ADS軟件介紹與入門

1、ADS 軟件介紹與入門 朱兆君,三、ADS軟件介紹與入門,3.1 ADS軟件概要,ADS（Advanced Design System）軟件，是Agilent公司專門為RF工程師及DSP工程師開發(fā)的EDA工具，是國內外各大學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。其功能非常強大，仿真手段也豐富。主要應用于：射頻和微波電路的設計，MMIC和RFIC的設計，通信系統(tǒng)的設計，數(shù)字邏輯及DSP設計。微波電路系統(tǒng)版圖內含電磁場仿真工具Momentum，并且能使版圖與原理圖自動同步，大大提高了版圖設計效率。,3.1 ADS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)，整個過程中各個環(huán)

2、節(jié)的設計問題。 ADS的設計覆蓋了從集總參數(shù)到分布參數(shù)；從低頻到高頻；從數(shù)字到模擬；從時域到頻域；從線性到非線性；從電路到電磁場；從單個器件到整機等全方位的設計。 計算機輔助設計過程都包含三個基本步驟：(1)建立電路的數(shù)學模型；(2)搭建仿真模型，并對模型進行分析計算；(3)對設計進行參掃和最優(yōu)化。,ADS系統(tǒng)包括幾個設計窗口、 幾萬個元件組成的元件庫、附帶的一個二維半的場分析工具Momentum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圖形用戶環(huán)境中，方便好用。 系統(tǒng)中的幾萬個元器件參數(shù)來自眾多廠家，已使用多年，真實可靠，并持續(xù)更新中；許多元器件還包含物理結構信息； 同時系統(tǒng)還提供了

3、開放式的元件庫，用戶可根據(jù)自己的需要進行擴充和構建。,3.1 ADS軟件概要,ADS把一個設計任務稱之為一個工程or項目（project），并建立一個單獨的工程目錄來裝載與之有關的所有文件。這些文件根據(jù)不同的類型存入5個子目錄中：networks (存放原理圖和版圖文件) 、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 (存放設計規(guī)則校驗數(shù)據(jù)) 、synthesis (存放DSP應用中相關的數(shù)據(jù)) 。ADS包含四類設計窗口：Schematic窗口，編輯和搭建電路原理圖；Hpessofsim窗口，對電路進行各種仿真和計算；Da

4、ta display窗口，以各種形式顯示仿真結果；Layout窗口，編輯電路版圖和利用Momentum工具進行二維半的場計算。 總之，ADS是一個很龐大的系統(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。,3.1 ADS軟件概要,3.1 ADS軟件概要,三、ADS軟件介紹與入門,3.2 ADS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（S Parameters） 諧波平衡分析( Harmonic Balance) 電路包絡分析（Circuit Envelope） 拖勒密分析（

5、Ptolemy） 射頻系統(tǒng)分析 平面電磁仿真分析(Momentum) 立體結構三維電磁仿真分析（EMDS）,大致可以分為：時域仿真、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,時域仿真,三、ADS軟件介紹與入門,三、ADS軟件介紹與入門,3.3 ADS所提供的輔助設計功能,設計指南（Design Guide） 仿真向導（Simulation Wizard） 仿真模板與結果顯示模板(Simulation & Data Display Template) 電子筆記本（Electronic Notebook）,三、ADS軟件介紹與入門,3.4 ADS與其他EDA軟

6、件和測試設備間的連接,SPICE網(wǎng)表電路轉換器（SPICE Netlist Translator） 電路與布局文件格式轉換器(IFF Schematic and Layout Translator) 設計工具箱（Design Kit） 儀器伺服器,三、ADS軟件介紹與入門,3.5 ADS數(shù)據(jù)傳輸格式,三、ADS軟件介紹與入門,三、ADS軟件介紹與入門,3.6 ADS快速入門,3.6.1 打開程序,依次點擊，開始 所有程序 Advanced Design System 2009 Update 1 Advanced Design System 2009 Update 1，出現(xiàn)ADS引導界面，如右圖

7、所示。,啟動后進入主窗口，如右圖所示。,有的電腦上述方法打不開，請點擊桌面上的ADS程序圖表，雙擊打開。,三、ADS軟件介紹與入門,3.6.2 創(chuàng)建項目（工程）,一定要將項目放在系統(tǒng)默認目錄下,三、ADS軟件介紹與入門,3.6.2 打開項目（工程）,a）選擇File Open Project，然后使用對話框定位并打開已存在的項目,b）也可使用主窗口上的文件瀏覽器（File Browser）定位項目并雙擊來打開它,三、ADS軟件介紹與入門,3.6.3 共享項目（工程）,使用主窗口可以使用和共享項目資源。 a ）拷貝復制一個項目。選擇File Copy Project，然后使用對話框定位并拷貝這個

8、項目。 b）添加鏈接來創(chuàng)建一個分級項目。選擇FileInclude/Remove Projects，然后使用對話框定位并鏈接到這個項目。這樣就可以從已鏈接的項目中獲取所需要的資源，而不需要關閉正在設計的project。 c）使用存檔或不存檔，來生成或還原一個簡潔的項目存檔文件。選擇File Archive Project定位并生成存檔項目，F(xiàn)ile Unarchive Project定位并還原一個ADS項目。,三、ADS軟件介紹與入門,3.6.4 創(chuàng)建和打開ADS設計,ADS使用project（工程或項目）來組織和存儲為設計生成的原理圖和版圖等信息。一個project可以由單個的原理圖或版圖組

9、成，也可以由多個原理圖或版圖及其包含的內部子電路的原理圖和版圖組成。項目中的所有設計都可以直接從主窗口或從一個設計窗口內顯示和打開。 What to do in a design？ 創(chuàng)建和修改電路圖和版圖 添加變量和方程 放置和修改元件、封裝及仿真控制器 插入文本和說明注釋 仿真設計和優(yōu)化 由原理圖生成版圖（及從版圖到原理圖）,三、ADS軟件介紹與入門,創(chuàng)建一個設計design和版圖layout的基本步驟如下圖所示：,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)建一個新的原理圖設計： a、點擊主窗口菜單中的Window New Schematic或圖標 ；b、原理圖窗口上的Fi

10、le New Design，然后使用對話框為你創(chuàng)建的原理圖命名。 并且可以為新的原理圖選擇一個模板，點擊原理圖窗口菜單中的Insert Template。應用模板，一些初始設置、仿真配置等都已完成，可提高效率。 新創(chuàng)建的原理圖如下圖，可以點擊File Save進行保存。,（1）創(chuàng)建原理圖設計,三、ADS軟件介紹與入門,點擊主窗口菜單中的Window New Layout或圖標 ；或版圖窗口菜單中的File New Design，然后使用對話框為你創(chuàng)建的版圖命名。 另外，可以從已創(chuàng)建的原理圖窗口利用同步設計方法創(chuàng)建，在原理圖窗口菜單中點擊Layout Generate/Update Layout

11、產(chǎn)生版圖。,（2）創(chuàng)建版圖設計,三、ADS軟件介紹與入門,使用主窗口內的設計列表可以進行下列操作 雙擊主窗口中File Browser內的Network目錄來顯示所有的設計，然后雙擊一個設計將它的原理圖、版圖顯示出來 可以雙擊右邊Design Information內的某個原理圖或版圖進行打開,（3）從設計列表（中可打開原理圖和版圖）,三、ADS軟件介紹與入門,除了前面可以使用主窗口打開一個設計（版圖），還可以在原理圖（版圖）窗口打開一個設計（版圖）： 在原理圖（版圖）界面中，選擇File Open，然后使用對話框定位并且打開設計,（4）打開設計,三、ADS軟件介紹與入門,在設計窗口的繪圖區(qū)（

12、工作區(qū)），你可以放置、連接及設置下列項 電路元件 參數(shù)變量 測試源 仿真控制器 其它設計作為子電路,（5）添加元件,三、ADS軟件介紹與入門,使用同步設計（Schematic window Layout Generate/Update Layout或者 Layout window Schematic Generate/Update Schematic）來生成及同步原理圖和版圖之間的關系，如下圖所示。,（6）同步設計,三、ADS軟件介紹與入門,點擊原理圖窗口Tools Electronic Notebook可以打開“電子筆記本”工具，它具有以下功能： 可以把項目中的設計及結果生成可以在ADS外查

13、看的HTML文件。 可以用來捕獲項目中的原理圖、版圖及數(shù)據(jù)顯示圖像，并且可以從其他源中輸入圖像。,（7）“電子筆記本”工具,三、ADS軟件介紹與入門,3.6.5 仿真和優(yōu)化設計,可以通過添加和配置仿真優(yōu)化控制器（控件）來進行仿真、優(yōu)化。例如一個DSP設計需要一個數(shù)據(jù)流控制器，而一個模擬/RF設計仿真需要一個或更多控制器。你可以手動添加并配置合適的控制器，或者插入包含合適控制器的模板（在原理圖窗口中選擇Insert Template）。雙擊仿真控制器可進行參數(shù)設置，仿真中會有一個狀態(tài)顯示窗口彈出來。,三、ADS軟件介紹與入門,3.6.6 仿真結果顯示和分析,仿真結束后會自動彈出Data Disp

14、lay窗口，在此窗口可以顯示各種結果以便分析。同時，還可以用來顯示從其他源（如網(wǎng)絡分析儀等）輸入的數(shù)據(jù)。 在Data Display窗口中你可以： 以多種圖表和格式顯示數(shù)據(jù) 使用標記讀取曲線上特定點的數(shù)據(jù) 使用方程式對數(shù)據(jù)進行處理 用文本及插圖注釋結果 讀入從外部源輸入的數(shù)據(jù),三、ADS軟件介紹與入門,創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)顯示的基本過程如下圖所示。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。,（1）創(chuàng)建數(shù)據(jù)顯示,design,三、ADS軟件介紹與入門,如果已使用模板創(chuàng)建一個仿真設計，那么用來創(chuàng)建和顯示結果的初始設置已經(jīng)完成了?？梢詮闹鞔翱?、原理圖窗口或

15、布局圖窗口查看仿真結果，選擇Window Open Data Display 并使用對話框載入及打開結果。 在原理圖窗口中手動創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)顯示的過程如下圖所示。,三、ADS軟件介紹與入門,ADS可以利用等式對仿真的數(shù)據(jù)進行操作，這些等式是基于AEL(Application Extension Language)語言中的庫函數(shù)，AEL與C語言類似，但語法規(guī)則還是稍有差別。如果希望具備ADS專家級應用水平，必須熟練掌握AEL語言及其庫函數(shù)。 在Data Display窗口中創(chuàng)建并編輯一個等式如下。,（2）使用函數(shù),三、ADS軟件介紹與入門,3.6.7 設計文件及數(shù)據(jù)的輸入、輸出,輸入或輸出一個設計

16、（原理圖或版圖）： a）在原理圖或版圖窗口選擇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) 測試儀器的數(shù)據(jù)：a）在原理圖窗口點擊Tools Instrument Server；b）點擊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)顯示窗口點擊Tools Data File Tool；b）點擊Read（或Write）；c）指定文件類型及路徑。,ADS簡單實例展示,ADS簡單例子-集總參數(shù)濾波器適時調諧,ADS的適時調諧功能可以快速把握器件性能變化發(fā)展的方向,為進一步優(yōu)化設計，尋找一個最佳初值。,ADS簡單例子-諧波平衡法對

17、RFIC仿真,Blackbox 嵌套子電路,ADS簡單例子-諧波平衡法對RFIC仿真,ADS簡單例子-直流仿真BJT的工作曲線族,ADS簡單例子-直流仿真,先另建一個design，取個名字bjt，創(chuàng)建子電路。,Bf- Ideal Maximum Forward Beta. Ise- base-emitter leakage saturation current. Vaf- forward early voltage(截點電壓)： 該電壓是晶體管的電流-電壓曲線在電壓軸上延伸的交點電壓(理想情況下無窮大)。實際中用它來描述在線性放大情況下，集電極電流與集-射極電壓的關系一個參數(shù)，也就是集電極電流

18、是會隨集射電壓而變化。這在晶體管的交流分析和設計中，用它可以計算輸出電阻，特別是在有限的輸出電阻。,雙極晶體管模型：,ADS簡單例子-直流仿真,FileDesign Parameters（作為子電路的一些參數(shù)設置）,ADS簡單例子-直流仿真,新建一個design，取名bjt_dc，插入BJT_curve_tracer模板；在Library里找到project下剛才創(chuàng)建的子電路bjt，拖入電路中，連上線，即可仿真。,ADS簡單例子-直流仿真,選取此點作為直流工作點,ADS簡單例子-直流仿真(偏置電阻的計算),基極電壓由集電極電壓取，集電極電壓由5V電壓源取,插入節(jié)點標號,ADS簡單例子-直流仿真(偏置電阻的計算),可觀察電壓、電流,ADS簡單例子-直流仿真(溫度漂移的計算),ADS簡單例子-RF接收機前端系統(tǒng)S參數(shù)仿真,特性模型的使用,縱觀系統(tǒng)總體性能,ADS簡單例子-RF接收機前端系統(tǒng)相位仿真,ADS簡單例子-RF接收機前端系統(tǒng)相位仿真,ADS簡單例子-交流仿真,ADS簡單例子-微帶LNA仿真,ADS簡單例子-微帶LNA仿真,ADS簡單例子-微帶LNA仿真,ADS簡單例子-微帶LNA仿真,ADS簡單例子-微帶LNA仿真,3.3G: 41.05dB -24.13dB 3.6G: 36.5dB -22