网站建设 行业资讯,移动端网站怎么做外链,dw怎么新建网站,wordpress rss代码ADS仿真低噪声放大器 文章目录 ADS仿真低噪声放大器1. 安装晶体管的库文件2. 直流分析DC Tracing3. 偏置电路的设计4. 稳定性分析5. 输入匹配和输出匹配 设计要求#xff1a; 工作频率#xff1a;2.4~2.5GHz ISM频段 噪声系数#xff1a;NF 0.7 增益#xff1a;Gain 工作频率2.4~2.5GHz ISM频段 噪声系数NF 0.7 增益Gain 15 输入驻波输出驻波1.5 这里重点是ADS操作流程 1. 安装晶体管的库文件
1、 下载ATF54143晶体管的ADS模型ATF54143.010407.zap; 2、 打开ADS菜单命令file------Unarchive,释放该文件
3、 弹出一个“Convert Project to Workspace Wizard”的向导对话框按照步骤选择“ATF54143.010407.zap”文件最终生成一个“atf54143_010407_wrk”的ADS工程。注意解压路径中最好不要有中文否则可能会报错。 4、 新建一个工程命名为“LNA_ATF54143_wrk” 5、 加入ATF54143模型菜单命令File----manage libraries弹出对话框单击Add library Definition File 按钮找到atf54143_010407_wrk的文件夹中的lib.defs文件点击打开在library view中也可以看到“atf54143_010407_lib”。 2. 直流分析DC Tracing
设计LNA的第一步需要确定晶体管的直流工作点。 新建一个原理图名为“ATF54143_DC_T”在“Schematic Design templates”选择“ads_templatesDC_FET_T” 单击ok后打开原理图“FET DC Tracing”的控件已经放置好了 单击元器件库按钮打开元器件库列表 选择“ATF54143_dt”右击“Place compnent”添加至原理图中 设置DC_FET控件的参数这个参数一般是参考datasheet Vgs为0.3~0.7VVDS为5V VGS_start起始栅极电压 VGS_stop终止栅极电压 VGS_points栅电流值的采样点数目 VDS_start初始漏-源电压 VDS_stop终止漏-源电压 VDS_points漏-源电压值的采样点数目 设置好相关参数后连接原理图 单击仿真结果如下
VDS值为3.75VGS为0.4IDS电流为0.004A4mA功耗为3.75*0.004 0.015 从ATF54143的datasheet中直流工作点Ids 60mAVds 3V
3. 偏置电路的设计
新建一个新的原理图名为“biascircuit”放入ATF54143Transistor Bias----DA_FETBias控件Source-Freq Domain-----V_DC直流电源并放置DC模拟器连接原理图 根据ATF54143芯片资料设置参数如下直流工作点Vds3VIds为60mA 3) 执行菜单命令Design Guide—Amplifier在tools中选择Transistor Bias Utility单击ok弹出“Transistor Bias Utility”对话框 单击design弹出“Bias Network Selection”对话框单击okADS自动生成一个偏置电路选择第一个偏置电路在LNA的设计中S极只接反馈电感微带线 看一下偏置子电路如下图电阻不是常规值后面调整为常规值 单击仿真执行simulate----Annotation 可以看到电路中各个节点的电压和电流 新建一个cell将子电路复制到外围电路如图所示进行电阻值的调整看到ATF54143的电流为27.2mA电压为3.15V一般这里是3V左右。
Vds为3VIds为60mA所以调整电阻R1和R2,R4的阻值使得接近这两个值。
4. 稳定性分析
创建一个新的原理图命名为“LNA_schematic_1” 加Term端口一般默认为50Ohm 加“Stabfact”控件稳定系数也就是理论上的K值要求K1Simulation-S_Param 加“MaxGain”控件最大增益控件注意不是实际增益实际增益是S21Simulation-S_Param 理论放大器的直流和交流通路之间要加射频扼流电路实质上是一个无源低通电路使直流偏置信号低频信号能传输到射频信号通路上而晶体管的射频信号高频信号这里是2.4GHz的信号无法进入直流偏置实际上可以是一个电感或者是一个旁路电容接地这里先用DC_Feed在lumped-compnents控件中扼流电感代替同样直流偏置信号不能传到两端的Term需要加隔直电容先用DC_Block在lumped-compnents控件中隔直电容代替。 2) 单击仿真显示数据选择显示MaxGain1和Stabfact1曲线选择频率点2.45GHz
从晶体管放大器理论可知只有绝对稳定系数1放大器电路才会稳定这里K1不稳定。 3) 系统稳定的方法之一加负反馈调节稳定系数K值添加变量控件调节两个电感参数值使得K1
将电感值设为变量经过调谐得到电感值为0.8nH时电路K值1
将理想元器件换成murata公司元器件进行仿真调谐 将元器件换成murata后需要在原理图中加muratainclude控件不然仿真会报错这里仿真的数据不是最优的后续可以进行参数的优化重点学习ADS操作方法。
5. 输入匹配和输出匹配
1、输入匹配和噪声系数 一般输入匹配主要影响噪声系数输出匹配影响增益所以需要调整输入匹配来降低噪声仿真噪声系数需要在S参数仿真控件里把计算噪声的功能打开。
目前的电路图如上这时的噪声系数为1.207而系统的噪声系数最小值为0.696现在需要调整输入匹配网络来降低噪声以达到最小噪声系数。 设置S-parameter仿真控件为单频点仿真频点为2.45GHz 在原理图中加入NsCircle控件设置 NsCircle1ns_circle(,NFmin,Sopt,Rn/50,51,3,0.1)返回该频率的NFmin、NFmin0.1dB、NFmin0.2dB、的3个等噪声圆
输入端阻抗为Z0*0.310-j0.330 15.5-j16.5 Ohm 3) 使用DA_SmithChartMatchSmith Chart – Matching network中设置参数如图 执行design Guide----amplifier选择Tool----Smith Chart Utility弹出对话框设置如图所示采用微带线匹配最后点击Build ADS Circuit。
注意需要把Enable Source Termination 和Enable Load Termination和Interpret as Output Impedance 打上对钩其中Enable Source Termination 和Enable Load Termination是为了配合Smith Chart Matching Network对话框中的SourceEnable True和LoadEnable True。 点击进行仿真查看结果这时匹配电路网络已经近似是50Ohm。 将匹配电路放置到电路图中并将隔直电容移到源端如图通过调谐微带线的电长度使得S11参数在18以下左右这时的驻波是在1.1左右。
2、输出匹配和增益 输出匹配对噪声没有影响这里主要考虑的是增益。方法同上输出端的阻抗是由阻抗控件来确定 在原理图中插入Zin控件并设置S-parameter 查看阻抗的实部和虚部为108.45-j*65.3 使用DA_SmithChartMatchSmith Chart – Matching network中 执行design Guide----amplifier选择Tool----Smith Chart Utility弹出对话框设置如图所示采用微带线匹配最后点击Build ADS Circuit。
这里本来想用微带线的但是微带线不是好匹配 5) 经过调谐结果如下并没有进行深入优化电路图如下 以上仿真过程和书上也有一些出入欢迎批评指正共同学习
参考资料 ADS2011射频电路设计与仿真实例 徐兴福
