闡述ADS交流仿真的基本方法和流程

1、交流仿真的概念：交流放著是射頻電路中最重要的仿真方式之一，主要用于分析電路的小信號特性和噪聲特性。交流小信號在分析時，仿真器首先計算電路的直流工作點，然后將電路在工作點附件線性化，并以此計算電路的頻率響應(yīng)。在進行ADS交流仿真時，可以進行小信號變量在一定頻率范圍內(nèi)的掃描，輸出其頻率響應(yīng)信號，同時獲得諸如電壓增益、電流增益、跨導(dǎo)、導(dǎo)納和噪聲參數(shù)。在進行放大器、濾波器頻率響應(yīng)仿真中應(yīng)用較為廣泛。

2、噪聲分析：噪聲噪聲分析功能是交流仿真中最重要的一項功能，在進行噪聲分析時，仿真包括：1、無源器件產(chǎn)生的熱噪聲；2、非線性器件產(chǎn)生的與溫度有關(guān)的熱噪聲，以及和偏置電壓有關(guān)的溝道噪聲和散彈噪聲；3、二端口網(wǎng)絡(luò)中指定的線性有源器件產(chǎn)生的噪聲4、電路中噪聲源元件產(chǎn)生的噪聲。

3、交流仿真控制在哪里以及包括什么：交流仿真面板包含交流仿真所需的多種仿真控制器，通過在原理圖中添加。

這些仿真控制器，可以實現(xiàn)對電路和系統(tǒng)交流小信號仿真，包括：1、標(biāo)準交流仿真控制器（AC）；2、交流仿真選項控制器（OPTION）（環(huán)境溫度、設(shè)備溫度、仿真時的收斂性、收斂狀態(tài)提示等，與直流控制器相同）；3、掃描方式控制器（SWEEP PLAN）可以幫助用戶添加仿真中需要的變量，并設(shè)置相應(yīng)的掃描類型。掃描方式控制器支持多變量，多掃描方式的并行仿真，參數(shù)意義與直流仿真控制器相同；4、參數(shù)掃描控制器（PARAMETER SWEEP)，交流參數(shù)掃描控制器，主要用來設(shè)置交流仿真的參數(shù)和掃描方式等，該控制器支持一個掃描參數(shù)對多個仿真電路同時進行掃描仿真，參數(shù)意義與直流仿真控制器相同。5、節(jié)點名設(shè)置（NodeSetByName）和節(jié)點設(shè)置控制器（Nodeset），節(jié)點名設(shè)置控制器可以通過指定節(jié)點名稱來設(shè)置直流仿真節(jié)點的電壓、電阻信息，節(jié)點設(shè)置控制器與節(jié)點名設(shè)置控制器功能基本相同；6、顯示模板控制器，顯示模板控件與直流仿真中完全相同。用戶可以通過顯示模板控制器加載之前設(shè)置好的仿真方式，對于同一類電路仿真可以有效減少每次仿真的重復(fù)性設(shè)置勞動。7、仿真測試公式控制器，仿真測試公式控制器用于在原理圖中插入計算公式，該計算結(jié)果在仿真結(jié)束后保存在仿真數(shù)據(jù)中，用戶可以在數(shù)據(jù)顯示窗口中查看計算公式結(jié)果。8、預(yù)算控制器，交流仿真中的預(yù)算控制器包括頻率預(yù)算控制器、反射系數(shù)預(yù)算控制器、增益預(yù)算控制器、噪聲系數(shù)預(yù)算控制器、噪聲功率預(yù)算控制器、等效輸出噪聲溫度預(yù)算控制器、入射功率預(yù)算控制器、反射功率預(yù)算控制器、信噪比預(yù)算控制器及駐波比預(yù)算控制器。這些預(yù)算控制器只有在交流仿真控制器中選擇[Perform Budget simulation]時調(diào)試用才能進行仿真。

實驗方式

通過一個交流仿真實例觀測BJT晶體管放大器的增益、相位和噪聲特性，并以此來闡述交流仿真的基本方法和流程。

交流仿真實例，包括以下內(nèi)容：

1、交流小信號輸出增益和相位的仿真

2、噪聲特性的仿真

3、對變量進行掃描，并打印輸出數(shù)據(jù)

交流仿真實例及步驟

增益和相位特性仿真，這里仿真三極管的放大電路為例進行仿真。

1）、和之前一樣，新建工作空間和原理圖

2）、插入BJT組件和模型，并設(shè)置，上一篇中會用了這個模型

3）、在”Lumped -Component”間面板中找到電阻，和兩個隔離直流的電容，電阻上一篇中有總結(jié)，隔離直流電容如下。

4）、在“Source-Freq Domain”元件面板中，選擇直流電壓源V_DC插入原理圖，設(shè)置電壓值為5V；繼續(xù)在該元件中選擇V_AC，并設(shè)置為默認

5）、將這些原理圖連接起來，并在輸入輸出口添加標(biāo)簽，方便輸出的時候的計算。

6、建立了原理圖之后，還需要添加仿真控件，有“AC”、“Meas Eqn”并進行設(shè)置，如下圖所示。

因為要進行相位和增益仿真，從“Simulation-AC”元件面板中選擇，并對他們進行設(shè)置，設(shè)置其起始頻率和步進。

因為分析的是相位和增益，因此，在進行仿真前需要對測量公式控制器，對輸出參數(shù)進行控制。第一個公式設(shè)置的是輸出電壓與輸入電壓的比，第二個是市場增益的DB表示，第三個是輸出信號的相位。

7、對電路進行仿真，上一總結(jié)中總結(jié)提過。

8、對結(jié)果進行顯示

可以看到很多參數(shù)，主要是看相位和增益，選擇相位和增益就行，這里gain_mag是增益，Meas2是增益的DB表示，phase_Vout是相位，分布添加，添加時都是Add，ok就行了。

這個圖表示的是增益，當(dāng)頻率越來越高時，增益會變小。

這個圖是增益的DB表示，也是頻率越高，增益越小。

這一幅圖表示的是相位隨頻率的變化，如果是理想的情況，相位是相差180度，而隨著頻率增加，相位在減小。在交流小信號仿真時，相位特性是電路的一個重要的指標(biāo)，只要當(dāng)增益下降為0db時，相位仍有60度以上，我們才認為該放大器能穩(wěn)定工作。

噪聲特性的仿真

1、在上個電路的基礎(chǔ)上首先對噪聲進行設(shè)置，在AC控件的噪聲中進行如下設(shè)置，設(shè)置完成之后點擊OK進行仿真。

2、仿真運行，顯示噪聲數(shù)據(jù)，list->name個vnc

3、顯示的結(jié)果如下：

4、顯示在噪聲的影響下輸出的噪聲數(shù)據(jù)圖形，當(dāng)然也可以看看別的。

下圖是噪聲隨頻率變化輸出的幅度變化，點擊Marker，添加新的標(biāo)簽，標(biāo)簽表示在頻率為230.1MHz時，輸出的電壓值。

對變量進行掃描，并打印輸出數(shù)據(jù)

這里是改變VCC的值，也就是供電電壓，對增益和相位進行掃描。這里用到了在直流仿真中有介紹給的Parameter Sweep控件，不過，這個在”Simulation-AC”中找。

對其進行設(shè)置 ：

這里的AC1表示交流仿真控件的名字是AC1；

這里也需要把三極管的供電電壓改為VCC，和定義VCC這個變量，上一總結(jié)中有寫到。

接著進行仿真，用實驗上面的方法調(diào)出輸出相位和增益隨頻率電壓變化的曲線圖，并進行分析。

好了，今天的ADS的學(xué)習(xí)記錄就到這里了還是那句話我用的是2020版本，但是記錄的都是我實踐過的，希望對大家有幫助。