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使用ADS软件进行电路拓扑优化

Question asked by xindong Employee on May 20, 2019
Latest reply on May 24, 2019 by xindong

问题:在使用ADS软件的优化功能时,一般需要先确定电路的拓扑结构,再设定需要优化的元件参数和取值范围,之后设定优化目标,并开始优化。那么能否在不确定电路拓扑结构的情况下进行电路优化呢?比如说对于一个简单的 PI型网络,已经确定了这个网络的电路性能目标,但是不确定这个PI型网络中的元件是电感还是电容。

 

解决方法:使用理想开关元件切换电容/电感/开路/短路元件,并将开关的状态作为优化参数。如下图所示:

 

 

上图中,使用了S5P_Eqn作为理想开关元件,由上层电路传进来的参数state,经过取整后,进行开关路径选择。

当开关状态值为1时,两个S5P_Eqn中,除了S[1,3]和S[3,1]为1外,其它所有的值都为0,即选择了直通状态;

当开关状态值为2时,两个S5P_Eqn中,除了S[1,5]和S[5,1]为1外,其它所有的值都为0,即选择了开路状态;

当开关状态值为3时,两个S5P_Eqn中,除了S[1,2]和S[2,1]为1外,其它所有的值都为0,即选择了电容元件;

当开关状态值为4时,两个S5P_Eqn中,除了S[1,4]和S[4,1]为1外,其它所有的值都为0,即选择了电感元件。

 

创建子电路,如下所示:

 

使用这样的子电路元件,进行简单的优化测试:

 

 使用上面的开关子电路元件创建一个PI型网络,这个PI型网络的优化目标是图中下部的低通滤波器电路。这个开关子电路元件(TLC_Comp)中除了设定电感和电容的优化范围之外,还设定了开关状态值作为优化变量。对于并联的开关子电路,开关状态的初始值为2 (1为直通,也就是短路元件,不适合)。

 

设定的仿真控制器以及优化元件参数如下:

 

优化的目标是上面电路的S参数和下面电路的S参数的幅度和相位一致:

 

这是开始优化时的页面,误差函数很大:

 

优化结束后:

 

优化变量最终结果:

 

TLC1元件的开关状态取整后为3, 为电容元件,电容值为 15.302 pF

TLC2元件的开关状态取整后为4, 为电感元件,电感值为 2.80 nH

TLC3元件的开关状态取整后为3, 为电容元件,电容值为 15.2955 pF

 

这个结果与目标电路的元件值是一致的:

Outcomes