三階交調點(IP3)仿真
進行三階交調仿真可以用PSS+PAC、QPSS、AC三種方法完成,以下分別進行說明。如果是雙端輸入的話,建議采用雙音輸入測試信號(幅度相同,頻率不同的兩種信號)。單端輸入的話一個頻率即可。通過一個2.4GHz低噪聲放大器來討論利用ADE進行低噪聲放大器原理圖設計、仿真參數設置及數據輸出查看的基本方法和流程。Beat frequency設置為2.4G
1、PSS+PAC仿真
(1)先將原理圖中的輸入端改為使用port輸入端口,並進行設置。“Source type”設為“sine”, “Frequency name 1”設為“RF", “Frequency 1”設為“frf", “Amplitude 1(dBm)” 設為“prf”, 單擊“Display small signal params",其中的“PAC Magnitude (dBm)”設為“prf",單擊“OK”按鈕,如圖1所示,完成設置。
圖1 輸入端口port設置
(2)選擇ADE中的“Analyses”→“Choose”命令,彈出對話框,選擇“pss”進行仿真設置。在“Beat Frequency” 欄輸入“2.4G”,“Number of harmonics” 欄輸入“3”(諧波數目確保Beat frequency與number of harmonics之積大於要測的頻率),“Accuracy Defaults”項選擇“moderate”,“Sweep”處選擇掃描“prf", 對其初始值和結束值進行設定,分別為“-50” 和“0”,步長為“2”,(PAC Magnitude (dBm)一般可以從-30到30設置,默認為-30 dBm)單擊“OK”按鈕,如圖2 所示,完成設置。
圖2 “pss”設置
(3)選擇ADE中的“Analyses”→“Choose"命令,彈出對話框,選擇“pac"進行仿真設置。在“Input Frequency Sweep Range”處選擇“Single-Point”並輸入“2405M"(選擇差一個5M頻率的信號),在“Maximum sideband” 欄輸入“2”, “Specialized Analyses” 項選擇“None”,單擊“OK"按鈕,如圖3所示,完成設置。
圖3 “pac”仿真設置
(4)選擇“Simulation” →“Run”進行仿真,仿真結束后選擇“Results” →“Direct Plot”→“Main Form”查看結果。選擇“pac"欄查看仿真結果,選擇“IPN Curves” 項,“Circuit Input Power”項選擇“Variable Sweep”,在“Input Power Extrapolation Point(dBm)”欄輸入“-50”,“Input Refrred IP3" 選擇“2.395G”, “3rd” 選擇“2.405G”, 如圖4 所示。然后在電路原理圖中單擊輸出端口,則結果自動彈出,如圖5所示,
圖4 查看“pac”仿真結果
圖5 IP3仿真結果
2、QPSS仿真
(1)在原理圖窗口中對輸入端口port 進行設置。“Source type” 設為“sine”,“Frequency name 1”設為“RF”,“ Frequency 1”設為“firf",“Amplitude 1(dBm)”設為‘prf”, 單擊“Display second sinusoid", “Frequency name2”設為“RF2", “Frequency2”設為“frf+5M”,“Amplitude 2(dBm)”設為“rf”,單擊“OK”按鈕,如圖6所示,完成置。
圖6 輸入端口port設置
(2)選擇ADE中的“Analyses”→“Choose"命令,彈出對話框,選擇“qpss”進行仿真設置,“Accuracy Defaults"項選擇“moderate",單擊“OK"按鈕,如圖7所示,完成設置。將ADE中“prf”的值設置為-50 dBm,如圖8所示。
圖7 設置“pss”仿真
圖8 ADE參數設置
(3)(3)選擇“Simulation”→“Run”進行仿真,仿真結束后選擇“Results”→“Direct Plot"→“Main Form”查看結果。選擇“qpss”欄查看仿真結果,選擇“IPN Curves”項,在“Single Point Input Power Value” 欄輸入“一50”,“3rd Order Harmonic" 選擇“2.395G”,“1st Order Harmonic” 選擇“2.405G”, 如圖9所示。單擊“Replot”按鈕查看結果,如圖10所示,可見輸入三階交調點為-15.5637dBm,與采用PSS+PAC仿真的結果基本一致。
圖9 查看“qpss”仿真結果
圖10 IP3仿真結果
3、AC仿真
(1)在原理圖窗口中對輸入端口port進行設置。 “Source type” 設為“dc”, 如圖11所示。
圖11 輸入端口port設置
(2)選擇ADE中的“Analyses”→“Choose” 命令,彈出對話框,選擇“ac”進行仿真設置,“Sweep Variable”項選擇“Frequency"。具體設置如下:在“Start” 和“Stop”欄輸入“2.4G”和“2.405G”,“Sweep Type ”選擇“Automatic”;“Specialized Analyses” 選擇“Rapid IP3”, “Source Type”選擇“port”; 在“Input Sources 1”處單擊上方的“Select” 按鈕,在原理圖中選擇輸入端口,並輸入“2.4G”,在“Input Sources 2”處單擊上方的“Select”按鈕,在原理圖中也選擇輸入端口,並輸入“2.405G”;在“Input Power” 欄輸入“-50”;在“Frequency of IM Output Signal ”
欄輸入“2.395G”,“Frequency of Linear OutputSignal”欄輸入“2.405G”; 在“Maximum Non-linear Harmonics” 欄輸入“5”; “Output" 項選擇“Voltage",並通過右側的“Select”按鈕選擇輸出端口的正極和負極連線,如圖12所示。
圖12 “ac”仿真設置
(3)選擇“Simulation”→“Run”進行仿真,仿真結束后選擇“Results"” →“Direct Plot”→“Main Form”查看結果。選擇“ac”欄查看仿真結果,選擇“Rapid IP3”項,在“Resistance”欄輸入“50”,如圖13所示。單擊“Plot” 按鈕查看結果,如圖14所示,.可見輸入三階交調點為-16.27dBm,與前兩種仿真方法得到的結果基本-致。
圖13 查看“ac”仿真結果
圖14 IP3仿真結果
詳情參考《CMOS模擬集成電路設計與仿真實例——基於cadence ADE》