В этом примере показано, как использовать блок мастера линейных цепей для анализа схемы согласования импеданса Т-катушек и генерации данных S-параметра на основе результата.
Цепь Т-образной катушки используется во многих применениях для согласования импеданса с емкостной нагрузкой, такой как устройство защиты от электростатического разряда (ESD), по максимально широкой полосе частот [1], [2]. Необходимо включить эффекты цепи Т-образной катушки в модель любого широкополосного или микроволнового канала, который его использует. В зависимости от приложения, можно вставить передаточную функцию канала в модель канала или S-параметры канала в радиочастотный анализ канала.
В этом примере анализируется схема Т-образной катушки, показанная на этой принципиальной схеме. Конденсатор Ce является конденсатором, который должен быть согласован по импедансу [3]. Схема включает эквивалентные цепи для двух портов S-параметров. Для получения дополнительной информации о портах S-параметров см. раздел примера S-Parameters.
Файл TCoil.sp содержит список соединений SPICE для цепи Т-катушек.
* 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 окно TCoil модель. Модель содержит мастер линейной цепи, который можно использовать для создания блоков линейной цепи для цепи Т-образной катушки и базовой цепи без согласования импеданса. Модель также содержит тестовую установку, используемую для сравнения импульсной характеристики цепи Т-катушки с базовой схемой.
open_system('TCoil.slx');
Выберите блок «Мастер линейных цепей». В маске блока или инспекторе свойств задайте для имени конструкции цепи значение 'T-Coil', имя блока для 'with T-coil'и имя файла Netlist для 'TCoil.sp'.
Проанализируйте список соединений SPICE для Т-образной катушки, нажав кнопку Parse netlist file and redefine ports. Вкладки «Определение порта» и «Генераторы шума устройства» становятся видимыми в диалоговом окне параметров блока. При необходимости просмотрите настройки портов и шумовых параметров устройства.
Отображение частотной характеристики цепи Т-образной катушки путем нажатия кнопки Plot transfer functions.
Создайте блок линейной цепи для цепи Т-образной катушки, нажав кнопку «Построить/изменить блок». Подключите блок к нижнему каналу модели. Активный входной порт является V1, а активный выходной порт - Vprint3.
В этом примере сравнивается цепь Т-образной катушки с базовой цепью без согласования импеданса. Базовая схема представляет собой шунтирующий конденсатор, подключенный к двум портам S-параметров. Файл NoTCoil.sp содержит список соединений SPICE для этого канала.
* 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
Вернуться к блоку «Мастер линейных цепей». В маске блока или инспекторе свойств задайте для имени конструкции цепи значение 'Shunt C', имя блока для 'no T-coil'и имя файла Netlist для 'NoTCoil.sp'. Выполните анализ списка соединений для схемы шунтирующего конденсатора, нажав кнопку Parse netlist and redefine ports.
Отображение частотной характеристики схемы шунтирующего конденсатора путем нажатия кнопки Plot transfer functions. Отклик шунтирующего конденсатора падает гораздо быстрее на высоких частотах, чем отклик цепи Т-катушки.
Создайте блок линейной цепи для шунтирующего конденсатора, нажав кнопку Build/modify block. Подключите этот блок к верхнему каналу модели. Активный входной порт является V1, а активный выходной порт - Vprint3.
Запустите моделирование. В этом отображении желтая дорожка является импульсной характеристикой шунтирующего конденсатора без согласования импеданса, а синяя дорожка является импульсной характеристикой цепи Т-катушки.
Хотя схема Т-образной катушки вносит небольшую задержку, результирующая импульсная характеристика более желательна для передачи данных с плоским верхом и более компактными поднимающимися и опускающимися краями.
Мастер линейных цепей определяет порты как входные или выходные, а также как напряжения или тока. В противоположность этому, S-параметры выражаются в терминах на входящих волнах и исходящих волнах в каждом порте на основе предполагаемого импеданса линии передачи в каждом порте. Поэтому для получения S-параметров для линейной цепи необходимы определенные допущения и некоторое преобразование.
В примере приводятся следующие предположения:
Каждый порт подключен к импедансу источника/нагрузки Z0 (обычно 50 Ω).
Каждый порт приводится в действие независимым источником напряжения, приводящим в действие резистор, величина которого равна импедансу источник/нагрузка. Этот источник напряжения является портом входного напряжения.
Напряжение на каждом порту доступно в качестве выходного сигнала. Это выходной порт напряжения.
Ток, протекающий через каждый резистор источник/нагрузка, доступен в качестве выходного сигнала. Это порт вывода тока. В контексте списка соединений SPICE этот ток измеряется независимым источником напряжения, который определяет входной порт напряжения.
Учитывая эти допущения, можно преобразовать напряжения и токи узла порта во входящие и исходящие волны для получения S-параметров. Учитывая входное волновое напряжение
и выходное волновое напряжение
на порте с характеристическим импедансом 
и помня, что ток порта определяется как выходной ток цепи, напряжение порта и ток порта являются:
Решение этих уравнений дает результирующие волны:
Матрица параметров S представляет собой матрицу амплитуд исходящих волн, разделенных на амплитуды входящих волн.
netlist TCoil.sp удовлетворяет этому набору допущений для S-параметра Port 1 посредством следующей группы операторов:
* Port 1 definition V1 1 0 R1 1 2 50 .print V(2 0) I(V1)
V1 определяет входной порт напряжения, а R1 является резистором/нагрузочным резистором. .print оператор определяет выходной порт напряжения от узла 2 к возвратному узлу и выходной порт тока, выходной порт которого является током, протекающим через источник V1 напряжения.
Аналогичный набор операторов определяет S-параметр Port 2.
Можно вычислить данные S-параметра, сначала определив требуемую шкалу частот, а затем используя generateSParameterData функция помощника. Проанализируйте интересующий список соединений и нажмите кнопку Отчет о полюсах и нулях. Получение данных S-параметра от постоянного тока до 100 ГГц за 1 ГГц.
freq = (0:100)*1e9;
[data,errmsg] = generateSParameterData('TCoil/Linear Circuit Wizard',freq);Полученная структура данных непосредственно совместима с S-parameters объект и rfwrite функция в радиочастотном Toolbox™.
Разави, Бехзад. «Мостовая Т-образная катушка [Цепь для всех сезонов]». Журнал твердотельных схем IEEE 7, № 4 (осень 2015): 9-13. https://doi.org/10.1109/MSSC.2015.2474258.
Росс, Боб. «Темы T-Coil». Встреча на высшем уровне DesignCon IBIS, Санта-Клара, Калифорния. 3 февраля 2011 года. http://ibis.org/summits/feb11/ross.pdf
Коссель, Марсель, Кристиан Менольфи, Йонас Вайс, Петер Бухманн, Джордж фон Бюрен, Лусио Родони, Томас Морф, Томас Тойфль, и Мартин Шмац. «Измерительный преобразователь с усиленным T-Coil-Enhanced 8. 5 Гбит/с с высокой скоростью качания и с окончанием источника в 65-нанометровом массиве CMOS». В 2008 году IEEE International Solid-State Circuits Conference - Digest of Technical Papers, 110-599, 2008. https://doi.org/10.1109/ISSCC.2008.4523081.
Мастер линейных цепей | rfwrite (RF Toolbox) | sparameters (RF Toolbox)