利用ADS建立电感以及变压器模型

利用ADS建立电感以及变压器模型，单端、差分，巴伦结构，方形、正八边形，对称、非对称，抽头，圈数、线宽、间距、内外径可调，生成Pcell，可变参数元件。可以指定采用的金属层以及过孔层。缺点是变压器结构比较固定，无法生成任意的初、次级线圈感值。 在电子设计自动化（EDA）领域，Advanced Design System（ADS）是一款强大的射频（RF）、微波及高速数字设计工具。本文将深入探讨如何利用ADS来建立电感和变压器模型，包括单端、差分、巴伦结构等不同配置，以及各种几何形状和参数的调整。 基础的螺旋电感设计涉及几个关键参数：外径D、金属宽度W、相邻线圈之间的间距S、线圈数量N。此外，还需要考虑工艺参数，如基板电阻率、金属选项选择、顶层金属厚度、形成螺旋的金属层等。这些参数会直接影响电感的低频电感（Ls）、低频电阻损失（Rs）、交叉下部引起的寄生电容（Cs）、螺旋与基板之间的电容（Cox）、基板损耗（Rsi）以及基板电容（Csi）。 电感的计算涉及到品质因数（Q）的评估，它是通过虚部和实部阻抗的比值来确定的。对于单端和差分电感，品质因数的计算方式有所不同，同时，还有自谐振频率（Fsr）的计算。2-port到差分1-port的转换也在此过程中起着重要作用，因为它关系到电感在网络分析中的表现。 在ADS环境中，建立电感模型有两种方法：简单途径是使用Coilsys，这是一个内置的工具，能够快速生成Pcell，允许用户调整参数如圈数、线宽等。而复杂的方式是通过使用Advanced Element Language（AEL）宏，这需要编写脚本来实现更复杂的结构和自定义行为。 对于变压器模型，虽然ADS提供了一定的灵活性，但其结构相对固定，可能无法生成任意的初级和次级线圈感值。变压器设计通常需要考虑磁耦合、漏感、互感等因素，而这些在ADS中可能需要通过手动优化或高级表达式和优化工具来实现。 在技术基础方面，了解半导体材料、介电层和导体的特性至关重要。例如，不同的半导体材料会影响电感的性能，而介电层的介电常数会影响寄生电容。导体的选择和布局将决定电阻和电感的数值。 在工作空间组织上，ADS项目通常包含多个库，每个库对应特定的技术，具有固定的层定义和单位。库内有多个单元，每个单元可以包含多种设计视图，如原理图、布局和电磁模型视图。 利用ADS建立电感和变压器模型是一个综合了电路理论、电磁场仿真、工艺参数和高级编程技能的过程。通过深入理解和熟练运用这些知识，设计师能够在射频和微波设计中创建精确且可调的模型，以满足不同应用场景的需求。