Introdução à simulação de

(1)

Introdução à simulação de

circuitos RF: Oficina ADS

EMICRO MANAUS 2014 – 02 a 03/10/2014

Manaus – AM

(2)

Simulação

Balanço

Harmônico

(HB)

• Simulação

não-linear

• Respostas com precisão tanto no domínio do

tempo quanto no domínio da frequência

• Pode ser usada para análise de circuitos que

EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto

• Pode ser usada para análise de circuitos que

(necessariamente) funcionam em regime de forte

sinal: amplificadores de potência, osciladores, ...

• Pode ser usada para análise das não-idealidades

de circuitos que (normalmente ) funcionam em

regime pequeno sinal: LNA, ...

(3)

Sobre o HB

Mas e agora?

Um sistema linear

(4)

Sobre o HB

Como será que o simulador

resolve?? ⇒Análise iterativa

Equações do circuito

a resolver por

)

1 (

V D D DD

R

I

V

=

⋅

+

EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 4

a resolver por

processo iterativo:

T

₍

₂

₎

D V V S D

I

e

I

=

⋅

η

Há 2 opções:

a) Estimar V

_D

usando (1) e calcular

I

_d

usando (2)

b) Estimar I

_D

usando (1) e calcular

V

_d

usando (2)

(5)

Sobre o HB

Estimar I

_D

usando (1) e

calcular V

_d

usando (2)

mV V A I K R V V T S DD 9 . 25 1 10 1 10 15 = = = Ω = = − η

V

I

V

mA

V

I

=

DD

−

0 =

10 ⇒

=

η

ln(

D1

)

=

0 ,

7752804

Iniciando o processo com, por exemplo,

V

_D

=0

)

2 (

)

ln(

)

1 (

S D T D D DD D

I

V

R

V

I

η

=

−

=

V

I

V

mA

R

V

I

S D T D DD D

10 ln(

)

0 ,

7752804

0

₁ 1 1

=

⇒

=

−

=

η

V

I

V

mA

R

V

I

S D T D DD D

9 ,

2247

ln(

)

0 ,

7731903

7752804

,

0

₂ 2 2

=

⇒

=

−

=

η

V

I

V

mA

R

V

I

S D T D DD D

9 ,

2268

ln(

)

0 ,

7731962

7731903

,

0

₃ 3 3

=

⇒

=

−

=

η

Iteração 1:

Iteração 2:

Iteração 3:

(6)

Sobre o HB

Tudo bem, entendi com estímulo DC. Mas e

se o estímulo variar no tempo?

(7)

Sobre o HB

Neste caso, a corrente I

_D

e tensao V

_D

mostradas no circuito terão componente

média (DC), componentes em f

₀

, 2f

₀

3f

₀

,...

O que o HB faz é buscar o

“balanço” entre as componentes

harmônicas de todas as variáveis

(correntes, tensões), de forma

que as leis de Kirchoff sejam

obedecidas.

(8)

Simulação HB

Criando um novo esquemático:

(9)

Simulação HB

Devices-BJT

Insira um

símbolo

Observe a

correspondência

Insira um BJT:

Insira um

modelo

(genérico)

correspondência

(10)

Simulação HB

Ao clicar 2x no

modelo, aparecem

seus parâmetros e

correspondentes

valores default

(você pode

alterá-los)

Parece

familiar?

(11)

Simulação HB

Sources-Freq Domain

Insira uma

Inserindo fonte AC (large signal):

Insira uma

fonte V_1Tone

(12)

Simulação HB

Sources-Freq Domain

Inserindo uma fonte DC:

(13)

Simulação HB

Lumped

Components

(14)

Simulação HB

Probe

Components

Inserindo uma ponta de corrente no coletor:

(15)

Simulação HB

(16)

Simulação HB

Definindo a fonte na base do BJT:

Coloquemos um valor

de tensão média (DC)

para

polarizar

o

transistor

(no

transistor

(no

exemplo,

0,75V

), uma

amplitude

de

1mV

(pequeno

sinal)

e

uma

frequência

“plausível”

(

10MHz

),

já que usamos um

transistor “default”:

(17)

Simulação HB

Simulation

-HB

(18)

Simulação HB

Clique 2x

Número de

harmônicas a

serem

Frequência

fundamental a ser

analisada (pode haver

mais de uma)

serem

consideradas

Mude o valor e clique

digite “Enter”, ou mude o

valor, clique em “Add” e

depois retire o 1GHz

clicando no “Cut”

(19)

Simulação HB

Usemos

um

gráfico

Selecione o

que quer ver

_{E em que}

Clique

no

branco

para

criar

(20)

Simulação HB

Se quiser ver os valores

das componentes,

você pode adicionar

uma lista, escolher a

corrente de coletor, e

no formato você pode

escolher “Magnitude

of Spectrum”

(21)

Simulação HB

Adicione uma

variável para

Variando a amplitude do sinal:

variável para

variar a

amplitude do

(22)

Simulação HB

Habilite o tunning:

(23)

Simulação HB

(24)

Simulação HB

Varie a amplitude do sinal, e veja o impacto na forma de onda

da corrente de coletor: