射頻與微波設計軟體操作範例手冊目錄GENESYS環境介紹GENESYS 操作範例一:DC模擬分析GENESYS 操作範例二:Transient模擬分析GENESYS 操作範例三:S參數模擬分析GENESYS 操作範例四:HB模擬分析GENESYS 操作範例五:Impedance MatchGENESYS 操作範例六:Tuning分析GENESYS 操作範例七:Sweep分析GENESYS 操作範例八:Synthesize a Filter346810121416182
GENESYS環境介紹Tool BarMain Tool Bar常用功能鈕。Tune Window控制模擬變數。這裡有GENESYS所有的功能選項,有些選項下有副選單功能。Library搜尋GENESYS提供的設計範例,和元件模型。Errors Window如果執行電路模擬時發生錯誤,這裡會顯示錯誤的類型和發生的位置。Schematic在這裡設計電路,按兩下電路中的元件,可以設定元件的參數。Workspace Tree建立新的電路圖、分析電路,和分析結果繪圖等。3
GENESYS 操作範例一:DC模擬分析1.首先開啟一個空白檔案File → new→ 按OK。2.將游標移至左下Workspace Tree 打開 schematic。空白schematic雙擊此處3. 在空白schematic建立電路範例:
小小秘技˙滑鼠由左而右,與由右而左決定元件方向˙r +滑鼠移動:建立電阻˙c+滑鼠移動:建立電容˙滑鼠滾軸:拉近 or 拉遠˙Ctrl + c:複製˙Ctrl + v:貼上 使用滑鼠按兩下元件,可輸入該元件的參數;連接各元件時,節點由粉紅轉為黑色時,即表示連接成功 (File→Open My Workspaces→開啟DC.wsx 裡面為已建立好的範例)。4
GENESYS 操作範例一:DC模擬分析(續)4.在Workspace Tree 的Designs上按滑鼠右鍵,Add →Analyses→Add DC Analysis,OK確定, Workspace Tree出現DC模擬分析的數據。5.在Workspace Tree 的Designs上按滑鼠右鍵,Add→Graphs→Add DC Rectangular Graph 出現 數據圖,按OK確定。 6. 最後一步,回到Schematic。 按電路中的任一元件,即可 出現該元件各節點的電壓值。按元件壓降分布5
GENESYS 操作範例二:Transient模擬分析1.首先開啟一個範例File → Open→ 開啟 BJTamp.wsx。這是一個以BJT電晶體作為放大器的範例,輸入信號為1MHz的交流信號;我們要觀察放大器的輸出信號。BJTamp.wsx2. 在左下角Workspace Tree方塊中的Designs上按滑鼠右鍵,Add→Analyses→Add Transient Analysis。 設定參數Stop Time: 5us,Maximum Step Time: 0.01us,按OK鍵。此時Workspace Tree方塊中的 Designs下多出兩個目錄:Transient1(Sch1)與Transient1_Data。6
GENESYS 操作範例二:Transient模擬分析(續)3.在Workspace Tree方塊中的Transient1_Data上按滑鼠左鍵兩下開啟Transient1_Data檔,在Variable 方塊中選擇 VPORT,按右鍵選擇Graph→Rectangular Graph,開起輸入和輸出信號的時域分析圖。按兩下紅色VPORT[1]為輸入訊號源,藍色VPORT[2]為輸出訊號。在這個範例中,輸入1MHz的訊號,經過放大器輸出1MHz的放大訊號。但因為輸入訊號過大,進入放大器的飽和區,輸出訊號會被截掉一部分訊號。由Transient圖可看到訊號的時域圖。7
GENESYS 操作範例三:S參數模擬分析1.首先開啟一個範例File → Open→ 開啟 Spa.wsx。這是一個低通濾波器的範例。濾波器為5階的Chebyshev濾波器,截止頻率是70MHz。Spa.wsx2. 在左下Workspace Tree方塊中的Designs上按滑鼠右鍵,Add→Analyses→Add Linear Analysis; 設定參數 Stat frequency: 1 MHz,Stop Frequency: 500MHz,按OK確定。此時Workspace Tree方塊 中的Design下多出兩個目錄: linear1(SCH1)與Linear1_Data。8
GENESYS 操作範例三:S參數模擬分析(續)3. 在Workspace Tree方塊中的Linear1_Data上按滑鼠左鍵兩下開啟Linear1_Data檔。 在Variable方塊中選擇 S,按右鍵選擇Graph→Rectangular Graph,開啟S參數分析圖。按兩下由S[1,2]可以看出此範例為截止頻率為70MHz的低通濾波器,低通區穿透率有起伏。9
GENESYS 操作範例四:HB模擬分析1.首先開啟一個範例File → Open→ 開啟 BJTamp.wsx。這是一個以BJT電晶體作為放大器的範例,輸入1MHz的交流信號;我們要觀察放大器的輸出信號。BJTamp.wsx2. 在左下Workspace Tree方塊中的Designs上按滑鼠右鍵 ,Add→Analyses→Add Harmonic Analysis。 設定參數 Order: 5,按OK確定。此時Workspace Tree方塊中的Design下多出兩個目錄:HB1(Sch1) 與HB1_Data。10
GENESYS 操作範例四:HB模擬分析(續)3. 在Workspace Tree方塊中的Linear1_Data上按滑鼠左鍵兩下開啟Linear1_Data檔。 在Variable方塊中選擇 S,按右鍵選擇Graph→Rectangular Graph,開啟S參數分析圖。按兩下紅色VPORT[1]為輸入訊號源,藍色VPORT[2]為輸出訊號。在這範例中,輸入1MHz的訊號經過元件輸出1MHz的放大訊號。但因為輸入訊號過大,進入放大器的飽和區,輸出訊號會被截掉一部分訊號。由Harmonic Balance圖可看到輸出訊號有高諧頻波的產生。11
GENESYS 操作範例五:Impedance Match1.首先開啟一個空白檔案File → new→ 按OK。2. 在Workspace Tree 的Designs按滑鼠右鍵,Add→Syntheses→Add Impedance Match 。 此時會跳出一個子視窗,要求輸入電路的名稱,按OK鍵。Synthesize是一個很有用的電路合成軟體,可節省許多設計時間。這個範例提供了阻抗匹配的合成環境。3.在Workspace區如下圖,分別是未經匹配的設計電路與阻抗匹配環境目錄。在Designs下的Sch1放 入設計,在此,我們簡單放入一個R=20Ω的電阻。阻抗匹配的合成環境預匹配的電路小小秘技˙滑鼠由左而右,與由右而左決定元件方向˙r +滑鼠移動:建立電阻˙c+滑鼠移動:建立電容˙滑鼠滾軸:拉近 or 拉遠˙Ctrl + c:複製˙Ctrl + v:貼上 12
GENESYS 操作範例五:Impedance Match (續)4. 在匹配參數設定視窗Match Properties中設定參數。 在Sections欄中加入設計的電路,按Add Device鍵,Type選擇Design,Design選擇Sch1。匹配的方法是加上預設的LCπ型電路,經過計算後得到最佳的感值容值,使整體電磁波反射最小。5. 按下Calculate鍵,GENESYS就可以合成出匹配電路的電感與電容配置與S參數值。13
GENESYS 操作範例六:Tuning分析1.首先開啟一個範例File → Open→ 開啟 BJTampTran.wsx。這是一個以BJT電晶體作為放大器的範例,輸入信號為1MHz的交流信號;我們要調整偏壓大小,觀察放大器的輸出信號。BJTampTran.wsx2. 在Schematic中選擇想要tuning的元件。譬如,我們要tune直流偏壓中的一個電阻,如下圖,可在 R3按滑鼠右鍵兩下,跳出設定參數視窗,勾選Tune選項,按確定。 此時Schematic中的R3變為綠 色,表示R3為可tune的參數;在左方的Tune Window也可以看到新增一個R3變數和R3的值。勾選Tune選項按兩次滑鼠右鍵 14
GENESYS 操作範例六:Tuning分析(續)3. 在Tune Window改變R3的電阻值,可以直接輸入數值或按視窗中的上下鍵漸增減。 圖表中可即時看到輸出的變化。調整電阻4.可以設定某個參數為參考值,例如R3的電阻值輸入30並在上方空白列輸入檔名,按右方圖示存 檔,如下圖。顯示出參考值接受Tune參數輸入檔名 R30存檔紅色VPORT[1]為輸入訊號源,藍色VPORT[2]為輸出訊號,藍色虛線為參考值。藉由改變R3的值及檢測藍色虛線輸出參考,即可找到適合的電阻值。15
GENESYS 操作範例七:Sweep分析1.首先開啟一個範例File → Open→ 開啟 BJTampTran.wsx。這是一個以BJT電晶體作為放大器的範例,輸入信號為1MHz的交流信號;我們要調整偏壓大小,觀察放大器的輸出信號。BJTampTran.wsx2. 在Schematic中選擇想要tuning的元件,例如,我們要Tune直流偏壓的大小,如下圖,可在直流偏 壓源SG1按滑鼠右鍵兩下,跳出設定參數視窗,勾選Tune選項,按確定。 此時架構圖中的直流偏 壓源變為綠色,表示這個直流偏壓源為可tune的參數,左方的Tune Window也可以看到新增 SG1.VDC的變數和它的值。雙按DC偏壓勾選Tune選項 16
GENESYS 操作範例七:Sweep分析(續)3. 在左下角Workspace Tree方塊中的Designs上按滑鼠右鍵,Add→Evaluations→Add Sweep。 選擇掃描的檔案analysis to Sweep→Transient1, 設定掃描的參數parameter to Sweep→Design\\Amp\\SG1.VDC, Start: 5(V),Stop: 20(V),選擇linear: Step Size(V): 5 每5V掃描一次,按Calculate Now。選擇Sweep的檔案 選擇Sweep的參數4. 計算完成後,Workspace Tree方塊中的Designs下會多出兩個目錄:Sweep1(SG1.VDC:Transient)與 Sweep1_Data。在Workspace Tree方塊中的Sweep1_Data上按滑鼠左鍵兩下開啟Sweep1_Data檔, 在Variable方塊中選擇 VPORT,按右鍵選擇Graph→Rectangular Graph,開啟掃描結果。按二下紅色VPORT[1]為輸入訊號源,藍色VPORT[2]為輸出訊號,直流偏壓分別為5V、10V、15V、20V,用Sweep可一次觀察多個偏壓與放大的關係。17
GENESYS 操作範例八:Synthesize a Filter1. 首先開啟一個空白檔案。File→new 選擇 synthesize a new design選單中的Passive Filter,按OK鍵。 此時跳出子視窗,要求輸入設計名稱,按OK鍵。Synthesize是一個很有用的電路合成軟體,可節省許多設計時間。2. 在Workspace區出現三個視窗如右圖,在Filter Properties中設定參數。設定截止頻率、階數…….等。選擇濾波器種類、模型…等。電路響應圖參數設定視窗 電路架構圖例如: 選擇Lowpass filter並選用Chebyshev模型,將游標移到Setting上,決定截止頻率及濾波器的階數,參數改變後馬上就可以看到相對的電路設計與響應。18
GENESYS 操作範例八:Synthesize a Filter (續)3. 完成電路合成後,在Filter properties的Summary裡,會列出電路合成設計的各參數值。
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07/2006中文版: 59-5418ZHA