Introdução à simulação de

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Benedicto Pinhal Benevides
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1 Introdução à simulação de circuitos RF: Oficina ADS EMICRO MANAUS a 03/10/2014 Manaus AM Antonio Augusto DEE CEAR UFPB 1

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 (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,... EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 2

forte sinal: amplificadores de potência, osciladores,.

3 Sobre o HB Um sistema linear você sabe calcular... Mas e agora? EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 3

4 Sobre o HB Como será que o simulador resolve?? Análise iterativa V = R I + V Equações do circuito DD D D a resolver por V D η processo iterativo: I = I e VT (2) Há 2 opções: a) Estimar V D usando (1) e calculari d usando (2) b) Estimar I D usando (1) e calcularv d usando (2) D S (1) EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 4

processo iterativo: I = I e VT (2) Há 2 opções: a) Estimar V D usando (1) e

5 I V D D VDD VD = R I =ηvt ln( I D S ) Sobre o HB (1) (2) Estimar I D usando (1) e calcular V d usando (2) Iniciandooprocessocom,porexemplo,V D =0 V R I V DD S η = T = 1K Ω = = = 10 V A 25.9 mv V DD I I 0 D Iteração 1: ma V V D 10 D T ln( 1 1 = = 1 = η ) = 0, V R I S VDD 0, I D 2 Iteração 2: I D 2 = = 9,2247 ma VD 2 = ηvt ln( ) = 0, V R I S VDD 0, I D 3 Iteração 3: I D 3 = = 9,2268 ma VD 3 = ηvt ln( ) = 0, V R I Observe que na terceira iteração, V D2 =V D3 com precisão de 5 casas decimais (centésimosdemv).assim,podemosdizerque: I D 9,2268mAeV D 0,77319V. EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 5 S

9 mv V DD I I 0 D Iteração 1: ma V V D 10 D T ln( 1 1 = = 1 = η ) = 0, 7752804 V R I S VDD 0,7752804 I D 2 Iteração 2: I D 2 = = 9,2247 ma VD 2 = ηvt ln( ) = 0,

6 Sobre o HB Tudo bem, entendi com estímulo DC. Mas e se o estímulo variar no tempo? EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 6

7 Sobre o HB Neste caso, a corrente I D e tensao V D mostradas no circuito terão componente média(dc),componentesemf 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. EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 7

.. O que o HB faz é buscar o balanço entre as componentes harmônicas de todas as

8 Criando um novo esquemático: EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 8

9 Insira um BJT: Simulação HB Devices-BJT Insira um símbolo Observe a correspondência Insira um modelo (genérico) EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 9

10 Ao clicar 2x no modelo, aparecem seus parâmetros e correspondentes valores default (você pode alterá-los) Parece familiar? Clique em Helppra ter acesso às equações! EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 10

11 Inserindo fonte AC(large signal): Sources- Freq Domain Insira uma fonte V_1Tone EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 11

12 Inserindo uma fonte DC: Sources- Freq Domain EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 12

13 Inserindo o resistor de coletor: Lumped Components EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 13

14 Inserindo uma ponta de corrente no coletor: Probe Components EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 14

15 Circuito final: EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 15

16 DefinindoafontenabasedoBJT: Coloquemos um valor de tensão média (DC) para polarizar o transistor (no exemplo, 0,75V), uma amplitude de 1mV (pequeno sinal) e uma frequência plausível (10MHz), já que usamos um transistor default : EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 16

(pequeno sinal) e uma frequência plausível (10MHz), já que usamos um

17 Simulation - HB EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 17

18 Clique 2x Número de harmônicas a serem consideradas Frequência fundamental a ser analisada (pode haver mais de uma) Tudo pronto? Run, Forest, Run! Mude o valor e clique digite Enter, ou mude o valor, clique em Add e depois retire o 1GHz clicando no Cut EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 18

Mude o valor e clique digite Enter, ou mude o valor, clique em Add e depois

19 Usemos um gráfico Clique no branco para criar Selecione o que quer ver E em que formato EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 19

20 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 EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 20

e no formato você pode escolher Magnitude of

21 Variando a amplitude do sinal: Adicione uma variável para variar a amplitude do sinal: EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 21

22 Habilite o tunning: EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 22

23 Modifique a fonte, depois simule com tunning: EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 23

24 Varie a amplitude do sinal, e veja o impacto na forma de onda da corrente de coletor: EMICRO MANAUS 2014 : Oficina ADS Antonio Augusto 24

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