Cadence Calculator使用教程：功率相关函数

在本篇文章中，我们将以反相器为例，介绍如何通过Calculator来获得输出功率(Pout)，输入功率(Pin)，总谐波失真(THD)，和直流功率(PDC)的表达式。

反相器如下图所示。其中，直流供电电压为2V，负载电压为30欧姆，输入交流信号幅度为"amp"，频率为"F_c"。方后续便起见，各个元件和net的名称均在图上标注。在完成谐波(HB)仿真后，我们需要打开Calculator进行后续操作。

1. 输出功率与输入功率

输出功率(Pout)与输入功率(Pin)计算表达式完全一致。因此，我们以输出功率为例，演示Caculator的使用。

1.1 电压与电流

【电压表达式】

• 在Function Panel中搜索“vh”，“Analysis Type”选“hb”，“Net name”输入“VOUT”。为考察基波，我们在Harmonic List输入“1”：
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• 点击“Apply”，就能把输出电压送到Buffer中：
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• 再点击红框，就能将电压表达式输出到ADE Outputs中：

vh("hb" "VOUT" 1 ) Eq. 1

【电流表达式】

• 在Function Panel中搜索“ih”，“Terminal name”输入“/LOAD/PLUS”：
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• 与电压操作一致，将电流表达式输出到ADE Outputs中：

ih("hb" "/LOAD/PLUS" 1 ) Eq. 2

1.2 输出功率

• 在Function Panel中搜索“spectralPower”。在“Current Waveform”输入“ih("hb" "/LOAD/PLUS" 1 )”和在“Voltage Waveform”输入“vh("hb" "VOUT" 1 )”
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• 将功率表达式由Buffer输出到ADE Outputs：

spectralPower( ih("hb" "/LOAD/PLUS" 1 ) vh("hb" "VOUT" 1 ) ) Eq. 3

• 将其命名为Pout：
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• 如果要将其转成dBm单位，我们可以用如下表达式：

dBm(Pout)

• 对于输入功率，按照同样的方式进行操作

2. 总谐波失真与直流功率

2.1 总谐波失真

【N次谐波功率】对于“N”次谐波，其谐波功率表达式仅需在Eq. 3的基础上，将“1”替换成“N”：

spectralPower( ih("hb" "/LOAD/PLUS" N ) vh("hb" "VOUT" N ) ) Eq. 4

【THD】 各谐波功率相加，并将其命名为THD：

2.2 直流功率

直流功率对于直流功率，Eq. 4的计算值为实际值的1/2。因此，我们直接用直流电压乘直流电流：

mag(ih("hb" "/DC_SUPPLY/MINUS" 0) * vh("hb" "VDC" 0)) Eq. 5

因为电压和电流相乘结果为复数，需要取其幅值，所以加上了mag( )

3. 仿真结果与总结

3.1 仿真结果

所有仿真结果如下所示

需要注意：负载的电流需要在仿真前保存

3.2 函数总结

• 利用ih和vh查看N次谐波的电流，电压

  ih("hb" "/LOAD/PLUS" N)
 

   vh("hb" "/VOUT" N)
 

• 利用spectralPower查看N次谐波的功率

  spectralPower( ih("hb" "/LOAD/PLUS" N ) vh("hb" "VOUT" N ) )
 

• 查看直流功率

  mag(ih("hb" "/DC_SUPPLY/MINUS" 0) * vh("hb" "VDC" 0))
 

• 将功率转换为dBm

  dBm(Pout)
 

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