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基于CMOS工艺5.2GHz LNA的设计实例
东南大学射频与光电集成电路研究所
1．创建设计文件
1.1 从开始>程序或桌面快捷方式打开ADS,主窗口如下:
这是工具栏,将光标停在按钮上有这个按钮的说明出现.
1.2 创建一个新的project-LNA在指定的目录下,project以_prj结尾(默认状态).
按OK会出现原理图窗口,完成下面的原理图,并保存为LNA.dsn.
说明: 文件的扩展名:设计文件扩展名为.dsn(designs),数据文件的扩展名为.ds(datasets),数据显示文件的扩展名为.dss(Data Display Server),它们分别存放在相应的project下的network,data和根目录下.
在画原理图时,要在左边的Component Palette List中选择元件的库,我们所需的元件如图大部分是在TSMC RF CMOS 0.18um v2.0中,除了两端的Term(Simulation-S_Param中)和电感L2,L4,L5(Lumped-Component中).
注意此工具栏,上面有常用的元件,如连线和GND.当然,元件的调用也可以通过上面的第四个按钮,当你不知道此元件属于哪个库时,通过在元件库中查找很有用,可以用一下看看. 旋转器件可以按
或者快捷键Ctrl+R.
用来输入变量,器件的参数可以用已定义的变量来表示,当有两个或以上的元件参
数一样时,例如,差分结构的电路,用这种方法很方便.
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1.3 初步完成原理图的输入后,整理你的原理图使之与上面的图相似:按F5再选择器件,可以将器件的说明移开,使之不与器件重叠.
1.4 保存整理后的原理图.保存后的原理图在标题栏上应没有*.
2．直流仿真
下面,我们对这个LNA进行仿真,要进行的仿真有DC仿真,S参数仿真,谐波平衡(Harmonic Balance)仿真,相应的,我们可以得到电路的直流工作点,S11,S12,S21,S22参数和1dB压缩点,IIP3和等噪声系数圆以及等增益圆.首先我们进行DC仿真.
2.1在左侧的Component Palette List中选择Simulation-DC选择Simulation Controller
,将其添加到原理图中.
2.2 仿真设置:选择菜单Simulate>Simulation Setup将弹出如下对话框:
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Dataset下面填的是仿真产生的一组数据的文件名,Data Display下面填的是产生的显示文件的文件名.如上所述,这两个文件分别存放在当前project文件夹下的data子文件夹和当前project文件夹下.
2.3 按Simulate或者F7键进行仿真,此时会弹出仿真状态窗口,如果仿真没有错误(error),将弹出Data Display窗口.对于DC仿真,可以关掉Data Display窗口和仿真状态窗口.选择菜单Simulate>Annotate DC Solution.此时,各个节点的电压和电流将会标注在原理图上,我们可以看到,电路的偏置电压是852mV.选择菜单Simulate>Clear DC Annotation可以清除这些电压和电流.
3. S参数仿真
3.1 在你的电路图上删除DC Simulation Controller或者按Simulation Controller,按下图进行设置.
使它无效.加入S_Param
在Noise选项卡中将Calculate Noise选中, 按向右的箭头在Display选项卡中可以添加要显示的项目
设置完成状态:
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3.2 保存原理图,进行仿真设置:
3.3 仿真结束后将弹出数据显示窗口,选择要显示的数据.
在加入S11,S21,S22这种复数数据时,需要选择显示类型,选择dB值.确定后将显示如下数据,加入maker(Maker>New),可以读出精确的值.
3.4 选择Smith Chart显示S11和S22,这样看匹配情况更加直观:
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