PSS仿真介紹.

1、Introduction of PSS Analysis in Spectre1 .引言在介紹PSS仿真之前，讓我們先了解一下HB仿真。HB仿真全稱諧波平衡仿真 Harmonic balance simulation,是一種求解非線性 電路和系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解的高精度的頻域分析技術(shù)。它最擅長仿真宜在頻域內(nèi)求解的射 頻和微波問題。如果調(diào)制的周期性信息可以用簡單的幾個單載波及其諧波表示出來，或者說如 果傅立葉級數(shù)展開式很簡單的話，HB仿真是一個有效的分析工具。但是，如果分 析的信號不具備簡單的周期信號的特點，那么，HB仿真也就不能勝任對系統(tǒng)的仿真工作。一般網(wǎng)絡(luò)（系統(tǒng)）線性子網(wǎng)絡(luò)的特性可用頻域代數(shù)方程來描

2、述，而非線性子網(wǎng) 絡(luò)則建筑在時域的非線性方程上來描述。平衡時，經(jīng)Fourier變換成時域的線性子網(wǎng)絡(luò)端口電壓和電流應(yīng)滿足非線性子網(wǎng)絡(luò)端口的電壓和電流，同樣，經(jīng) Fourier變 換成頻域的非線性子網(wǎng)絡(luò)端口電壓和電流應(yīng)滿足線性子網(wǎng)絡(luò)端口的電壓和電流。因 此，設(shè)定一個最大的諧波數(shù)，建立一個線性子網(wǎng)絡(luò)端口電壓（電流）和非線性子網(wǎng) 絡(luò)端口的電壓（電流）的誤差函數(shù)，通過迭代，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)的線性子網(wǎng)絡(luò)和非線性子 網(wǎng)絡(luò)的諧波平衡。采用諧波平衡仿真器可以仿真噪聲系數(shù)，飽和電平，三階交調(diào)， 本振泄漏，鏡象抑制，中頻抑制，組合干擾等參數(shù)。一般而言HB仿真設(shè)計射頻放大器，混頻器，振蕩器時十分有用。當(dāng)設(shè)計大規(guī) 模RFIC

3、或RF/IF子系統(tǒng)時，由于存在大量的諧波和交調(diào)成分，Harmonic BalanceSimulation必不可少。有了關(guān)于HB仿真的介紹，下面我們引入 PSS仿真。2 . PSS仿真2.1 PSS analysisPSS仿真全稱周期穩(wěn)態(tài)仿真Periodic Stead State2是一種計算電路在某一指 定基礎(chǔ)頻率下的周期穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的分析技術(shù)，其仿真時間與電路的時間常數(shù)無關(guān)。同 時，PSS分析也決定了電路的周期工作點。同 HB仿真類似，PSS也是對周期信號 的穩(wěn)態(tài)求解，集頻域分析和時域分析于一體。SpectreRF使用一種叫做shooting method的技術(shù)來實現(xiàn)PSS分析，該方法是一 種時

4、域迭代法，它能找到導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)的初始條件。開始初始狀態(tài)是假定的，并在一定 時間范圍內(nèi)反復(fù)計算（非線性）直到電路穩(wěn)定。通常，shooting method對大多數(shù)電路需要5此迭代，而且可以在shooting間隙仿真非線性電路，這是它和其他穩(wěn)態(tài)仿 真如HB仿真相比的優(yōu)點。Cadence的傅立葉積分法使PSS對非線性電路的分析擁 有和HB仿真器一樣的精度，PSS分析適用于頻率高、瞬態(tài)分析時間長的電路和系統(tǒng)，比如包含900M信號源的倍壓整流電路，使用PSS分析能節(jié)省很多仿真時間。但結(jié)果不像瞬態(tài)分析那 樣精確的記錄了電路從上電到穩(wěn)定的整個過程。2.2 PSS分析步驟下面以倍壓整流電路為例，詳細講解 PSS分

5、析的步驟。首先選中PSS分析Analysisdetrail xfsensP工 pac qpss qjjsp即 pnoistT qpacac (kmatch ettvlp 網(wǎng)1r qpitotse這里電路設(shè)置只有只用一個900MHz的信號源。選擇要要進行仿真的信號,并會在下面顯示要仿真的信號。然后點擊Auto Calculate顯示頻率，左邊的頻率和周期是對應(yīng)的，如果選擇周期的話，右邊將顯示1.1111ns。Fundamental TonesValueSignalSrcld# NameExpr9 OOM900MLarge轉(zhuǎn)行仿真的信號Qear/AddDelete Beat FrequencyBe

6、at Period900MUpdale From SchematicAuto Calculate- 選擇自動計算選擇諧波次數(shù)為1,這因為只用到了 1次諧波。選擇conservative,有助于收Tstab,指額外的穩(wěn)定時間。從實際的仿真過程來看，這個可以嘗試不設(shè)置， 看電路能否收斂。如不能收斂需要設(shè)定該值，不要一次設(shè)置過大，雖然越大結(jié)果越 精確，但是仿真時間會更長。這里設(shè)置其為 50us。另外，由于電路不屬于振蕩電 路，不選擇 Oscillator。選項Sweep對參數(shù)進行掃面，比如電容，先在 Variables里設(shè)好，可以隨意設(shè) 一個初始值，如2p。然后在Select Design Vari

7、able里選擇參數(shù)c ,再設(shè)置參數(shù)掃描方式，設(shè)電容從 2p到10P掃描，每隔2P仿真一次。KCancel Apply Apply & Run SimulationSelected Variable翱港祥陪Value 任xpr) EdAdd Delete diange Next Gear FindCtellview Variables Copy FromSweep VariableCopyTable of Design VaFrequency Variable? no yesVariaiile Name 0仿真結(jié)束后，查看波形?？砂炎兞康闹刀歼x上，這樣方便比較波形。可選擇時域波形，也可選

8、擇頻域波形頻域波形如圖所示，在0Hz下顯示輸出波形的0次諧波，即直流分量；在 900MHz下顯示輸出波形的1次諧波，即整流輸出的紋波。QirrentVoltage Gain Power Gain Transim perl a»ce IPN Qirves Reflection Contours Rower Added Eff. Comp. Vs PoutAnalysis pssFunction Voltage7 Power Current GainTransconductanceOompression Pbintx Power Contours Hannontc Frequency Power Gain Vs Pout變量c為2pF時域波形如圖所示，顯示電路輸出穩(wěn)定后一個周期內(nèi)的波形。功率和電流的顯示方法類似，注意選擇signal level:靳釗徐林玉2009年1月參考文獻1 HB simulation , ADS help documen