三阶交调点(IP3)仿真
进行三阶交调仿真可以用PSS+PAC、QPSS、AC三种方法完成,以下分别进行说明。如果是双端输入的话,建议采用双音输入测试信号(幅度相同,频率不同的两种信号)。单端输入的话一个频率即可。通过一个2.4GHz低噪声放大器来讨论利用ADE进行低噪声放大器原理图设计、仿真参数设置及数据输出查看的基本方法和流程。Beat frequency设置为2.4G
1、PSS+PAC仿真
(1)先将原理图中的输入端改为使用port输入端口,并进行设置。“Source type”设为“sine”, “Frequency name 1”设为“RF", “Frequency 1”设为“frf", “Amplitude 1(dBm)” 设为“prf”, 单击“Display small signal params",其中的“PAC Magnitude (dBm)”设为“prf",单击“OK”按钮,如图1所示,完成设置。
图1 输入端口port设置
(2)选择ADE中的“Analyses”→“Choose”命令,弹出对话框,选择“pss”进行仿真设置。在“Beat Frequency” 栏输入“2.4G”,“Number of harmonics” 栏输入“3”(谐波数目确保Beat frequency与number of harmonics之积大于要测的频率),“Accuracy Defaults”项选择“moderate”,“Sweep”处选择扫描“prf", 对其初始值和结束值进行设定,分别为“-50” 和“0”,步长为“2”,(PAC Magnitude (dBm)一般可以从-30到30设置,默认为-30 dBm)单击“OK”按钮,如图2 所示,完成设置。
图2 “pss”设置
(3)选择ADE中的“Analyses”→“Choose"命令,弹出对话框,选择“pac"进行仿真设置。在“Input Frequency Sweep Range”处选择“Single-Point”并输入“2405M"(选择差一个5M频率的信号),在“Maximum sideband” 栏输入“2”, “Specialized Analyses” 项选择“None”,单击“OK"按钮,如图3所示,完成设置。
图3 “pac”仿真设置
(4)选择“Simulation” →“Run”进行仿真,仿真结束后选择“Results” →“Direct Plot”→“Main Form”查看结果。选择“pac"栏查看仿真结果,选择“IPN Curves” 项,“Circuit Input Power”项选择“Variable Sweep”,在“Input Power Extrapolation Point(dBm)”栏输入“-50”,“Input Refrred IP3" 选择“2.395G”, “3rd” 选择“2.405G”, 如图4 所示。然后在电路原理图中单击输出端口,则结果自动弹出,如图5所示,
图4 查看“pac”仿真结果
图5 IP3仿真结果
2、QPSS仿真
(1)在原理图窗口中对输入端口port 进行设置。“Source type” 设为“sine”,“Frequency name 1”设为“RF”,“ Frequency 1”设为“firf",“Amplitude 1(dBm)”设为‘prf”, 单击“Display second sinusoid", “Frequency name2”设为“RF2", “Frequency2”设为“frf+5M”,“Amplitude 2(dBm)”设为“rf”,单击“OK”按钮,如图6所示,完成置。
图6 输入端口port设置
(2)选择ADE中的“Analyses”→“Choose"命令,弹出对话框,选择“qpss”进行仿真设置,“Accuracy Defaults"项选择“moderate",单击“OK"按钮,如图7所示,完成设置。将ADE中“prf”的值设置为-50 dBm,如图8所示。
图7 设置“pss”仿真
图8 ADE参数设置
(3)(3)选择“Simulation”→“Run”进行仿真,仿真结束后选择“Results”→“Direct Plot"→“Main Form”查看结果。选择“qpss”栏查看仿真结果,选择“IPN Curves”项,在“Single Point Input Power Value” 栏输入“一50”,“3rd Order Harmonic" 选择“2.395G”,“1st Order Harmonic” 选择“2.405G”, 如图9所示。单击“Replot”按钮查看结果,如图10所示,可见输入三阶交调点为-15.5637dBm,与采用PSS+PAC仿真的结果基本一致。
图9 查看“qpss”仿真结果
图10 IP3仿真结果
3、AC仿真
(1)在原理图窗口中对输入端口port进行设置。 “Source type” 设为“dc”, 如图11所示。
图11 输入端口port设置
(2)选择ADE中的“Analyses”→“Choose” 命令,弹出对话框,选择“ac”进行仿真设置,“Sweep Variable”项选择“Frequency"。具体设置如下:在“Start” 和“Stop”栏输入“2.4G”和“2.405G”,“Sweep Type ”选择“Automatic”;“Specialized Analyses” 选择“Rapid IP3”, “Source Type”选择“port”; 在“Input Sources 1”处单击上方的“Select” 按钮,在原理图中选择输入端口,并输入“2.4G”,在“Input Sources 2”处单击上方的“Select”按钮,在原理图中也选择输入端口,并输入“2.405G”;在“Input Power” 栏输入“-50”;在“Frequency of IM Output Signal ”
栏输入“2.395G”,“Frequency of Linear OutputSignal”栏输入“2.405G”; 在“Maximum Non-linear Harmonics” 栏输入“5”; “Output" 项选择“Voltage",并通过右侧的“Select”按钮选择输出端口的正极和负极连线,如图12所示。
图12 “ac”仿真设置
(3)选择“Simulation”→“Run”进行仿真,仿真结束后选择“Results"” →“Direct Plot”→“Main Form”查看结果。选择“ac”栏查看仿真结果,选择“Rapid IP3”项,在“Resistance”栏输入“50”,如图13所示。单击“Plot” 按钮查看结果,如图14所示,.可见输入三阶交调点为-16.27dBm,与前两种仿真方法得到的结果基本-致。
图13 查看“ac”仿真结果
图14 IP3仿真结果
详情参考《CMOS模拟集成电路设计与仿真实例——基于cadence ADE》