PSS+Pnoise仿真是很多電路要用到的仿真，今天我們?cè)敿?xì)介紹一下這個(gè)仿真。

連續(xù)時(shí)間電路的noise仿真用noise，因?yàn)檫@些電路有一個(gè)固定的dc工作點(diǎn)；周期性電路用PSS+ pnoise，例如開關(guān)電容電路、振蕩器、PLL等，這些電路的dc點(diǎn)不固定，隨著周期的變化dc點(diǎn)在變，PSS的功能就是進(jìn)行周期穩(wěn)態(tài)分析。

接下來(lái)詳細(xì)介紹一下PSS+Pnoise仿真。

PSS的英文全稱是Periodical Steady-State，周期穩(wěn)態(tài)分析。

在virtuoso ADE L中打開PSS仿真，界面如下所示：

1.首先我們要選擇engine是Shooting還是Harmonic Balance，這里選擇的依據(jù)如下：

• 強(qiáng)烈非線性的電路選擇Shooting，比如分頻器、resonatorless的振蕩器、開關(guān)電容電路等；
• 較弱非線性的電路選擇Harmonic Balance，比如射頻前端的LNA、Mixer、LC OSC和xtal OSC等。

2.Beat Frequency設(shè)置，這里仿真器可以自動(dòng)計(jì)算也可以人為設(shè)置頻率。這個(gè)設(shè)置決定了Shooting階段的仿真時(shí)間，它對(duì)應(yīng)了仿真testbench中所有周期的最小公倍數(shù)。如果testbench中激勵(lì)信號(hào)的頻率沒(méi)有整數(shù)倍關(guān)系或者差距特別大，比如一個(gè)是1G，另一個(gè)是1.1G，那么它倆的Beat Frequency是100M,那么1G信號(hào)pss shooting需要跑10個(gè)周期，1.1G需要跑11個(gè)周期。一般情況下，需要避免這種設(shè)置，因?yàn)闀?huì)很費(fèi)時(shí)間。如果是這種情況，建議使用hb analysis。如果是oscillator仿真，Beat Frequency應(yīng)當(dāng)設(shè)置成一個(gè)估計(jì)的頻率，該頻率設(shè)置范圍可以在實(shí)際震蕩頻率的0.5-1.5倍之間，可以先跑一個(gè)tran仿真估算一下頻率是多少。

3.Number of harmonic設(shè)置，即諧波個(gè)數(shù)設(shè)置，該數(shù)值不會(huì)影響PSS shooting的精度，在Pnoise等小信號(hào)計(jì)算時(shí)也會(huì)有影響。如果懷疑仿真結(jié)果，可以適當(dāng)增加諧波數(shù)，隨著諧波數(shù)的增加，仿真結(jié)果趨向于恒定值。Number of harmonics不要過(guò)大，否則會(huì)影響仿真速度，使得仿真很慢。大多數(shù)電路設(shè)置為15已足夠。

4.Accuracy Defaults即仿真精度設(shè)置，個(gè)人偏好是設(shè)置為最高conservative，高精度意味著真實(shí)，最貼近實(shí)際，但是不同電路需要注意積分算法的設(shè)置，比如OSC仿真最好用traponly算法，但是conservative默認(rèn)為gear2only算法，這個(gè)需要注意一下，有必要的時(shí)候人為改過(guò)來(lái)。

5.Transient-Aided Options，即跑PSS仿真的之前tran仿真的設(shè)置，有3個(gè)選項(xiàng)：

• Run Transient=Yes，跑PSS之前先進(jìn)行一個(gè)tran仿真，對(duì)應(yīng)的Stop Time設(shè)置成電路穩(wěn)定時(shí)需要的時(shí)間，如果不設(shè)置默認(rèn) Stop Time=0，一般需要先跑個(gè)tran看電路大概在多長(zhǎng)時(shí)間可以settle下來(lái)；
• Run Transient=no, PSS之前不跑Tran；
• Run Transiet=Decide automaticaly，仿真器會(huì)自動(dòng)設(shè)定一個(gè)穩(wěn)定時(shí)間，默認(rèn)是50個(gè)周期。

我自己的話就習(xí)慣用Yes，跑PSS之前先跑個(gè)tran，這樣也可以查看tran波形，有利于debug。

6.如果進(jìn)行參數(shù)掃描，可以在Dynamic parameter中進(jìn)行設(shè)置，如果仿真OSC，那么要在oscillator中將振蕩器的輸出和地電平名字填上，如下圖：

到此為止，PSS設(shè)置已完成。

接下來(lái)設(shè)置Pnoise仿真，界面如下，其中PSS Beat Frequency是PSS設(shè)置中的頻率，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別。

1.Output Frequency Sweep Range是在Beat Frequency的偏移頻率，一般設(shè)置為從1或者0.1開始到一半的Beat Frequency。其中，Sweep Type一般設(shè)置為relative，算法采用對(duì)數(shù)logarithmic。最大邊帶一般就用默認(rèn)值就可以了。
2.output如果是電壓輸出就選電壓，如果是電流輸出就選probe。
3.Noise Type有2個(gè)選項(xiàng)（IC617以后的版本是這樣，617以前的版本是3個(gè)選項(xiàng)），分別是timeaverage和jitter。

• timeaverage：指的是一個(gè)周期內(nèi)噪聲的平均值。
  

其中，AM表示幅度噪聲，PM表示相位噪聲。在Contribution Type可以選擇你自己關(guān)心的種類，或者所有都選上ALL，方便查看。

其中，選中Noise Separation有助于在結(jié)果中查看噪聲貢獻(xiàn)，對(duì)電路進(jìn)行噪聲優(yōu)化。

• sampled（Jitter）：此模式下有3個(gè)Time Event子分類，分別是Edge Crossing、Edge Delay和Sampled Phase，下面分別介紹一下。
  
• Edge Crossing：邊沿過(guò)零分析。其中trigger設(shè)置為觸發(fā)時(shí)鐘的信息，比如CLK，Edge Direction可以在上升沿rise或者下降fall沿觸發(fā)，看電路的設(shè)計(jì)。

（1）Trigger:

新版本允許trigger和measurement信號(hào)不同，比如可以將trigger信號(hào)設(shè)置一個(gè)理想的信號(hào)，measurement信號(hào)設(shè)置成電路當(dāng)中的需要測(cè)試的信號(hào)。

圖中的測(cè)量發(fā)生在trigger信號(hào)第一個(gè)rise edge cross 閾值0.5V、再延時(shí)9.5ns的時(shí)刻。

（2）Sleep Time

trigger信號(hào)cross閾值后的延遲時(shí)間，假如trigger的時(shí)刻是1ns, sleeptime是9.5ns，那么jitter measurement是在10.5ns時(shí)進(jìn)行。

仿真完以后查看結(jié)果，在ADE L中的Direct Plot-->Main Form選擇PSS或Pnoise，如下圖，我們可以選擇查看jitter的類型，對(duì)于振蕩器來(lái)說(shuō)，一般查看Jc比較多。選擇好以后點(diǎn)擊plot即可。

• Edge Delay：邊沿延遲分析：Edge Delay的用法與Edge Crossing設(shè)置類似，通過(guò)它可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào)的delay。如果trigger和measure信號(hào)相同且edge number一樣，但rise direction不同，可以得到duty cycle jitter。

這里主要是看designer主要關(guān)注什么指標(biāo)，如果是關(guān)注dutycycle，那么選擇Edge Delay比較合適。

• Sampled Phase：采樣的相位分析。Sampled phase是可以用來(lái)測(cè)量固定時(shí)刻點(diǎn)的jitter，Samples Per Period是用來(lái)指定每周期測(cè)量多少個(gè)時(shí)刻點(diǎn)，Initial Sample Phase是用來(lái)指定第一個(gè)Sample的時(shí)刻。Add Specific Points用來(lái)指定特別關(guān)注的時(shí)刻點(diǎn)。
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大家可以看到，Noise Type后面有個(gè)Sample Ratio選項(xiàng)，什么意思呢？

該選項(xiàng)主要用在有倍頻器的電路中，以下圖為例：

用PSS對(duì)該電路進(jìn)行分析時(shí)，beat frequency需要設(shè)置成fin/8.如果是測(cè)量div8輸出端的jitter，sample ratio設(shè)置成1，如上圖所示。

到這里為止，PSS+Pnoise的設(shè)置就介紹完了，設(shè)置好就可以進(jìn)行仿真了。針對(duì)不同的電路，不同的需求，設(shè)置可能會(huì)有所不同，但是原理都是大差不差的。