有专门针对交流仿真的元件面板，在“simulation_AC”面板中列出了交流仿真需要的控件。第5页，课件共100页，创作于2023年2月AC：交流仿真控制器Options：交流仿真设置控制器SweepPlan：参数扫描计划控制器PrmSwp：参数扫描控制器Ndset：节点设置控件NdsetName：节点名控件DispTemp：显示模板控件MeasEqn：仿真测量等式控件Bdfreq：频率预算控件BdGain：增益预算控件BdGmma：反射系数预算控件BudNF：噪声系数预算控件BudNFd：噪声系数相位预算控件BdNPwr：噪声功率预算控件BudTN：等效输出噪声温度控4BudPwrI：入射功率预算控什BdPwrR：反射功率预算控件BudSNR：信噪比预算按件BdVSWR：驻波比运算控件第6页，课件共100页，创作于2023年2月1)交流仿真控制器交流仿真控制器(AC)是交流仿真中最主要的控件。使用交流仿真控制器，可以设置交流仿真的频率扫描范围仿真执行参数和噪声分析的相关参数等交流仿真控制器选项卡，主要包括【Frequency】、【Noise】、【Parameters】、【Output】、【Display】5项内容。（1）Frequency：交流仿真是在一定频率范围内执行的，频率参数设置主要就是设置这个频率范围，用户可以在交流仿真控制器设置窗口中的【Frequency】选项卡中进行设置。第7页，课件共100页，创作于2023年2月第8页，课件共100页，创作于2023年2月第9页，课件共100页，创作于2023年2月

(2)Noise：噪声参数设置可进行噪声分析的相关参数的设置。具体参数设置可以在交流仿真控制器设量窗口中的[Noise]选项卡中设置。第10页，课件共100页，创作于2023年2月(3)Parameters：仿真参量设置相关参数用于设置交流仿真的频率转换、预算执行、仿真状态信息显示和仿真结果保存等参数。用户可以在交流仿真控制器设置窗口中的[Parameters]选项卡中修改仿真参量设置。交流仿真参量设置与直流仿真参量设置的内容基本相同，因此只介绍交流仿真参量设置中没有的“EnableAcfrequencycoversion”(允许交流频率变换)项和“PerformBudgetsimulation”(执行预算仿真)项。允许AC频率转换(EnableAcfrequencycoversion)：次定是否允许频率转换。如果选中此项，则可以执行带有频率转换的交流仿真。执行预算仿真(PerformBudgetsimulation)：决定是否执行预算仿真。如果选中此项，将在交流仿真的过程中执行预算分析。第11页，课件共100页，创作于2023年2月2)交流仿真设置控制器交流仿真设置控制器(options)，用其设置交流仿真的相关参数，如环境温度、设备温度、仿真的收敛性、仿真的状态提示和输出文件特性等。3)参数扫描计划控制器参数扫描计划控制器(SWEEPPLAN)用于设置仿真中的参数扫描计划。用户可以通过这个控制器添加一个或多个扫描变量，并制定相应的扫描计划。

4)参数扫描控制器参数扫描控制器(PARAMETER)

,可用其控制仿真中的扫描参数，这些扫描参数可以在多个仿真实例中执行。第12页，课件共100页，创作于2023年2月5)节点设置与节点名交流仿真面板中的节点设置(Ndset)和节点名(NdsetName)控件它们与直流仿真中的两个控件完全相同，可用于设置直流仿真的相关节点及节点名称。6)显示模板控件和仿真测量等式控件显示模板控件(DisplayTemplate)和仿真测量等式控件(MeasEqn)，与直流仿真中的这两个控件功能相同。

7)预算控件预算控件必须在仿真控制器中[PerformBudgetsimulation]选项选中时才起作用，预算控件本质上都是测量方程。预算控件包括频率预算控件、反射系数预算控件、增益预算控件、噪声系数预算控件、噪声功率顶算控件、噪声系数相位预算按件、等效输出噪声温度控件、入射功率预算控件、反射功率预算控件、信噪比预算控件和驻波比运算控件。第13页，课件共100页，创作于2023年2月(1)频率预算控件（Budfreq）AC分析：y=bud_freq(freqIn,pinNumber，”simName”)HB分析：y=bud_freq(planNumber,pinNumber)第14页，课件共100页，创作于2023年2月(2)增益预算控件(BudGain)其语法为：

AC分析：y＝bud_gain(vIn，iIn，Zs，Plan,pinNumber，”simName”)

HB分析：y＝bud_gain(“SourceName”，scrIndx，Zs，Plan，budgetPath）第15页，课件共100页，创作于2023年2月(3)反射系数预算控件(BudGamma)，其语法为AC分析：y＝budgamma(Zref，Plan，pinNumber，’simName’)第16页，课件共100页，创作于2023年2月(4)噪声系数预算控件(BudNF)，其语法为：

AC分析：y＝bud_nf(vln，iIn，noisevIn)或y=bud_nf(“SourceName”,Zs,BW,pinNumber,”simName”)BudNF4=bud_nf(budget_path)budget_path=[“PORT1.t1”,”b2_AMP.t2”,”b3_MIX1.t2”,”b4_AMP2.t2”,”b5_BPF2.t2”,”b6.t1”]第17页，课件共100页，创作于2023年2月(5)噪声系数相位预算控件(BudNFdeg)其语法为：AC分析：y＝bud_nf_deg(vIN,iIN,vOut,iOut,vOut.NC.vnc,vOut.NC.name,Zs,BW)(6)噪声功率预算控件(BudNPwr)如图5—16所示，其语法为：AC分析：y＝bud_noise_pwr(Zerf,Plan,pinNumber,”simName”)(7)等效输出噪声温度控件(BudTN)其语法为：AC分析：y=bud_tn(vIn,iIn,noisevIn,Zs,BW,pinNumber,”simName”)(8)入射功率预算控件〔BudPwrlnc)其语法为AC分析：y=bud_pwr_inc(Zef,Plan,pinNumber,”simName”)第18页，课件共100页，创作于2023年2月(9)反射功率领算控件(BudPWRen)其语法为：AC分析y=bud_pwr_refl(Zref,Plan,pinNumber,”simName”)(10)信噪比预算控件(BudSNR)其语法为：AC分析：y＝bud_snr(Plan,pinNumber,”simName”)(11)驻波比运算控件(BudVWSR)如图5—21所示，其语法为：AC分析：y＝bud_vwsr(Zref,Plan,pinNumber,”simName”)第19页，课件共100页，创作于2023年2月8．3交流仿真的一般步骤

(1)选择器件模型，并建立电路原朋图。

(2)在“simulation-AC”元件面板列表中选择交流仿真控制器，并将其放置在电路图设计窗口中。

(3)双击AC参数仿真控制器，在[Frequncy】选项卡中对交流仿真中频率扫描类型和扫描范围等进行设置。

(4)如果扫描变量较多，则需要在“simulation-AC”元件面板中选择“PARAMETERSWEEP”控件，在其个设置多个扫描变量，以及每个扫描变量的扫描类型和扫描参数范围等。

(5)如果需要对电路进行线性噪声分析，则需要在AC仿真控制器参数设置窗口的[Noise]选项卡中选中”Calculatenoise”项，添加相应信息。

(6)设置完成后，执行仿真。

(7)在数据显示窗口中查看仿具结果。第20页，课件共100页，创作于2023年2月8．4ADS中交流仿真案例·ADS2009中自带交流仿真案例，通过这个案例可以使读者了解劝率放大器的设计及仿真过程。提高利用交流仿真分析线性噪声的能力。

[案例8-1]功率放大器交流仿真第21页，课件共100页，创作于2023年2月第22页，课件共100页，创作于2023年2月第23页，课件共100页，创作于2023年2月第24页，课件共100页，创作于2023年2月第25页，课件共100页，创作于2023年2月第26页，课件共100页，创作于2023年2月[案例8-2]功率放大器噪声分析通过设置AC仿真控件中的[Noise]选项卡，进行线性噪声的分析。执行线性噪声分析的步骤如下所述。第27页，课件共100页，创作于2023年2月第28页，课件共100页，创作于2023年2月第29页，课件共100页，创作于2023年2月第30页，课件共100页，创作于2023年2月第31页，课件共100页，创作于2023年2月第32页，课件共100页，创作于2023年2月第33页，课件共100页，创作于2023年2月第34页，课件共100页，创作于2023年2月第35页，课件共100页，创作于2023年2月8．5交流仿真实例本节在一般交流仿真的基础上，对交流小信号特性进行分析，进一步细化ADS交流仿真的步骤以及相关数据基本操作。第36页，课件共100页，创作于2023年2月第37页，课件共100页，创作于2023年2月1、创建新设计第38页，课件共100页，创作于2023年2月22、建立AC仿真第39页，课件共100页，创作于2023年2月第40页，课件共100页，创作于2023年2月第41页，课件共100页，创作于2023年2月第42页，课件共100页，创作于2023年2月第43页，课件共100页，创作于2023年2月第44页，课件共100页，创作于2023年2月第45页，课件共100页，创作于2023年2月第46页，课件共100页，创作于2023年2月第47页，课件共100页，创作于2023年2月第48页，课件共100页，创作于2023年2月4、计算并显示电路增益第49页，课件共100页，创作于2023年2月第50页，课件共100页，创作于2023年2月第51页，课件共100页，创作于2023年2月第52页，课件共100页，创作于2023年2月第53页，课件共100页，创作于2023年2月第54页，课件共100页，创作于2023年2月第55页，课件共100页，创作于2023年2月第56页，课件共100页，创作于2023年2月第57页，课件共100页，创作于2023年2月第58页，课件共100页，创作于2023年2月第59页，课件共100页，创作于2023年2月5、调谐beta参数第60页，课件共100页，创作于2023年2月第61页，课件共100页，创作于2023年2月第62页，课件共100页，创作于2023年2月第63页，课件共100页，创作于2023年2月第64页，课件共100页，创作于2023年2月第65页，课件共100页，创作于2023年2月2、多参数扫描[案例8-4]Vcc扫描本例将对Vcc范围设置为从2V到5V，步长为0.5V进行参数扫描。第66页，课件共100页，创作于2023年2月第67页，课件共100页，创作于2023年2月第68页，课件共100页，创作于2023年2月第69页，课件共100页，创作于2023年2月第70页，课件共100页，创作于2023年2月第71页，课件共100页，创作于2023年2月第72页，课件共100页，创作于2023年2月第73页，课件共100页，创作于2023年2月第74页，课件共100页，创作于2023年2月第75页，课件共100页，创作于2023年2月第76页，课件共100页，创作于2023年2月第77页，课件共100页，创作于2023年2月第78页，课件共100页，创作于2023年2月第79页，课件共100页，创作于2023年2月第80页，课件共100页，创作于2023年2月第81页，课件共100页，创作于2023年2月除了增益，放大