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。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的掃描，輸出其頻率響應信號，同時獲得諸如電壓增益、電流增益、跨導、導納和噪聲參數。在進行放大器、濾波器頻率響應仿真中應用較為廣泛。

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、無源器件產生的熱噪聲；2、非線性器件產生的與溫度有關的熱噪聲，以及和偏置電壓有關的溝道噪聲和散彈噪聲；3、二端口網絡中指定的線性有源器件產生的噪聲4、電路中噪聲源元件產生的噪聲。

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，可以實現對電路和系統交流小信號仿真，包括：1、標準交流仿真控制器（AC）；2、交流仿真選項控制器（OPTION）（環境溫度、設備溫度、仿真時的收斂性、收斂狀態提示等，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，并設置相應的掃描類型。掃描方式控制器支持多變量，多掃描方式的并行仿真，參數意義與直流仿真控制器相同；4、參數掃描控制器（PARAMETER SWEEP)，交流參數掃描控制器，主要用來設置交流仿真的參數和掃描方式等，該控制器支持一個掃描參數對多個仿真電路同時進行掃描仿真，參數意義與直流仿真控制器相同。5、節點名設置（NodeSetByName）和節點設置控制器（Nodeset），節點名設置控制器可以通過指定節點名稱來設置直流仿真節點的電壓、電阻信息，節點設置控制器與節點名設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性設置勞動。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，該計算結果在仿真結束后保存在仿真數據中，用戶可以在數據顯示窗口中查看計算公式結果。8、預算控制器，交流仿真中的預算控制器包括頻率預算控制器、反射系數預算控制器、增益預算控制器、噪聲系數預算控制器、噪聲功率預算控制器、等效輸出噪聲溫度預算控制器、入射功率預算控制器、反射功率預算控制器、信噪比預算控制器及駐波比預算控制器。這些預算控制器只有在交流仿真控制器中選擇[Perform Budget simulation]時調試用才能進行仿真。

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，并打印輸出數據

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，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，設置電壓值為5V；繼續在該元件中選擇V_AC，并設置為默認

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，并對他們進行設置，設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，對輸出參數進行控制。第一個公式設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，上一總結中總結提過。

8、對結果進行顯示

可以看到很多參數，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，只要當增益下降為0db時，相位仍有60度以上，我們才認為該放大器能穩定工作。

噪聲特性的仿真

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

2、仿真運行，顯示噪聲數據，list->name個vnc

3、顯示的結果如下：

4、顯示在噪聲的影響下輸出的噪聲數據圖形，當然也可以看看別的。

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

對變量進行掃描，并打印輸出數據

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，上一總結中有寫到。

接著進行仿真，用實驗上面的方法調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的學習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。