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ADS版图导入、编辑、仿真简明教程

ADS版图导入、编辑、仿真简明教程
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版图导入、编辑、仿真简明教程

安捷伦科技EEsof EDA 应用工程师谢成诚

Cheng-cheng_xie@https://www.doczj.com/doc/269823956.html,

2009-10-27

本教程主要对象为Layout工程师及数字信号处理工程师。在已有版图的情况下,在ADS中通过电磁场仿真,得到信号通路的S参数。默认对象已经参加过安捷伦ADS基础培训。本教程使用软件版本为ADS2009。

在Layout界面下,选择File/Import,导入文件类型选择ADS2006A Gerber Viewer:

点击OK后,会出现Gerber Viewer界面。在打开文件界面下,选择所有需要导入的Gerber层:

点击Layer进行查看。确定Gerber文件从顶层到底层输入。如果输入顺序有误,将Gerber文件命名为L1、L2等,便于Gerber Viewer识别。

下面给出了Cadence、Mentor生成的Gerber文件导入后的情况,可见其具体的层定义并不完全相同。Cadence生成的Gerber文件每一层由几个部分组成。

不论是以上哪种格式的Gerber文件,只要顺序正确,在Layout界面中都可

以被正确识别而无须重新进行层映射。

在Gerber Viewer中选择Tools/Gerber Union,将Gerber文件转化为ADS可以直接识别的EGS格式。

只需要更改适当的输出文件名及路径,其余选项保持默认设置。

再在Layout界面下选择File/Import,指定文件格式为EGS Archive Format,并给定文件位置。

现在可以在Layout界面中观察每一层。在Options/Layer选项下可以查看层对应关系:

使用过孔导入Designkit,可以将对应过孔快速导入。在安装Drill_Import designkit后,Layout界面会出现一个新菜单Drill Import。

选择相对应的文件格式,并进行设定。特别要注意正确设定数字位数。

现在,找出需要进行分析的线路,删除无关的走线等。

使用两个有效命令可以帮助我们快速进行编辑:Crop及Chop。在选中所有物体后,使用Crop可以保留选择的部分;而Chop与之相反,为删掉选中的部分。

可以得到需要分析的信号线。建议将其另存为一个名字。如下路径为从高速接头到芯片的走线。

还需要对基片叠层情况进行设置。选择Momentum/Substrate/Create/Modify,

首先设置基片情况。要对每一层进行命名,并制定其厚度、介电常数及损耗。需要注意的是,基片的第一层和最后一层应该是空气(FreeSpace)。

叠层设置好以后,进行覆铜的设置。最好设置金属层的延伸情况,并指定其厚度。对于差分信号线的仿真,金属厚度对差分阻抗的影响非常大。

利用EMDS/3D EM Preview可以观察走线的三维情况,包括过孔、反过孔等。

如果将整个电路进行电磁场仿真,需要较长的仿真时间。观察走线可以发现,除了在输入、输出端存在焊盘、过孔之外,较长的差分线走线不存在换层情况,即差分线都集中在第三层。则可以将整个走线分割成三个部分:输入、差分线、输出。输入、输出考虑所有层的效应,而差分线仅需要考虑上下两层地/电源层。最后在原理图中将三个部分级联起来得到总的效应。通过这样的设置可以节约大量的仿真资源及时间。

使用Crop命令,截取输入端,命名为cut_input。

设置当前层为_1,在焊盘边缘及差分线末端加上端口。在两个输入端口的旁边焊盘上还需要再加上两个端口,并制定为端口1,2的参考地。此项在

Momentum/Ports/Editor中进行设置。

使用3D EM Preview可以更深入了解参考地的含义。如图箭头所指,可以理解为箭头尾部对应端口的负极,箭头头部对应端口的正极。类似于我们的同轴线内导体和中间的焊盘相连,外导体焊在旁边和地平面相连的焊盘上。在此若不正确指定端口的参考地,则参考地为无穷远处大地,这将导致仿真结果错误。

而差分信号对由于旁边存在无限大的地平面,系统能够指定最近的地平面为其参考地平面。

接下来进行仿真网格设置。在Momentum/Mesh/Setup下设置网格属性。由于金属层已设置厚度,可以关闭边缘网格(Edge Mesh),打开侧壁电流(Horizontal side currents),这样可以在保证仿真精度的前提下大大缩短仿真时间。网格剖分频率按需要仿真的最高频率进行设置。

由于仿真对象几乎不存在电磁辐射,可以将Momentum仿真模式由MW(默认状态)更改为RF模式,这也将大大节约仿真时间。

在Momentum/Simulation/S-Parameters下进行仿真设置。选择扫描模式为自适应(Adaptive),系统会自动根据S参数收敛情况选择取点频率及点数;选择仿真频率由直流到8GHz,最大点数为50个,完成后,单击Add to Frequency Plan List 加入到仿真序列中。单击Simulate,开始仿真。

仿真完毕后,选取Momentum/Component/Create/Update来新建一元件,供原理图调用。

同理,对中间段cut_diff_line、输出端cut_output进行设置,生成对应的原件。

新建一原理图,从元件库中分别加入三段电磁场仿真对应元件。

再加入两个端口,更改参考阻抗为100 Ohm:

最后将三个原件连接起来,并加入S参数仿真控制器,设置仿真频率从0至8GHz,步进0.01GHz。

仿真完毕后,在数据显示窗口加入S11及S21。可见,整个网络没有明显谐振,性能良好。

至此,完成了版图的导入、编辑以及原理图和Layout共仿真的工作。

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