ADS仿真 之 直流仿真示例

本文介绍采用ADS2009仿真软件进行直流仿真，其用于测试设计电路的直流工作特性，它是所有模拟仿真、射频仿真的基础，是整个仿真的起点。对电路的直流仿真可以验证电路设计的DC特性、确定电路功耗、模拟DC传输特性（I-V曲线）等。
一、直流仿真过程
1、 选择器件模型建立原理图；
2、 在Simulation-DC面板内选择直流仿真控制器放置在原理图中；
3、 设置直流仿真器的仿真参数，包括sweep、parameters选项卡内的设置内容；
4、 如果扫描变量较多，则需要在Simulation-DC面板内选择parameter sweep控件，设置需要的扫描参数；
5、 设置完成后执行仿真并在数据显示窗口中查看仿真结果。
二、直流仿真示例
3.2.1 扫描 I V 曲线
例举扫描ADS系统自带元件库中的一颗三极管的I-V曲线，通过I-V曲线可以得到设计中想要的如静态工作点等一系列参数。
1、 新建工程和原理图
2、 在原理图中菜单栏选择insert->Template->BJT Curve Tracer，插入仿真三极管的I-V曲线的模板。
3、 也可以自行添加模板中需要的内容，DC直流仿真器、给三极管供电的VC、三极管是电流控制器件，所以需要一个基级电流IB，扫描的是VCE-IC的对应关系，同时根据控制电流IB的不同，VCE-IC的对应关系也不同，所以需要将VCE和IB设置为扫描变量，同时添加直流计来测试IC的电流。
4、 由上可知，单独的直流仿真控件已经不能满足要求，故需要一个parameter sweep控件，来扫描IBB变量，每一次扫描IBB变量的值都会调用DC仿真，DC仿真是计算VCE-IC的关系，如此就可以得到I-V曲线。
5、 设置DC仿真控件和parameter sweep控件的参数
6、 添加ADS系统自带的一颗三极管，点击或者在菜单中insert->Component->Component library，打开元件库，找到需要测试的元件，可以在搜索中输入关键字。
7、 仿真，F7或者单击，或者菜单中选择simulate->simulate。
8、 在数据窗口中查看仿真结果。
如下是仿真原理图：

图表 14 I-V曲线原理图
仿真结果窗口中显示仿真结果。

按照ADS内置函数的格式要求添加所需参数后可以得到别的信息，比如上面仿真中在B极添加了一个节点标识VB，用几个内置的函数就可以知道在VCE=3V，IC=20mA时的基极电压VB=0.65V。
3.2.2 直流偏置电路
在仿真I-V曲线主要是为了能够确定我们想要的晶体管的静态工作点，如我们选择上面VCE=2.0V，IC=20mA，即M1点。
1、 在上面建立的工程目录下新建原理图
2、 添加上面仿真的三极管在原理图中，并在Transistor Bias面板中添加晶体管偏置电路控件
，其BCE级分别与三极管连接，在Sources-Time Domain中添加直流 电源，并设置工作电压值。
3、 在菜单中选择DesignGuide->Amplifier->Transistor Bias Utility，在弹出的设计窗口中Resistive Networks配置上面确定的静态参数和三极管的工作电压。
4、 点击design后即可进行偏置电路计算，ADS自带8中偏置网络可供选择，确定后即可生成电路。
5、 返回原理图中，单击可查看偏置网络电阻值。

根据上述电阻网络可以设计偏置电路如下：
1、 新建原理图，添加相应的电阻值和DC仿真控件
2、 仿真F7，菜单中选择simulate->Annotate DC Solution可以在电路中显示各个节点处的电流和电压值，可以看到与上面分析设定的静态工作点吻合。

图表 18 各节点直流参数