ADS学习-基于CMOS工艺52GHz LNA的设计实例.doc

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. 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SimulateSimulation Setup将弹出如下对话框: 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SimulateAnnotate 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SimulateClear 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或者按使它无效.加入S_Param Simulation Controller,按下图进行设置. 设置完成状态: 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(MakerNew),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: 可以看到,电路的噪声系数是1.218dB,nf(2)是指第二个端口即输出端的噪声系数.电路输入输出匹配都不好,下面我们将对电路进行优化,改进其性能. 3.5 保存显示文件.点(Tune)图标,将进入调谐模式: 这时我们需要选择要调谐的电路参数(注意,是元件参数而不是元件本身).按住Ctrl可以选择多个要调谐的参数,如下: 3.6 选完后将出现参数调谐窗口: 按Details,这样我们可以对参数的范围和步长进行选择. 调节Display窗口,调整它的大小,这样你可以在参数调谐时清楚地看到调整后的结果. 反复耐心的进行参数调节,可以得到很好的匹配.以下是一组参考值: 可以看到,此时的S11,S22都低于-30dB,达到了较好的匹配,电路增益也提高了.按update键,这样可以将原理图中的数据用调谐得到的数据代替. 说明:其实,电路中的C1,C2,C4,C5都是pad电容,实际上很