實驗三交流(AC)仿真

1、實驗四、交流（ AC ）仿真概述該實驗繼續(xù) amp_1900 任務(wù)并與上一實驗使用相同子電路。這個練習(xí)教交流 （AC）仿真的基礎(chǔ)，包括小信號增益和噪聲，也給出了許多數(shù)據(jù)顯示中控制和 操作數(shù)據(jù)的許多細(xì)節(jié)特性。任務(wù)進(jìn)行交流（AC）小信號和噪聲仿真調(diào)整引腳 /導(dǎo)線符號 變量掃描和建立方程 控制圖表，曲線，數(shù)據(jù)組和交流（AC ）源目錄1. 從一個設(shè)計到另一個設(shè)計的復(fù)制 &粘貼（Ctrl+C/ Ctrl+V ）操作 562. 對復(fù)制的電路和引腳符號進(jìn)行改正 563. 層次（push and pop操作驗證子電路 584. 設(shè)置帶噪聲的 AC仿真 585. 對噪聲數(shù)據(jù)仿真并列表 606. 控制方程和節(jié)點電

2、壓的輸出 617. 無噪聲仿真 638. 用測量方程寫出數(shù)據(jù)顯示方程 639. 使用測量和數(shù)據(jù)顯示子方程 6310. 對AC分析數(shù)據(jù)繪出相位和群時延圖6511. 變量信息和 what函數(shù) 6812. 選學(xué) Vcc掃描（如同電源電壓在減?。?6873步驟1從一個設(shè)計到另一個設(shè)計的復(fù)制 &粘貼(Ctrl+C/ Ctrl+V )操作a. 打開上一設(shè)計(dc_net),并通過在周圍區(qū)域拖動鼠標(biāo)復(fù)制變亮的電路，這 被稱為橡皮條(rubber banding)。當(dāng)該項目變亮?xí)r，通過 Ctrl+C鍵或 EditCopy命令復(fù)制。推薦使用Ctrl+C，這樣可以省去鼠標(biāo)點擊。b. 用FileNew Design

3、命令創(chuàng)建一個新原理圖，命名為：ac_sim。然后，用Ctrl+V鍵或EditPaste并通過點擊新原理圖插入(ghost鏡像)復(fù)制內(nèi)容。c. 保存ac_sim設(shè)計。你必須保存它，否則它不會被寫入數(shù)據(jù)庫。d. 點擊Windowdesign Open命令。這個命令可以讓你進(jìn)入那些在內(nèi)存中但在窗口中未顯示或未存在記錄中的設(shè)計。出現(xiàn)對話框后，選擇dc_net并點擊0K，然后用FileClose Design命令關(guān)閉dc_net設(shè)計(不需要保存改變 的設(shè)置)。e. 在空的原理圖窗口中，用FileOpen Design圖標(biāo)重新打開設(shè)計ac_sim。它 可給出該任務(wù)中的設(shè)計列表。如果一個設(shè)計創(chuàng)建了但最初并未

4、保存，則不 會在列表中。你需要用Win dowdesign Open命令打開并進(jìn)入它。2對復(fù)制的電路和引腳符號進(jìn)行改正刪除引線，插入新的元件，并按需要重新連線。步驟如下：a. 斷開DC源，并把它和地線移到邊上。b. 從集總元件面板中或用元件歷史欄中插入兩個理想的DC_Block電容。c. 從頻域源(Sources-Freq Domair)面板中插入一個V_AC源，接地。然后, 在輸出端添加一接地的50Q負(fù)載電阻。d.修正引腳/導(dǎo)線（節(jié)點）符號。點擊Name圖標(biāo)，同時對RC和DC源添加 一個Vcc符號，它們以電氣而不是導(dǎo)線連結(jié)。/BER=5WOfimR=5Wire/Pin LabelRemove

5、 Wire/Pin Label.人W1A引腳名關(guān)于 Wire/Pin LabelAttributes （屬性）的備注：你可通過拖動這些符號來移動它們，并雙擊它們或用命令 EditWire/PinLabelWire/Pin LabelAttributes 進(jìn)行屬性(attributes)編輯。3. 層次(push and pop )操作驗證子電路a.在設(shè)計ac_sim窗口點擊圖標(biāo)|樓|,然后選中bjt_pkg，并進(jìn)入子電路(見下圖)。1 ,(5.DC Bi0C_BlEklVMe=pdT(1.0) VFreqMi*FShR=56 k&hnnlB = 1bOI IR RcRi5W OhmVcc1SR

6、C1 Vdc-5 OV2-胡DC BckDCBtoClL2- -b.檢查后跳出子電路。仁進(jìn)入子 電蘇蟲擊此圖標(biāo) 跳山卡眈Vif-50 h-0rQ2-12L* 1.0 flHe* C=1.0* BFbjtTUad?l=BJrTi/l14. 設(shè)置帶噪聲的AC仿真a.插入一個AC仿真控制器。iiiiulitiurpAC橘入AC仿 真控制器AC1Start = 1.0 二HiStap=lOO GHzStep=1.0 GHz對AC仿真控制器的開始、停止頻率和步長進(jìn)行編輯：100MHz至U40GHz，步長 100MHzb.在噪聲(Noise)標(biāo)簽欄中。對噪聲計算進(jìn)行檢驗，并添加 Vout節(jié)點。 對每個噪聲

7、設(shè)置模式，按名分類(Sort by Name);對于大電路使用按值 分類(Sort by Value),可以首先更好的查看最大影響。當(dāng)然，如果沒有 設(shè)置動態(tài)范圍(門限值)，則所有的噪聲都會被仿真。C.對所示的每個參數(shù)打開顯示，如圖所示5. 對噪聲數(shù)據(jù)仿真并列表a仿真（F7）b.在數(shù)據(jù)顯示中，用Ctrl鍵可同時選擇插入名稱（Name）與VnC （電壓噪聲 影響）的列表（list）（圖標(biāo)）。如圖所示，在每個頻率點 Q1.BJT1代表了元 件的全部噪聲電壓，包括：Q1.BJT1.ibe和Q1.BJT1.ice，但是，它們并非相 關(guān)電壓，按下式被加起來作為噪聲功率：（Vtotal ）2 （Vibe）2

8、 （Viee）2。整個VnC與Vout噪聲相同C保存原理圖與顯示數(shù)據(jù)（實驗報告）6. 控制方程和節(jié)點電壓輸出a.在ac_sim原理圖中，從任一原理圖仿真控制面板中插入一MeasEqn,或者你可以從元件歷史欄中輸入MeasEqnSiniiiMtirn-jAC通迂傳直 扌空制直機0忖円二曰1b.直接在原理圖屏幕中編輯方程，用節(jié)點（引腳）符號Vin和Vout計算電壓增益。用鍵盤上的方向鍵移動相等（=）符號。|懦| MaasEqnMeaslgain_vcltage=nfiag（you1）/mag（yin）c編輯AC仿真控制器并進(jìn)入Output標(biāo)簽，默認(rèn)值在數(shù)據(jù)組中給出的所有符 號節(jié)點電壓（引腳/導(dǎo)線符

9、號）和所有的測量方程。在接下來的步驟你要改 變這些設(shè)置。d. 不勾節(jié)點電壓框，點 Add/Remove按鈕。e. 從有效輸出端列表選擇 Vin和Vout，如圖所示添加（Add）它們，然后點Apply。在仿真后只有這些節(jié)點電壓會被寫進(jìn)數(shù)據(jù)組，而Vcc則不會。這些操作對測量方程是一樣的。f. 點擊OK關(guān)閉對話框 你現(xiàn)在可以進(jìn)行仿真了。（實驗報告）Display標(biāo)簽中勾上關(guān)于顯示節(jié)點名備注：你可以顯示節(jié)點名（在 Node name框），但這并非必需。7. 無噪聲仿真（選做）a在原理圖中，如下圖所示通過把 Yes變?yōu)閚o （鍵盤輸入亦可）關(guān)閉噪聲計 算。仿真時間和記錄會保存下來，特別是對大電路。當(dāng)然，

10、這會使你的數(shù)據(jù) 組列表（名稱和vnc）無效。AC IZiTL右卜心陀*嘰“ JT it u 機 er m Quitpiit廠 Cieuldfenmt去掉廿算噪擊選項AC1 $tart=100 MHz Stop=4 GHz Stp=100MHz Noi5eNod91=Voufb 保存原理圖，并仿真（F7）8. 用測量方程寫出數(shù)據(jù)顯示子方程a. 在數(shù)據(jù)顯示子窗口中，刪除（delete）無效噪聲列表。b插入一個數(shù)據(jù)顯示方程式（使用圖標(biāo)）gsii n_dlB=20*log(Q5 invoftiage)c在對話框中，如下所示以 dB為單位寫出增益方程。注意你是把原理圖中 的測量方程插入你的數(shù)據(jù)顯示方程，

11、完成后點擊0K:3、點擊 QK蒔3|1、點擊關(guān)于方程備注：如果電壓增益的測量方程沒有計算出來， 你就要對所有需 要值寫出數(shù)據(jù)顯示子方程。例如：gain_dB=20*log（mag（Vout）/mag（Vin）,但是如 果電壓增益已計算出來，就只需簡單地扌插入方程即可。9. 使用測量和數(shù)據(jù)顯示子方程（實驗報告）a.插入測量方程gain_voltage和你剛才寫的DDS方程gain_dB的列表。原理 圖測量方程會再次自動寫入數(shù)據(jù)組，如下所示。但是你在數(shù)據(jù)顯示中寫的 方程則不同，它們進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示子方程記錄。點擊箭頭框（如下所示）可 顯示你的數(shù)據(jù)組方程gain_dB,然后選擇它并加上它，點擊 Ok，兩

12、個方程 則都會出現(xiàn)在列表中。Uh Tit* | K.MTim vr“，點擊 列夜褪4.輸岀列春mi LbuimeTnt二1-J頭壻SO滅JOB 到精岀N辭加廉J叭加呻到拾出b. 向下拖動列表值于1900MHz附近，使用如下所示的箭頭按鈕。1,點 SScroll Data*Jhfli“曲 letivhUnITeq1 900 G*42 000 GH73 1(K 仙 r 2 烘也 2 MO GHZ2 4WWZ3 WOlzr-n-2 7&Cg3in dB3 00：2502鴻2 7572722 5W2522J 15SN點擊該犍 韋功列表7湘7 587r訊7 19?7 1?4 e 36$d.點擊數(shù)據(jù)顯示u

13、ndo （回到上一步）命令，返回并撤銷 dB函數(shù)。e編輯（雙擊）列表，選擇圖標(biāo)變?yōu)榫匦螆D形。（實驗報告）dB單位不同于S參數(shù)分析中的dB 50Q源阻抗。關(guān)于dB值的備注一一把AC電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?格式，后者以功率為準(zhǔn)（電壓和電流）并含有10對AC數(shù)據(jù)分析并繪出相位和群時延圖（選做）a.插入 Vin和Vout相位的矩形圖并在1900MHz處標(biāo)記。反相不是180 是由于bjt_pkg的產(chǎn)生參數(shù)造成的。增加標(biāo)記你就會發(fā)現(xiàn)相位在更低頻率 點處更接近180,如果你想設(shè)置熱鍵來插入標(biāo)記，可用命令OptionsHot key，與原理圖中類似。CTBT3-Eisseud60?p -an已七血cflCIJqclWD-

14、阿一130-W0_60mlfreql.SOOGHz |phaseyoutj=15020egm2treq=300.0MHzm2freq, GHzb .插入一個新的方程計算群時延，如圖所示。使用Vout相位和diff函數(shù),然后對方程函數(shù)繪圖。diff函數(shù)用于計算在下降曲線上不同點之間的斜 率差別。其中的負(fù)號表明結(jié)果 為下降值。在曲線上放置標(biāo)記并注意到因 diff 函數(shù)在1900MHz( +/-50MHz)兩邊都會有標(biāo)記。Eqri5.0E-114.5&114.0&H-3.DB112.5112.DE-11DOgroup_deilay = (1/360) * (- diff(phase (Vout)(r

15、eq. GHzc.回到原理圖，改變步長（step ）到10MHz重新仿真，并觀察更新的曲線。步長為10MHz時的仿真結(jié)果yruUjj_iJt!liiy - (1/360) (-Eqrid.編輯（雙擊）標(biāo)記（Marker）。在readout標(biāo)簽欄中，把 Format設(shè)置為 Engineering，重要數(shù)字（SignificantDigits ）為2,如圖所示。你會看到Y(jié)軸的值變到PS （皮秒）,X軸能分辨到1.9GHz吉倉dnQa1group_delay = (1/36D)* (- difftphase (Vout)4.DE-113.5E-113.0E-H2.5E-112 .DE-114.5E-

16、11e選學(xué)一一嘗試對群時延方程和曲線進(jìn)行合并，則當(dāng)移動時，它們會在一起移動。方法是用Shift鍵選擇方程和曲線，然后點擊EditGroup，現(xiàn)在 它們在數(shù)據(jù)顯示窗口中就應(yīng)在一起移動了。11.變量信息和what函數(shù)（選做）a .插入一個新列表（數(shù)據(jù)組仍為 ac_sim）,添加Vout并選中，點Advaneed 按鈕。出現(xiàn)對話框后，點 Variable Info按鈕，這時會出現(xiàn)另一對話框如 右圖所示。選擇Vout數(shù)據(jù)，你會發(fā)現(xiàn)Vout依賴于391個頻率點。數(shù)據(jù)組 中所有項目的操作與此相似，因為只對頻率進(jìn)行掃描。b.關(guān)閉對話框，點OK回到Vout列表，在Vout欄中插入光標(biāo)，如下輸入 what函數(shù)：

17、what（ Vout），你就會得到與之相同的變量信息。隨后你將 用此函數(shù)決定在多路掃描或有混頻產(chǎn)物的條件下如何檢索數(shù)據(jù)組表格。what(VLJt)Dependericy freqNum, Points: f381)UatrbcscalarType : Cowl exJ2、輸出野旱信息tWVDLtU：r hl k 丿肌BTH I柑陽 r 173 JJC 貢叫1丄kIT! 39cIf IT1 7 Simulation Setup 改變數(shù)據(jù)組名（dataset name 并仿真。DDS打開，出現(xiàn)一個對話框詢問你是否要改變數(shù)據(jù)組一一回 步長的一仿真完成后，GnoAFnlE答NO然后對Vout的幅度（m

18、ag繪圖。這時會出現(xiàn)對應(yīng)每 組曲線，如圖所示。e.在Trace Option 標(biāo)簽欄中對軌跡進(jìn)行編輯，并勾上 Display Label 框, 以顯示Vbias的軌跡線。6 0-MlCOD| 1.900GHz伽jl)=5 22& *Vbia5=5 OOODOOvr 期 Vt a=4 75D Wi聊7 SJD Vtia=4 25DVE -3.750Vts33=3 MDWi而打25D 幀小剛fteq=1 iTiagfV0Lit)=1 4B7 rtna 5-2.0 MOMf .根據(jù)需要插入標(biāo)記。g.保存(Save)你所有的操作附加練習(xí)：1.在一個新的設(shè)計中，進(jìn)行帶端口噪聲和端口的仿真。為達(dá)此目的，以P_AC源為端口 1 (Num=1,并在輸出端放置一個終端負(fù)載作為端口 2 (Num=2，這 兩個與其端口號如下所示。P0RT1NunrlZ=rQ OhmPac=poljr(dbmt