Анализируйте схему T-обмотки

В этом примере показано, как использовать блок Linear Circuit Wizard, чтобы анализировать схему соответствия импеданса T-обмотки и сгенерировать данные S-параметра из результата.

Схема T-обмотки используется во многих приложениях к подобранности импедансов емкостная загрузка, таких как электростатический выброс (ESD) защитное устройство, по максимально широкому диапазону частот [1], [2]. Необходимо включать эффекты схемы T-обмотки в модели любого широкополосного или микроволнового канала, который использует ее. В зависимости от приложения можно вставить передаточную функцию схемы в модель канала или вставить S-параметры схемы в анализ RF канала.

Этот пример анализирует схему T-обмотки, показанную в этой принципиальной схеме. Конденсаторный Ce является конденсатором, чтобы быть импедансом, соответствующим [3]. Схематическое включает эквивалентные схемы для двух портов S-параметра. Для больше о портах S-параметра, смотрите раздел S-Parameters примера.

Файл TCoil.sp содержит список соединений SPICE для схемы T-обмотки.

* SPICE netlist for T-coil example
* The circuit itself
Ra 2 3 4
La 3 4 360e-12
Cb 2 6 15e-15
Kab La Lb 0.4
Ce 4 0 300e-15
Lb 4 5 240e-12
Rb 5 6 2
* Create an S-parameter port by driving with a voltage source
* and load resistor, and then measure the voltage and current
* at the circuit end of the load resistor.
*
* Port 1 definition
V1 1 0
R1 1 2 50
.print V(2 0) I(V1)
* Port 2 definition
V2 7 0
R2 6 7 50
.print V(6 0) I(V2)
.end

Откройте TCoil модель. Модель содержит Мастер Линейной схемы, который можно использовать, чтобы создать блоки Линейной схемы для схемы T-обмотки и базовой схемы без соответствия импеданса. Модель также содержит настройку теста, используемую, чтобы сравнить импульсный ответ схемы T-обмотки к базовой схеме.

open_system('TCoil.slx');

Выберите блок Linear Circuit Wizard. В маске блока или Property Inspector, определенном имя Проектирования схем к 'T-Coil', Имя блока к 'with T-coil', и имя файла Списка соединений к 'TCoil.sp'.

Проанализируйте список соединений SPICE для схемы T-обмотки путем нажатия на файл списка соединений Синтаксического анализа и переопределите кнопку портов. Вкладки Генераторов Шума Определения порта и Устройства становятся видимыми в диалоговом окне параметров блоков. При желании рассмотрите параметры порта и настройки шума устройства.

Отобразите частотную характеристику схемы T-обмотки путем нажатия кнопки передаточных функций Графика.

Создайте блок Linear Circuit для схемы T-обмотки путем нажатия кнопки блока Build/modify. Соедините блок в более низкий канал в модели. Активный входной порт является V1, и активный выходной порт является Vprint3.

Этот пример сравнивает схему T-обмотки с базовой схемой без соответствия импеданса. Базовая схема является шунтирующим конденсатором, соединенным с двумя портами S-параметра. Файл NoTCoil.sp содержит список соединений SPICE для этой схемы.

* SPICE netlist for T-coil example
* The load parasitic capacitance without matching circuit
Ce 4 0 300e-15

* Create an S-parameter port by driving with a voltage source
* and load resistor, and then measure the voltage and current
* at the circuit end of the load resistor.
*
* Port 1 definition
V1 1 0
R1 1 4 50
.print V(4 0) I(V1)
* Port 2 definition
V2 7 0
R2 4 7 50
.print V(4 0) I(V2)
.end

Возвратитесь к блоку Linear Circuit Wizard. В маске блока или Property Inspector, определенном имя Проектирования схем к 'Shunt C', Имя блока к 'no T-coil', и имя файла Списка соединений к 'NoTCoil.sp'. Проанализируйте список соединений для схемы шунтирующего конденсатора путем нажатия на список соединений Синтаксического анализа и переопределите кнопку портов.

Отобразите частотную характеристику схемы шунтирующего конденсатора путем нажатия кнопки передаточных функций Графика. Ответ шунтирующего конденсатора уменьшается намного быстрее на высоких частотах, чем ответ схемы T-обмотки.

Создайте блок Linear Circuit для шунтирующего конденсатора путем нажатия кнопки блока Build/modify. Соедините этот блок в верхний канал в модели. Активный входной порт является V1, и активный выходной порт является Vprint3.

Запустите симуляцию. В этом отображении осциллографа желтая трассировка является импульсным ответом шунтирующего конденсатора без соответствия импеданса, и синяя трассировка является импульсным ответом схемы T-обмотки.

Несмотря на то, что схема T-обмотки вводит немного задержки, получившийся импульсный ответ более желателен для передачи данных со стрижкой под ежика и более компактным повышением и падающими ребрами.

S-параметры

Мастер Линейной схемы задает порты, как являющиеся любым вводом или выводом и как являющиеся или напряжением или текущий. В отличие от этого S-параметры описываются в терминах на входящих волнах и исходящих волнах в каждом порте, на основе принятого импеданса линии электропередачи в каждом порте. Вам поэтому нужны некоторые определенные предположения и некоторое преобразование, чтобы получить S-параметры для линейной схемы.

Пример делает эти предположения:

  1. Каждый порт соединяется с импедансом источника/загрузки Z0 (обычно 50 Ω).

  2. Каждый порт управляется независимым источником напряжения, управляющим резистором, значение которого равно импедансу источника/загрузки. Этот источник напряжения является портом входного напряжения.

  3. Напряжение в каждом порте доступно как выход. Это - выходной порт напряжения.

  4. Текущее течение через каждый источник/нагрузочный резистор доступно как выход. Это - порт текущей производительности. В контексте списка соединений SPICE этот ток измеряется независимым источником напряжения, который задает порт входного напряжения.

Учитывая эти предположения, можно преобразовать напряжения узла порта и токи в поступление и исходящие волны, чтобы произвести S-параметры. Учитывая входящее напряжение волны${w_i}$ и исходящее напряжение волны${w_o}$ в порте с характеристическим импедансом${Z_0}$, и помня, что ток порта задан как выход, текущий из схемы, напряжение порта и ток порта:

$$v = {w_i} + {w_0}$$

$$i = - {{{w_i}} \over {{Z_0}}} + {{{w_o}} \over {{Z_0}}}$$

Решение этих уравнений дает к получившимся волнам:

$${w_i} = {{v - {Z_o}i} \over 2}$$

$${w_o} = {{v + {Z_o}i} \over 2}$$

Матрица параметра S является затем матрицей исходящих амплитуд волны, разделенных на входящие амплитуды волны.

Список соединений TCoil.sp удовлетворяет этому ряду допущений для Порта S-параметра 1 через следующую группу операторов:

* Port 1 definition
V1 1 0
R1 1 2 50
.print V(2 0) I(V1)

V1 задает входной порт напряжения, и R1 является источником/нагрузочным резистором. .print оператор задает выходной порт напряжения от узла 2 к узлу возврата и порту текущей производительности, выход которого является текущим течением через источник напряжения V1.

Подобный набор операторов задает Порт S-параметра 2.

Можно вычислить данные S-параметра первым определением желаемой шкалы частоты и затем использованием generateSParameterData функция помощника. Проанализируйте список соединений интереса и затем нажмите кнопку полюсов и нулей Отчета. Получите данные S-параметра от DC до 100 ГГц на шагах на 1 ГГц.

freq = (0:100)*1e9;
[data,errmsg] = generateSParameterData('TCoil/Linear Circuit Wizard',freq);

Получившаяся структура данных непосредственно совместима с S-parameters возразите и rfwrite функция в RF Toolbox™.

Ссылки

  1. Razavi, Behzad. "Соединенная T-обмотка [Схема в течение Всех Сезонов]". Журнал 7 Твердотельных схем IEEE, № 4 (Осень 2015 года): 9–13. https://doi.org/10.1109/MSSC.2015.2474258.

  2. Росс, Боб. "Темы T-обмотки". Саммит DesignCon IBIS, Санта-Клара, Приблизительно 3 февраля 2011. http://ibis.org/summits/feb11/ross.pdf

  3. Kossel, Марсель, Кристиан Менолфи, Джонас Вайс, Петер Бухман, Джордж фон Бюрен, Лучио Родони, Томас Морф, Томас Тойфл и Мартин Шмэц. "Высокий Swing T-Coil-Enhanced 8.5Gb/s Отключенный источником-рядом Передатчик в Объемном CMOS на 65 нм". В 2 008 IEEE Международная Конференция Твердотельных схем - Обзор Технических документов, 110–599, 2008. https://doi.org/10.1109/ISSCC.2008.4523081.

Смотрите также

| (RF Toolbox) | (RF Toolbox)

Похожие темы

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте