PSS and PNoise

本文介绍了周期稳态(PSS)分析,用于模拟非线性电路的周期性稳定状态,适用于振荡器和受驱动的电路。PSS包含两个阶段:初始瞬态和求解周期稳态。另一方面,PNoise分析考虑了频率转换效应,适用于预测混频器和开关电容滤波器等电路的噪声行为。PNoise分析有两种类型:时间平均噪声和抖动采样噪声。

1. PSS: periodic steady-state

Using Harmonic balance (in the frequency domain): 1)simulating weak non-linear circuits; 2) handling frequency dependent components

or shooting (in the time domain): highly non-linear circuits with sharply rising and falling signals;

Determining the periodic oeperating point for the circuit, which can be later used for PAC, PXF, PNOISE, or PSTB.

1.1 Application

Autonomous circuit: like OSC (specify a pair of nodes p and n; specify an estimate of teh osc period)

Driven circuit: like amplifiers, filters, and mixers (specify the analysis period or fund freq)

1.2 Two phases

1) Initial transient phase: initialize the circuit

   a. 1st interval: tstart ---> tonset (onset of periodicity, min time for all sources are periodic)

   b. 2nd interval: optional user-specified stabilization interval, length tstab

 

### PSSPNoise 技术概述 #### 周期稳态分析 (PSS) 周期稳态分析(PSS)用于求解电路在稳定状态下的响应。对于非线性和时变系统,此方法特别有用。它能模拟电路在一个完整的周期内达到稳定的运行情况。这种方法可以显著减少传统瞬态分析所需的时间,尤其是在处理高频信号时[^1]。 ```matlab % MATLAB伪代码展示如何设置PSS仿真参数 setup_pss_simulation = @(frequency, options) struct('analysis', 'pss',... 'fundamental_frequency', frequency,... 'options', options); ``` #### 功率噪声分析 (PNoise) 功率噪声分析(PNoise),也称为频域噪声分析,旨在评估电子元件或整个系统的噪声性能。该过程涉及计算由热噪声和其他随机波动引起的电压和电流变化。通过执行PNoise分析,工程师可以获得关于总输出噪声密度以及各组件对整体噪声贡献的信息[^3]。 ```python def setup_pnoise_analysis(frequency_range, input_sources): """ 设置PNoise仿真的函数 参数: frequency_range : list or tuple 频率范围 [start_freq, stop_freq] input_sources : dict 输入源字典 {'source_name': amplitude} 返回: config_dict : dictionary 包含配置项的字典 """ start_freq, stop_freq = frequency_range config_dict = { "analysis": "pnoise", "freq_start": start_freq, "freq_stop": stop_freq, "sources": input_sources } return config_dict ``` #### 实现细节与应用实例 当涉及到具体实现时,在Spectre等专用EDA软件中通常会提供图形界面来简化上述两种类型的设定。然而,了解底层机制仍然至关重要。例如,在进行开关电容器件的设计过程中,利用PSS/PAC/PNoise联合仿真可以帮助识别并量化不同阶段产生的噪声影响[^2]。 此外,针对比较器这类敏感器件,采用特定策略如加入实际工作条件下的时钟频率、施加直流偏置差异等方式来进行更为精确的建模也是常见做法之一。这不仅有助于理解单个晶体管层面的行为模式,还能有效估算输入参考噪声水平,这对于低功耗高精度应用场景尤为重要[^4]。
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