ADS軟件介紹與入門

ADS軟件介紹與入門

朱兆君

三、ADS軟件介紹與入門

3.1ADS軟件概要

ADS〔AdvancedDesignSystem〕軟件，是Agilent公司專門為RF工程師及DSP工程師開(kāi)發(fā)的EDA工具，是國(guó)內(nèi)外各大學(xué)和研究所使用最多的射頻微波電路和通信系統(tǒng)仿真軟件。其功能非常強(qiáng)大，仿真手段也豐富。主要應(yīng)用于：射頻和微波電路的設(shè)計(jì)，MMIC和RFIC的設(shè)計(jì)，通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，數(shù)字邏輯及DSP設(shè)計(jì)。微波電路系統(tǒng)幅員內(nèi)含電磁場(chǎng)仿真工具M(jìn)omentum，并且能使幅員與原理圖自動(dòng)同步，大大提高了幅員設(shè)計(jì)效率。3.1ADS軟件概要ADS能幫助用戶解決從概念到產(chǎn)品、從器件到系統(tǒng)，整個(gè)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。ADS的設(shè)計(jì)覆蓋了從集總參數(shù)到分布參數(shù)；從低頻到高頻；從數(shù)字到模擬；從時(shí)域到頻域；從線性到非線性；從電路到電磁場(chǎng)；從單個(gè)器件到整機(jī)等全方位的設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過(guò)程都包含三個(gè)根本步驟：(1)建立電路的數(shù)學(xué)模型；(2)搭建仿真模型，并對(duì)模型進(jìn)行分析計(jì)算；(3)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行參掃和最優(yōu)化。

ADS系統(tǒng)包括幾個(gè)設(shè)計(jì)窗口、幾萬(wàn)個(gè)元件組成的元件庫(kù)、附帶的一個(gè)二維半的場(chǎng)分析工具M(jìn)omentum以及與第三方軟件的互聯(lián)工具。這些工具全部集成在一個(gè)圖形用戶環(huán)境中，方便好用。

系統(tǒng)中的幾萬(wàn)個(gè)元器件參數(shù)來(lái)自眾多廠家，已使用多年，真實(shí)可靠，并持續(xù)更新中；許多元器件還包含物理結(jié)構(gòu)信息；

同時(shí)系統(tǒng)還提供了開(kāi)放式的元件庫(kù)，用戶可根據(jù)自己的需要進(jìn)行擴(kuò)充和構(gòu)建。

3.1ADS軟件概要ADS把一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)稱之為一個(gè)工程or工程〔project〕，并建立一個(gè)單獨(dú)的工程目錄來(lái)裝載與之有關(guān)的所有文件。這些文件根據(jù)不同的類型存入5個(gè)子目錄中：networks(存放原理圖和幅員文件)、data(存放原理圖仿真的數(shù)據(jù))、mom_dsn(存放momentum仿真的數(shù)據(jù))、verification(存放設(shè)計(jì)規(guī)那么校驗(yàn)數(shù)據(jù))、synthesis(存放DSP應(yīng)用中相關(guān)的數(shù)據(jù))。ADS包含四類設(shè)計(jì)窗口：Schematic窗口，編輯和搭建電路原理圖；Hpessofsim窗口，對(duì)電路進(jìn)行各種仿真和計(jì)算；Datadisplay窗口，以各種形式顯示仿真結(jié)果；Layout窗口，編輯電路幅員和利用Momentum工具進(jìn)行二維半的場(chǎng)計(jì)算?？傊珹DS是一個(gè)很龐大的系統(tǒng)，它自身就附帶很多可利用資源，這為RF和DSP工程師提供了很大的幫助。3.1ADS軟件概要3.1ADS軟件概要三、ADS軟件介紹與入門

3.2ADS仿真分析方法、仿真控制器高頻SPICE分析和卷積分析〔Transient、Convolution〕S(Z、Y和H等參數(shù))參數(shù)的線性分析〔SParameters〕諧波平衡分析(HarmonicBalance)電路包絡(luò)分析〔CircuitEnvelope〕拖勒密分析〔Ptolemy〕射頻系統(tǒng)分析平面電磁仿真分析(Momentum)立體結(jié)構(gòu)三維電磁仿真分析〔EMDS〕

大致可以分為：時(shí)域仿真、頻域仿真、系統(tǒng)仿真、電磁仿真

頻域仿真混合模式仿真電磁仿真系統(tǒng)仿真時(shí)域仿真三、ADS軟件介紹與入門

仿真控制器功能描述典型使用場(chǎng)合直流仿真控制器-DC直流拓?fù)錂z查及直流工作點(diǎn)分析所有RF/模擬設(shè)計(jì)（有源電路）交流仿真控制器-AC獲取小信號(hào)傳輸參數(shù)如電壓增益、電流增益及線性噪聲電壓和噪聲電流等濾波器、放大器S參數(shù)仿真控制器-SParam提供S、Y、Z、線性噪聲、群時(shí)延等參數(shù)（可以用來(lái)達(dá)到交流仿真的很多目的）濾波器、振蕩器、放大器諧波平衡仿真控制器-HB在頻域分析各種諧波和交調(diào)成分，如IP3混頻器、振蕩器、功放、收發(fā)機(jī)大信號(hào)S參數(shù)仿真控制器-LSSP執(zhí)行大信號(hào)S參數(shù)分析來(lái)描述非線性行為功率放大器增益壓縮仿真控制器-XDB尋找一個(gè)用戶定義的增益壓縮點(diǎn)，在此點(diǎn)上實(shí)際功率曲線偏離理想線性曲線xdB功率放大器、混頻器電路包絡(luò)仿真控制器-Envelope利用混合頻域－時(shí)域分析技術(shù)來(lái)對(duì)復(fù)雜信號(hào)如數(shù)字調(diào)制RF信號(hào)的快速、完整的分析混頻器、振蕩器、功率放大器、收發(fā)機(jī)、鎖相環(huán)數(shù)據(jù)流仿真器控制數(shù)字信號(hào)及時(shí)鐘信號(hào)所有數(shù)字信號(hào)處理DSP瞬態(tài)仿真控制器-Transient完全在時(shí)域中利用一個(gè)簡(jiǎn)化的模型求解非線性電路，用于說(shuō)明分布式元件的頻率響應(yīng)振蕩器、混頻器、功率放大器、開(kāi)關(guān)電路三、ADS軟件介紹與入門

3.3ADS所提供的輔助設(shè)計(jì)功能

設(shè)計(jì)指南〔DesignGuide〕仿真向?qū)А睸imulationWizard〕仿真模板與結(jié)果顯示模板(Simulation&DataDisplayTemplate)電子筆記本〔ElectronicNotebook〕

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3.4ADS與其他EDA軟件和測(cè)試設(shè)備間的連接SPICE網(wǎng)表電路轉(zhuǎn)換器〔SPICENetlistTranslator〕電路與布局文件格式轉(zhuǎn)換器(IFFSchematicandLayoutTranslator)設(shè)計(jì)工具箱〔DesignKit〕儀器伺服器

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3.5ADS數(shù)據(jù)傳輸格式格式功能描述所在模型庫(kù)及使用1、Touchstone（SnP）格式SnP小信號(hào)S、H、Y、Z或G參數(shù)。還可以包括噪聲數(shù)據(jù)（但僅限2端口）。n是端口數(shù)。n端口S參數(shù)文件（SnP）DataItemsLibrary組成部分2、Citifile格式CITI網(wǎng)絡(luò)分析儀支持的一種普通數(shù)據(jù)格式。可以存儲(chǔ)若干多維數(shù)據(jù)。S＃P＃－端口S參數(shù)文件DataItemsLibrary組成部分3、AgilentIC-CAP格式DUT、MDL、SETAgilentIC-CAP軟件中的測(cè)試下的元件（DUT），模型（MDL）和設(shè)置（SET文件）。這些文件可以包括測(cè)試、仿真和/或傳輸數(shù)據(jù)。一旦數(shù)據(jù)被讀入數(shù)組，被可以從數(shù)組讀取數(shù)據(jù)的任何元件（如：Vt數(shù)組源）使用。4、MDIF格式DSCR離散（被變址的）列表值和可能的統(tǒng)計(jì)密度數(shù)據(jù)。DACGCOMP增益壓縮數(shù)據(jù)System-Amps&Mixers庫(kù)中的放大器和混頻器項(xiàng)目。GEN_MDIF被推廣的與其他MDIF格式統(tǒng)一的多維平臺(tái)。DACIMT用于分析混頻器的諧波，是用戶定義的混頻交調(diào)產(chǎn)物的構(gòu)成表。System-DataModels庫(kù)中的MixerIMT、MIXERIMT2三、ADS軟件介紹與入門

格式功能描述所在模型庫(kù)及使用MODEL_MDIF非線性模型參數(shù)EEFET1，BJTAP等等。P2DP2D文件采用了MDIF格式的系統(tǒng)生成的S參數(shù)文件(帶有增益壓縮的2端口S、H、Y、Z或G參數(shù))，是大信號(hào)S參數(shù)文件。該文件可以由P2D仿真器(在LSSP仿真面板中)產(chǎn)生，所以它產(chǎn)生的是和功率有關(guān)的大信號(hào)S參數(shù)。該文件經(jīng)過(guò)AMPP2D模型引用后可以進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的仿真。System-Amps&Mixers庫(kù)中的AmplifierP2D項(xiàng)。PDF用戶定義，部分明白的線性概率密度函數(shù)數(shù)據(jù)。同Statistic標(biāo)簽中的表達(dá)式。S2D采用了MDIF格式的系統(tǒng)生成的小信號(hào)S參數(shù)文件(帶有增益壓縮的2端口S、H、Y、Z或G參數(shù))。可以描述小信號(hào)數(shù)據(jù)，噪聲數(shù)據(jù)，非線性數(shù)據(jù)和交調(diào)數(shù)據(jù)；也可以把非線性描述為驅(qū)動(dòng)功率的或者是三階交調(diào)截點(diǎn)、1dB增益壓縮點(diǎn)、飽和功率、飽和時(shí)增益壓縮幾個(gè)參數(shù)的綜合表示的函數(shù)。System-Amps&Mixers庫(kù)中的AmplifierS2D，Amplifier及Mixer項(xiàng)。S2PMDIF多維2端口S、Y、Z、H、G信號(hào)和2端口噪聲參數(shù)（Fmin，Gopt，Rn）數(shù)據(jù)。同S2PMDIF和DACSDFHP89400文件格式的時(shí)域電壓數(shù)據(jù)文件。Sinks庫(kù)中TimedSourcesandOutFile項(xiàng)中的TimeFile項(xiàng)SPWCadenceAltaGroupSPW格式的時(shí)域電壓數(shù)據(jù)文件。Sinks庫(kù)中TimedSourcesandOutFile項(xiàng)中的TimeFile項(xiàng)TIM時(shí)域數(shù)據(jù)Sinks庫(kù)中TimedSourcesandOutFile項(xiàng)中的TimeFile項(xiàng)三、ADS軟件介紹與入門

3.6ADS快速入門3.6.1翻開(kāi)程序依次點(diǎn)擊，開(kāi)始—>所有程序—>AdvancedDesignSystem2009Update1—>AdvancedDesignSystem2009Update1，出現(xiàn)ADS引導(dǎo)界面，如右圖所示。啟動(dòng)后進(jìn)入主窗口，如右圖所示。有的電腦上述方法打不開(kāi)，請(qǐng)點(diǎn)擊桌面上的ADS程序圖表，雙擊翻開(kāi)。三、ADS軟件介紹與入門

3.6.2創(chuàng)立工程〔工程〕一定要將工程放在系統(tǒng)默認(rèn)目錄下三、ADS軟件介紹與入門

3.6.2翻開(kāi)工程〔工程〕a〕選擇File>OpenProject，然后使用對(duì)話框定位并翻開(kāi)已存在的工程b〕也可使用主窗口上的文件瀏覽器〔FileBrowser〕定位工程并雙擊來(lái)翻開(kāi)它三、ADS軟件介紹與入門

3.6.3共享工程〔工程〕使用主窗口可以使用和共享工程資源。a〕拷貝復(fù)制一個(gè)工程。選擇File>CopyProject，然后使用對(duì)話框定位并拷貝這個(gè)工程。b〕添加鏈接來(lái)創(chuàng)立一個(gè)分級(jí)工程。選擇File>Include/RemoveProjects，然后使用對(duì)話框定位并鏈接到這個(gè)工程。這樣就可以從已鏈接的工程中獲取所需要的資源，而不需要關(guān)閉正在設(shè)計(jì)的project。c〕使用存檔或不存檔，來(lái)生成或復(fù)原一個(gè)簡(jiǎn)潔的工程存檔文件。選擇File>ArchiveProject定位并生成存檔工程，F(xiàn)ile>UnarchiveProject定位并復(fù)原一個(gè)ADS工程。三、ADS軟件介紹與入門

3.6.4創(chuàng)立和翻開(kāi)ADS設(shè)計(jì)ADS使用project〔工程或工程〕來(lái)組織和存儲(chǔ)為設(shè)計(jì)生成的原理圖和幅員等信息。一個(gè)project可以由單個(gè)的原理圖或幅員組成，也可以由多個(gè)原理圖或幅員及其包含的內(nèi)部子電路的原理圖和幅員組成。工程中的所有設(shè)計(jì)都可以直接從主窗口或從一個(gè)設(shè)計(jì)窗口內(nèi)顯示和翻開(kāi)。Whattodoinadesign？創(chuàng)立和修改電路圖和幅員添加變量和方程放置和修改元件、封裝及仿真控制器插入文本和說(shuō)明注釋仿真設(shè)計(jì)和優(yōu)化由原理圖生成幅員〔及從幅員到原理圖〕三、ADS軟件介紹與入門

創(chuàng)立一個(gè)設(shè)計(jì)design和幅員layout的根本步驟如以下圖所示：仿真&優(yōu)化三、ADS軟件介紹與入門

可以使用下面兩種方法創(chuàng)立一個(gè)新的原理圖設(shè)計(jì)：a、點(diǎn)擊主窗口菜單中的Window>NewSchematic或圖標(biāo)；b、原理圖窗口上的File>NewDesign，然后使用對(duì)話框?yàn)槟銊?chuàng)立的原理圖命名。并且可以為新的原理圖選擇一個(gè)模板，點(diǎn)擊原理圖窗口菜單中的Insert>Template。應(yīng)用模板，一些初始設(shè)置、仿真配置等都已完成，可提高效率。新創(chuàng)立的原理圖如以下圖，可以點(diǎn)擊File>Save進(jìn)行保存。〔1〕創(chuàng)立原理圖設(shè)計(jì)三、ADS軟件介紹與入門

點(diǎn)擊主窗口菜單中的Window>NewLayout或圖標(biāo)；或幅員窗口菜單中的File>NewDesign，然后使用對(duì)話框?yàn)槟銊?chuàng)立的幅員命名。另外，可以從已創(chuàng)立的原理圖窗口利用同步設(shè)計(jì)方法創(chuàng)立，在原理圖窗口菜單中點(diǎn)擊Layout>Generate/UpdateLayout產(chǎn)生幅員?！?〕創(chuàng)立幅員設(shè)計(jì)三、ADS軟件介紹與入門

使用主窗口內(nèi)的設(shè)計(jì)列表可以進(jìn)行以下操作雙擊主窗口中FileBrowser內(nèi)的Network目錄來(lái)顯示所有的設(shè)計(jì)，然后雙擊一個(gè)設(shè)計(jì)將它的原理圖、幅員顯示出來(lái)可以雙擊右邊DesignInformation內(nèi)的某個(gè)原理圖或幅員進(jìn)行翻開(kāi)〔3〕從設(shè)計(jì)列表〔中可翻開(kāi)原理圖和幅員〕三、ADS軟件介紹與入門

除了前面可以使用主窗口翻開(kāi)一個(gè)設(shè)計(jì)〔幅員〕，還可以在原理圖〔幅員〕窗口翻開(kāi)一個(gè)設(shè)計(jì)〔幅員〕：在原理圖〔幅員〕界面中，選擇File>Open，然后使用對(duì)話框定位并且翻開(kāi)設(shè)計(jì)〔4〕翻開(kāi)設(shè)計(jì)三、ADS軟件介紹與入門

在設(shè)計(jì)窗口的繪圖區(qū)〔工作區(qū)〕，你可以放置、連接及設(shè)置以下項(xiàng)電路元件參數(shù)變量測(cè)試源仿真控制器其它設(shè)計(jì)作為子電路〔5〕添加元件三、ADS軟件介紹與入門

使用同步設(shè)計(jì)〔Schematicwindow>Layout>Generate/UpdateLayout或者Layoutwindow>Schematic>Generate/UpdateSchematic〕來(lái)生成及同步原理圖和幅員之間的關(guān)系，如以下圖所示?！?〕同步設(shè)計(jì)三、ADS軟件介紹與入門

點(diǎn)擊原理圖窗口Tools>ElectronicNotebook可以翻開(kāi)“電子筆記本”工具，它具有以下功能：

可以把工程中的設(shè)計(jì)及結(jié)果生成可以在ADS外查看的HTML文件?？梢杂脕?lái)捕獲工程中的原理圖、幅員及數(shù)據(jù)顯示圖像，并且可以從其他源中輸入圖像?！?〕“電子筆記本”工具三、ADS軟件介紹與入門

3.6.5仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)可以通過(guò)添加和配置仿真優(yōu)化控制器〔控件〕來(lái)進(jìn)行仿真、優(yōu)化。例如一個(gè)DSP設(shè)計(jì)需要一個(gè)數(shù)據(jù)流控制器，而一個(gè)模擬/RF設(shè)計(jì)仿真需要一個(gè)或更多控制器。你可以手動(dòng)添加并配置適宜的控制器，或者插入包含適宜控制器的模板〔在原理圖窗口中選擇Insert>Template〕。雙擊仿真控制器可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，仿真中會(huì)有一個(gè)狀態(tài)顯示窗口彈出來(lái)。三、ADS軟件介紹與入門

3.6.6仿真結(jié)果顯示和分析仿真結(jié)束后會(huì)自動(dòng)彈出DataDisplay窗口，在此窗口可以顯示各種結(jié)果以便分析。同時(shí)，還可以用來(lái)顯示從其他源〔如網(wǎng)絡(luò)分析儀等〕輸入的數(shù)據(jù)。在DataDisplay窗口中你可以：以多種圖表和格式顯示數(shù)據(jù)使用標(biāo)記讀取曲線上特定點(diǎn)的數(shù)據(jù)使用方程式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理用文本及插圖注釋結(jié)果讀入從外部源輸入的數(shù)據(jù)三、ADS軟件介紹與入門

創(chuàng)立一個(gè)數(shù)據(jù)顯示的根本過(guò)程如以下圖所示。首先，a〕選擇繪圖的類型；b〕選擇包含你想要顯示的數(shù)據(jù)集；c〕選擇數(shù)據(jù)變量；d〕選擇掃描類型?！?〕創(chuàng)立數(shù)據(jù)顯示design三、ADS軟件介紹與入門

如果已使用模板創(chuàng)立一個(gè)仿真設(shè)計(jì)，那么用來(lái)創(chuàng)立和顯示結(jié)果的初始設(shè)置已經(jīng)完成了?？梢詮闹鞔翱凇⒃韴D窗口或布局圖窗口查看仿真結(jié)果，選擇Window>OpenDataDisplay并使用對(duì)話框載入及翻開(kāi)結(jié)果。在原理圖窗口中手動(dòng)創(chuàng)立一個(gè)數(shù)據(jù)顯示的過(guò)程如以下圖所示。三、ADS軟件介紹與入門

ADS可以利用等式對(duì)仿真的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，這些等式是基于AEL(ApplicationExtensionLanguage)語(yǔ)言中的庫(kù)函數(shù)，AEL與C語(yǔ)言類似，但語(yǔ)法規(guī)那么還是稍有差異。如果希望具備ADS專家級(jí)應(yīng)用水平，必須熟練掌握AEL語(yǔ)言及其庫(kù)函數(shù)。在DataDisplay窗口中創(chuàng)立并編輯一個(gè)等式如下。

〔2〕使用函數(shù)三、ADS軟件介紹與入門

3.6.7設(shè)計(jì)文件及數(shù)據(jù)的輸入、輸出輸入或輸出一個(gè)設(shè)計(jì)〔原理圖或幅員〕：a〕在原理圖或幅員窗口選擇File>Import(或Export)；b〕選擇文件類型；c〕選擇文件名。輸入或輸出數(shù)據(jù)測(cè)試儀器的數(shù)據(jù)：a〕在原理圖窗口點(diǎn)擊Tools>InstrumentServer；b〕點(diǎn)擊Read〔或Write〕；c〕指定文件類型及路徑。仿真的數(shù)據(jù)a〕在數(shù)據(jù)顯示窗口點(diǎn)擊Tools>DataFileTool；b〕點(diǎn)擊Read〔或Write〕；c〕指定文件類型及路徑。ADS簡(jiǎn)單實(shí)例展示ADS簡(jiǎn)單例子-集總參數(shù)濾波器適時(shí)調(diào)諧ADS的適時(shí)調(diào)諧功能可以快速把握器件性能變化開(kāi)展的方向,為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，尋找一個(gè)最正確初值。ADS簡(jiǎn)單例子-諧波平衡法對(duì)RFIC仿真Blackbox嵌套子電路ADS簡(jiǎn)單例子-諧波平衡法對(duì)RFIC仿真ADS簡(jiǎn)單例子-直流仿真BJT的工作曲線族ADS簡(jiǎn)單例子-直流仿真先另建一個(gè)design，取個(gè)名字bjt，創(chuàng)立子電路。Bf--IdealMaximumForwardBeta.Ise--base-emitterleakagesaturationcurrent.Vaf--forwardearlyvoltage(截點(diǎn)電壓)：該電壓是晶體管的電流-電壓曲線在電壓軸上延伸的交點(diǎn)電壓(理想情況下無(wú)窮大)。實(shí)際中用它來(lái)描述在線性放大情況下，集電極電流與集-射極電壓的關(guān)系一個(gè)參數(shù)，也就是集電極電流是會(huì)隨集射電壓而變化。這在晶體管的交流分析和設(shè)計(jì)中，用它可以計(jì)算輸出電阻，特別是在有限的輸出電阻。雙極晶體管模型：ADS簡(jiǎn)單例子-直流仿真File\DesignParameters…〔作為子電路的一些參數(shù)設(shè)置〕ADS簡(jiǎn)單例子-直流