ADS设计低噪声放大器的详细步骤.ppt
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1、实验五低噪声放大器的设计制作与调试 1精选课件(一)实验目的n了解低噪声放大器的工作原理及设计方法。n学习使用ADS软件进行微波有源电路的设计,优化,仿真。n掌握低噪声放大器的制作及调试方法。2精选课件(二)实验内容n了解微波低噪声放大器的工作原理。n使用ADS软件设计一个低噪声放大器,并对其参数进行优化、仿真。n根据软件设计的结果绘制电路版图,并加工成电路板。n对加工好的电路进行调试,使其满足设计要求。3精选课件(三)低噪声放大器的技术指标输入输出反射系数噪声系数放大器增益稳定系数通带内的增益平坦度4精选课件(四)用ADS软件设计低噪声软件设计低噪声放大器放大器本节内容是介绍使用ADS软件设
2、计低噪声放大器的方法:包括原理图绘制,电路参数的优化、仿真,版图的仿真等。下面开始按顺序详细介绍用ADS软件设计低噪声放大器的方法。5精选课件1.放大器设计的基本准备n需要明确的概念nS参数、放大器增益(平坦度)、噪声系数、噪声温度、动态范围、三阶交调与1dB压缩点、稳定性、匹配。n需要学习的知识n匹配电路有哪些形式n对晶体管如何馈电nAnd so on6精选课件2.软件仿真中需要注意的几个问题n要有好的软件设计习惯n各种文件的命名n电路的布局以及参数的设置和选择n要有合理的设计顺序n要记住你在使用的是软件n物理概念要明确,不要在无意义的地方花时间n比如:按照加工精度,有些线条太细是不能实现的
3、,另外追求小数点后面N位的精确也是无聊的。n注意仿真中使用模型的适用范围,比如:小信号模型就不能用来看三阶交调等非线性的曲线(看了也是错的),微带线仿真的时候,注意要LW,软件中的模型才是对的。等等。n注意如何规划仿真,才能尽快得到需要的电路n要按照先局部后整体的优化,切忌直接全局优化,最好能够预先计算设置优化元件的初值。n要注意仿真的数值稳定性,对于对参数以来敏感的仿真结果在最后制作的时候是很难实现的。适当的时候需要考虑改系统拓扑。n养成不明白就多看看help的习惯7精选课件2.软件仿真中需要注意的几个问题n仿真时模型的选择1n晶体管nsp模型:属于小信号线性模型,模型中已经带有了确定的直流
4、工作点,和在一定范围内的S参数,仿真时要注意适用范围。Sp模型只能得到初步的结果,对于某些应用来说已经足够,不能用来做大信号的仿真,或者直流馈电电路的设计,不能直接生成版图。n大信号模型:可以用来仿真大、小信号,需要自行选择直流工作点,仿真时要加入馈电电路和电源。带有封装的大信号模型可以用来生成版图8精选课件2.软件仿真中需要注意的几个问题n仿真时模型的选择2n集总参数元件n电容、电阻、电感:在进行电路优化时,可以直接选用参数连续变化的模型,在系统设计最后,需要把这些优化过的元件替换为器件库中系列中的元件才是可以制作电路、生成版图的。替换时选择与优化结果相近的数值,替换后要重新仿真一次,检验电
5、路性能是否因此出现恶化。9精选课件3.ADS的使用n启动软件后建立新的工程文件并打开原理图设计窗口。10精选课件3.1晶体管直流工作点扫描3.1和3.2节参照系统提供的典型电路设置,用以帮助大家熟悉ADS的一些最简单的操作。对于各种工具的详尽使用,请自行参阅帮助文件。11精选课件3.1晶体管直流工作点扫描n选择File New Design进入下面的对话框n在下面选择BJT_curve_tracer,在上面给新建的Design命名,这里命名为BJT Curve12精选课件3.1晶体管直流工作点扫描n在新的Design中,会有系统预先设置好的组件和控件,如下图13精选课件3.1晶体管直流工作点扫
6、描n如何在Design中加入晶体管n点击 ,打开元件库14精选课件3.1晶体管直流工作点扫描n选择需要的晶体管,可以点击 查询15精选课件3.1晶体管直流工作点扫描n对41511的查询结果如下,可以看到里面有这种晶体管的不同的模型n以sp为开头的是S参数模型,这种模型不能用来做直流工作点的扫描n选择pb开头的模型,切换到Design窗口,放入晶体管,按Esc键终止当前操作。16精选课件3.1晶体管直流工作点扫描n按照下图所示接入晶体管,连线按键为 ,注意确认线完全接好,由于此晶体管发射极有两个管脚,在此处接一个即可。17精选课件3.1晶体管直流工作点扫描n按Simulate键 ,开始仿真,这时
7、会弹出一个窗口,该窗口会现实仿真或者优化的过程信息。如果出现错误,里面会给出出错信息,应该注意查看。18精选课件3.1晶体管直流工作点扫描n仿真结束,弹出结果窗口,如下页图。注意关闭的时候要保存为适宜的名字。另外图中的Marker是可以用鼠标拖动的。由于采用的是ADS的设计模板,所以这里的数据显示都已经设置好了。一般情况下,数据的显示需要人为自行设置。19精选课件3.1晶体管直流工作点扫描n典型仿真结果图20精选课件3.1晶体管直流工作点扫描n实际上,模板中预设的扫描参数通常和需要的并不一致,需要在Design窗口的原理图上进行修改,修改的方法比较简单。参数扫描控件 很重要,在很多情况下会经常
8、用到。n另外,一般参数的修改,既可以通过双击一个目标(元器件、控件等)来进行,也可以在设计窗口中激活显示参数来实现。高级设置的修改只能通过双击目标实现。n在本例中,可以适当调整扫描参数,然后仿真,在结果曲线上选择合适的直流工作点,获得相应的直流偏置电压(或电流)值。21精选课件3.2晶体管S参数扫描n选定晶体管的直流工作点后,可以进行晶体管的S参数扫描,本节中选用的是S参数模型sp_hp_AT-41511_2_19950125,这一模型对应的工作点为Vce=2.7V、Ic=5mAn下面给出进行S参数扫描的具体操作22精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n选择File New Design进
9、入下面的对话框,在下面选择S-Params,在上面命名,为SP_of_spmod23精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n然后新的Design文件生成,窗口如下24精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n同3.1节对应操作,加入sp模型的晶体管,并连接电路如图。地的设置按上面的 键即可调入。图中的Term也是在仿真中要经常用到的组件,用以表示连接特征阻抗的端口。25精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n由于sp模型本身已经对应于一个确定的直流工作点,因此在做S参数扫描的时候无需加入直流偏置。n观察sp模型晶体管的参数显示,在此例中,标定的频率适用范围为0.15.1GHz,在仿真的时候
10、要注意。超出此范围,虽然软件可以根据插值等方法外推除电路的特性,但是由于模型已经失效,得到的数据通常是不可置信的。n在本例中,要在 控件中作相应的修改。26精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n在 控件中修改参数如下点击 按键,进行仿真,弹出数据输出窗口27精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n数据输出窗口如图所示,图中以不同形式显示输出S参数。n如图可见,晶体管的输入匹配并不好28精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n这里介绍一下数据显示格式的控制。用于格式控制显示的工具栏位于视窗的左侧。点击相应的工具,即可按照相应的数据格式输出仿真结果。里面的Eqn用于自定义相应的表达式,可对
11、仿真得到的结果进行运算后输出。以下介绍一些基本的控制。29精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n点击 ,激活的是图形显示方式,在左边所列的参数列表中选择需要的参数,如:S(1,1)后,在点击 将其加入右边的显示列表。30精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n然后会弹出数据显示的格式,对于S(1,1),选择dB。31精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n得到S(1,1)的显示如图所示32精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n点击 ,激活的是数字列表的显示方式,仿照前面,将需要的参数加入右边的显示列表。对于S(1,1)默认的显示是模/辐角的格式。n点击 可以对结果的输出格式进行高级
12、控制,如右下图设置为dB(S(1,1),注意字母的大小写,可以按照dB的格式显示。33精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n列表显示如图所示。n选中列表后,工具栏 被激活,可翻页查看所有的数据。34精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n加入噪声系数的仿真:回到Design窗口,双击 控件,在Noise栏中,选中 然后仿真,进入数据输出窗口。35精选课件3.2晶体管S参数扫描-sp模型n选择适当的格式,显示2端口的噪声系数nf(2)。36精选课件3.3 SP模型仿真设计n很多时候,在对封装模型进行仿真设计前,通过预先对sp模型进行仿真,可以获得电路的大概指标。sp模型的设计,通常被作为电
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