ADS设计低噪声放大器的详细步骤详解学习教案

会计学1ADS设计设计(shj)低噪声放大器的详细步低噪声放大器的详细步骤详解骤详解第一页，共76页。（一） 实验(shyn)目的n了解低噪声放大器的工作原理(yunl)及设计方法。n学习使用ADS软件进行微波有源电路的设计，优化，仿真。n掌握低噪声放大器的制作及调试方法。第1页/共76页第二页，共76页。（二） 实验(shyn)内容n了解微波低噪声放大器的工作原理。n使用ADS软件设计一个低噪声放大器，并对其参数进行优化、仿真。n根据(gnj)软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。n对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。第2页/共76页第三页，共76页。（三）低噪声放大器的技术指标 输入输出反射系数 噪声系数 放大器增益 稳定(wndng)系数 通带内的增益平坦度第3页/共76页第四页，共76页。（四）用ADS软件设计低噪声软件设计低噪声放大器放大器 本节内容是介绍使用ADS软件设计低噪声放大器的方法(fngf)：包括原理图绘制，电路参数的优化、仿真，版图的仿真等。 下面开始按顺序详细介绍用ADS软件设计低噪声放大器的方法(fngf)。第4页/共76页第五页，共76页。第5页/共76页第六页，共76页。第6页/共76页第七页，共76页。直接生成版图。n大信号模型：可以(ky)用来仿真大、小信号，需要自行选择直流工作点，仿真时要加入馈电电路和电源。带有封装的大信号模型可以(ky)用来生成版图第7页/共76页第八页，共76页。第8页/共76页第九页，共76页。第9页/共76页第十页，共76页。第10页/共76页第十一页，共76页。第11页/共76页第十二页，共76页。第12页/共76页第十三页，共76页。第13页/共76页第十四页，共76页。第14页/共76页第十五页，共76页。第15页/共76页第十六页，共76页。第16页/共76页第十七页，共76页。第17页/共76页第十八页，共76页。第18页/共76页第十九页，共76页。第19页/共76页第二十页，共76页。第20页/共76页第二十一页，共76页。第21页/共76页第二十二页，共76页。第22页/共76页第二十三页，共76页。第23页/共76页第二十四页，共76页。第24页/共76页第二十五页，共76页。第25页/共76页第二十六页，共76页。点击 按键，进行仿真，弹出数据输出(shch)窗口第26页/共76页第二十七页，共76页。第27页/共76页第二十八页，共76页。的结果进行运算后输出。以下介绍一些基本的控制。第28页/共76页第二十九页，共76页。第29页/共76页第三十页，共76页。第30页/共76页第三十一页，共76页。第31页/共76页第三十二页，共76页。第32页/共76页第三十三页，共76页。第33页/共76页第三十四页，共76页。第34页/共76页第三十五页，共76页。第35页/共76页第三十六页，共76页。第36页/共76页第三十七页，共76页。第37页/共76页第三十八页，共76页。第38页/共76页第三十九页，共76页。第39页/共76页第四十页，共76页。第40页/共76页第四十一页，共76页。第41页/共76页第四十二页，共76页。第42页/共76页第四十三页，共76页。第43页/共76页第四十四页，共76页。第44页/共76页第四十五页，共76页。第45页/共76页第四十六页，共76页。第46页/共76页第四十七页，共76页。第47页/共76页第四十八页，共76页。第48页/共76页第四十九页，共76页。第49页/共76页第五十页，共76页。第50页/共76页第五十一页，共76页。第51页/共76页第五十二页，共76页。第52页/共76页第五十三页，共76页。第53页/共76页第五十四页，共76页。第54页/共76页第五十五页，共76页。第55页/共76页第五十六页，共76页。第56页/共76页第五十七页，共76页。第57页/共76页第五十八页，共76页。第58页/共76页第五十九页，共76页。第59页/共76页第六十页，共76页。第60页/共76页第六十一页，共76页。第61页/共76页第六十二页，共76页。3.3 SP模型(mxng)仿真设计-综合指标实现将噪声系数、放大器增益、稳定系数都加入优化 目标中进行优化，并通过对带内放大器增益的限制 来满足增益平坦度指标，最终(zu zhn)达到各个要求指标。如果电路稳定系数变得很小(低于0.9)，难以达到优化目标，或者S(1,1)的值在整个频带内的某些频点在0dB以上，则需要加入负反馈，改善放大器的稳定性。对部分电路指标的优化可能导致其它某些指标的恶化，可以根据需要增加一些优化变量。第62页/共76页第六十三页，共76页。3.3 SP模型(mxng)仿真设计-原理图第63页/共76页第六十四页，共76页。3.3 SP模型(mxng)仿真设计-仿真结果第64页/共76页第六十五页，共76页。第65页/共76页第六十六页，共76页。3.4封装模型仿真设计(shj)-直流工作点的选择 建立如下电路对器件的I-V特性(txng)进行仿真，以选择直流工作点。第66页/共76页第六十七页，共76页。3.4封装模型仿真(fn zhn)设计-偏置电路的设计在设计偏置电路时，要为了防止交流信号对直流电源的影响，在电源与馈电点之间需要添加1/4波长高阻线以遏制交流信号。注意如果电路中有终端短路的微带线时，为了避免直流短路，应在接地端插入隔直电容。 为了简单起见，偏置电路设计可以不进行原理图仿真(fn zhn)，直接在画版图时实现。第67页/共76页第六十八页，共76页。3.4封装模型(mxng)仿真设计-原理图第68页/共76页第六十九页，共76页。（五）绘制电路(dinl)版图n仿真完成后要根据结果用Protel软件(run jin)绘制电路版图，绘制版图时要注意以下几点n偏置电路的设计和电源滤波电路的设计。n所用电路板是普通的双层板，上层用来绘制电路，下层整个作为接地。n根据版图的大小尺寸要求调整功分器两边50欧姆阻抗线的长度，便于安装在测试架上n在绘制版图时受加工精度的限制，尺寸精度到0.01 mm即可，线宽要大于0.2mm。n各个接地点要就近接地。n由于制板时实际线宽往往要比设计线宽小0.01mm左右，在绘制版图时要考虑这个问题。第69页/共76页第七十页，共76页。偏置(pin zh)电路设计举例图中R1和C1、C2用作电源(dinyun)滤波，R2和R3用作分压，以提供合适的直流偏置电压。第70页/共76页第七十一页，共76页。电路(dinl)版图举例第71页/共76页第七十二页，共76页。（六）低噪声放大器的制作(zhzu)与调试对照设计版图检查加工好的微波电路板（包括微带线尺寸，电源输出，沉铜孔的位置等），并按照所用的电路元件表准备元器件。按照电路原理图进行焊接，首先焊接放大器的供电部分，通电检查电压正确后再焊接其他无源器件（电阻，电容，电感），最后将晶体管按正确方式(fngsh)焊接。在检查焊接无误后，将电路板安装到测试架上，接通直流电源测量放大器的直流工作点，并进行调整，使其满足设计要求。第72页/共76页第七十三页，共76页。低噪声放大器的制作(zhzu)与调试（续）按下面的测试框图对放大器的各项指标进行测试（网络(wnglu)分析仪和噪声仪的使用参照仪器说明）。注意：在测试前必须检查放大器的输入输出端是否已接耦合电容，否则会造成仪器损坏。 S参数测试框图 噪声系数测试框图第73页/共76页第七十四页，共76页。n需要测试的参数主要有以下几个nS11，S22：输入(shr)、输出端的反射系数nS21：传输系数，由此可测得放大器的增益n噪声系数n将测试结果与仿真结果相比较，并看其是否满足设计指标。n若不满足设计指标，则对结果进行分析后，通过调整元器件的参数（电容，电感，电阻的值），使其达到设计指标。低噪声放大器的制作(zhzu)与调试（续）第74页/共76页第七十五页，共76页。思考题稳定系数为什么要在包括通带的全频域内满足条件？设计低噪声放大器的匹配电路和其它匹配电路有什么不同的地方？Sp模型能否进行I-V特性曲线仿真，仿真得到的结果能否代表这一器件的实际I-V特性？在加入馈电时使用1/4波长高阻线的原理是什么？还有没有别的方法加入馈电？微带电路的接地方式与数字或低频模拟电路有什么区别？为什么？如果要减小低噪声放大电路的尺寸(ch cun)，可以采取哪些措施？第75页/共76页第七十六页，共76页。