【導讀】濾波器的作用是從具有不同頻率成分的信號中，去除具有特定頻率成分的信號，其中LC濾波器是一種無源濾波器
，由電容器
、電感和電阻器組合而成，可濾除某一次或多次諧波。LC濾波器按照功能可分為低通濾波器
、帶通濾波器、高通濾波器、全(quan)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)和(he)帶(dai)阻(zu)濾(lv)波(bo)器(qi)。濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)設(she)計(ji)難(nan)點(dian)包(bao)括(kuo)各(ge)種(zhong)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)和(he)階(jie)數(shu)的(de)選(xuan)擇(ze)，同(tong)時(shi)由(you)於(yu)電(dian)路(lu)器(qi)件(jian)數(shu)量(liang)較(jiao)多(duo)，如(ru)何(he)高(gao)效(xiao)地(di)優(you)化(hua)器(qi)件(jian)
，取(qu)得(de)帶(dai)內(nei)和(he)帶(dai)外(wai)指(zhi)標(biao)的(de)折(zhe)中(zhong)也(ye)是(shi)關(guan)鍵(jian)性(xing)的(de)難(nan)題(ti)。

本文介紹了采用芯和半導體XDS軟件進行LC濾波器的設計優化流程。XDS集成了原理圖和版圖兩個仿真模塊，擁有與之配套的電路仿真引擎和EM電磁場仿真引擎。利用XDS進行LC濾波器電路仿真

，不但能很方便的得出最佳電路設計，也能對LC濾波器電路的容差特性進行分析，幫助用戶進行性能優化和統計分析
，從而提高設計的效率。

LC濾波器設計優化流程

1 原理圖設計

XDS集成了LC濾波器的設計向導：打開Filter Design，選擇濾波器的拓撲結構原理圖
，如圖1所示。在這個模板上，用戶可以設計低通
、高通等多種類型的濾波器。在設置好濾波器的指標和類型後，點擊OK
，可生成Symbol
，其中包含了濾波器用到的LC器件。

圖1 利用Filter Design生成原理圖

2 查看原理圖

選中生成的Symbol
，按Shift+I可進入到下一個層次

，查看這個Symbol中子電路器件的連接關係，如圖2所示。

圖2 濾波器子電路

3 設置器件變量

在原理圖界麵中
，我們對所用到的器件設置變量
，如圖3所示，添加一個Var變量編輯器控件
，分別設置l1
、l2、c1、c2
、c3五個變量
，並對每個變量設定一個初始值
，如圖3所示。

圖3 設置變量及初始值

4 設置變量參數範圍

在對變量進行優化之前，需要在變量管理窗口中分別對變量設置Tuning、Opt
、DOE和Yield的參數範圍，每個器件的變化範圍可以輸入如圖4所示。

圖4 設置各變量優化的參數範圍

5 原理圖調諧

添加Tuning Setup，可以對所設置的變量進行調諧。當變量值發生變化時，仿真結果會實時響應，如圖5所示。

圖5 原理圖Tuning

6 原理圖優化分析

添加Optimization Setup，設定仿真優化變量，並對優化的目標和優化算法進行設置
，如圖６所示。當達到變量收斂的目標時，算法判定為優化過程結束（圖７）
，用戶可以得到達到設計目標的最佳電路設計參數。

圖6 設置優化目標

圖7 優化收斂過程

7 原理圖 DOE 分析

利用DOE仿真，可以用盡可能少的樣本次數分析產品性能和設計參數間的相關性
，發現多個變量對指標的敏感程度。添加DOE Setup，設置仿真的目標和所用的實驗類型，就可得到各變量對結果的影響曲線
，如圖８所示，斜率越大


，表示此變量對係統的敏感度越高。

圖8 DOE結果顯示

8 原理圖容差分析

Yield分析是基於Monte Carlofangfadesuijishiyan，dianluzhongdeqijiancanshubiandongmanzuzhengtaifenbuhuogaosifenbu。shejibianliangzairongchafanweineisuijibianhua
，chanshengbutongdebianliangzuhe，jieheshejizhibiaopanduanchuchenggongheshibaideshiyancishu，congergusuanchuchanpindeshiyanhegelv。tianjiaYield Setup，設定仿真的目標，利用Yield仿真進行電路的合格率分析，從而得到電路的最佳容差設計
，如圖9所示。

圖9 Yield結果顯示

總結

本文介紹了采用芯和半導體XDS軟件來仿真LC濾波器的流程。借助XDS中的Parametric參數化優化、Optimization目標優化、DOE敏感度分析、Yield統計分析
、Tuning實時調諧等優化功能模塊，設計者可以快速實現LC濾波器各器件的優化設計，快速找到物料成本最低並且性能最好的參數組合
，實現係統的最優設計。

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