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. Осциллограф времени от библиотеки DSP System Toolbox используется, а не осциллограф от Библиотеки Simulink, потому что ее рендеринг форм волны более сглажен в этом приложении.
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:
Каждый порт соединяется с импедансом источника/загрузки Z0 (обычно
50Ω).Каждый порт управляется независимым источником напряжения, управляющим резистором, значение которого равно импедансу источника/загрузки. Этот источник напряжения является портом входного напряжения.
Напряжение в каждом порте доступно как выход. Это - выходной порт напряжения.
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
и исходящее напряжение волны
в порте с характеристическим импедансом
, и помня, что ток порта задан как выход, текущий из схемы, напряжение порта и ток порта:
Решение этих уравнений дает к получившимся волнам:
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
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.
Росс, Боб. "Темы T-обмотки". Саммит DesignCon IBIS, Санта-Клара, Приблизительно 3 февраля 2011. http://ibis.org/summits/feb11/ross.pdf
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
Linear Circuit Wizard | sparameters (RF Toolbox) | rfwrite (RF Toolbox)