前面从K因子开始到研究环路增益，介绍了很多方法。例如Osctest、Middlebrook、Hurst、Tian，查看了返回率和NDF，在设备的跨导端子内部导出了它们，还在设备输入和输出的外部查看了它们——最后查看了驱动点导纳。

图一

         图一是示例电路。解决问题的关键在于导纳在整个系列文章中，始终将导纳矩阵作为某种共同主题(如图二)——例如，Hurst 和 Tian 环路增益是导纳矩阵的显式操作，NDF是导纳矩阵的决定因素。目前遇到的主要问题是在不扰动电路的情况下推导这些导纳——或者没有像必须对零注入那样进行多次模拟。如果查看设计工具，就会发现有一个突出的组件可能很有前途 – 称为S探针(如图四)，可以将其放入电路中并获得双向阻抗。但是最大的问题是，它不是很准确，尤其是当涉及到反馈时。但是涉及到稳定性分析时，是最需要准确性的地方。我将把S探针放在这个非常简单的无源电路的中间，如图五。在低频时，反馈电容开路，电感短路，探头看到两边串联RC组合，如图六。在高频时，电感开路，并且 探头看到一系列总计为0.42 pF的电容器环路，如图七。

图二

图三 

 图四

 图五

图六

 

 图七

 图八

         仿真结果如图八。在数据显示中，我将 S-probe 结果分解为 R 和 C 值，向左看，然后向右看。你可以看到，在低频下，S-probe 看起来相当不错——我们看到串联R和串联C就像我们期待的那样。但是在高频时，这就是反馈开始的地方——它真的崩溃了。它给出负串联电阻，实际上应该为零，同时给出负电容，我们知道总和应该约为 0.42 pF，所以这不适用于稳定性分析。

图九

        图九中下面是 PathWave ADS 2020 中的新 WS 探头。重新仿真，你会注意到在高频时有很大的不同——WS 探头在高频时给出零电阻和串联电容，你会看到这些值恰好增加到 0.42 pF——这与我们的数字相同 仅通过检查电路即可预期。因此，该探头在任何电路中提供双向阻抗，即使在存在反馈的情况下，也不会干扰电路的正常行为。请注意，WS 探头被昵称为“Winslow 探头”。好的是，连同这个探测器，他还提供了使用探测器输出计算我在本视频系列中向您展示的所有指标的方程式。因此，这个对旧探针的看似微小的调整为电路设计师释放了巨大的能量，我将在下一个说明。现在我要回到你应该非常熟悉的放大器反馈电路，我将简单地在晶体管输入/输出节点上添加两个WS探头，如图十。我也将深入到晶体管模型本身，我将在跨导端子周围和内部添加WS探头，如图十一。

图十

图十一

         接下来，在对图十进行S参数仿真。在这里的数据显示中展示的是很多图，如图十二。 这实际上是我们在整个视频系列中在一组图上讨论的每一个稳定性指标。我已经覆盖了这个 WS-Probe 模拟的处理输出，这些是红色虚线，在我们在之前的视频中精心推导出的结果之上 - 那些是蓝色的。你可以看到 结果完美匹配。因此，您可以使用 WS-probe 运行一个简单、轻松的模拟并生成所有这些 - 以及更多。所以，接下来将逐步完成它。

图十二

图十三

        现在从左上角的 K 因子开始，如图十三。通过使用这个方程重建 Y 矩阵从 WS 探针计算了这个。这和终止晶体管输入的两端并计算k因子是一样的。

图十四

        现在讨论Osctest。如图十四，十五。 在探针输出数据上使用一个名为 wsp_loopgain 的方程计算了这个——它也与我们之前的结果相匹配，你可以看到。但是使用 WS-probe 技术，它实际上是 可以模拟多种类型的 Osctest 配置，我在这里使用这四个简单的方程式。配置是：正向 osctest，我刚刚在输入节点展示了这一点。而反向 osctest，我们也可以在输入节点进行， 这只会改变组件的方向，如图十六。我们还可以在输出节点进行正向和反向 osctests。此外，WS -probe 甚至允许您在事后将终端阻抗更改为您想要的任何值。所以，这就是 至少四个独立的 osctest 模拟，仅在其中一个 WS-probe 模拟中。

图十五

 图十六

图十七

         接下来转到 Middlebrook (如图十七)– 这里仅使用这个 wsp_loopgain 方程计算了 WS-Probe 的结果，它在技术上取代了两个模拟(如图十八)——因为请记住，电压和电流注入电路需要多个副本。现在在这个结果中，我们在输入节点上进行了注入，但您也可以在不同的节点上进行注入，例如，您可以在带有探针的输出端进行注入——因此我们将在计数中再添加两个模拟。

图十八

图十九

 

        现在讨论Hurst's循环增益-记得我们将这两个模块分开并分别描述它们-在这种情况下，我们使用两个WS-probes来数学地将电路划分为这两个模块进行分析，我们使用ADS中的wsp_block-calc函数来做到这一点。如图十九。

图二十

        现在讨论Tian 的真实回报率 - 探针当然使用 wsp_loopgain 函数为输入和输出推导出这个，同样它只是一个不同的选项 - 现在从技术上讲，推导 Tian 的真实回报率的基准与 Middlebrook 的相同(如图二十一) - 如果你我对此很聪明——所以为了公平起见，我不打算为这个分数添加任何内容。

图二十一

图二十二

        现在来讨论内部返回差异——我放在设备内部的探针——可以使用一个函数来导出内部返回差异，该函数从WS探针的任意组合生成任意 Y 矩阵——所以，这个 相当于我们之前进入设备内部的4端口模拟(图二十三)，我们添加了高阻抗终端到内部节点并计算S矩阵。

图二十三

         对于 WS-probe 模拟，我仍然打开和关闭源来运行扫描。可以在内部完成也可以在外部完成，只需要使用另一个探测器。因此，我们有外部 NDF 或返回差异——它与内部过程完全相同，只是使用外部探针并用这些探针而不是内部探针生成 Y 矩阵——这也与之前的结果相匹配，如图二十四。最后 讨论驱动点导纳——直接从探头输出项 H0 导出——使用探头，我们可以将其虚拟地应用于电路的输入和输出节点，因此，我们替换了两个辅助发电机模拟。如图二十五、二十六。

图二十四

 图二十五

 图二十六

图二十七

         需要 14 个独立的模拟来匹配一个 WS-probe 模拟——如果电路更复杂，你知道，如果有更多的节点，分数会高得多，如图二十七。接下来讨论大信号案例。因此，到目前为止，我们讨论的所有内容都是小信号——但如果您正在进行稳定性分析，大信号也是一个非常重要的考虑因素。修改工作示例使其成为非线性和大信号——为此，首先将整个电路块扁平化，并将输入终端（它只是一个电阻器）替换为单音源。

图二十八

图二十九

图三十

         接下来，我修改了晶体管模型。为了使其成为非线性模型，我在输入和输出端添加了二极管，它们充当导通电压和拐点电压，从而在那里提供非线性。由于拐点二极管，我不得不回到顶层并为其添加直流偏置。所以现在，在这个新电路上运行谐波平衡仿真，扫描功率，结果显示非线性增益响应与功率的关系，如图三十一。所以，我认为在具有增益压缩的功率水平上分析大信号稳定性是个好主意。

图三十一  

         所以，在大约 Pin = 10 时进行分析，将只运行一个功率点，然后扫描它周围的小信号。 好吧，我们可以针对所有不同的情况这样做，但我只想在这里考虑一个，那就是 Osctest——对于小信号，这真的很容易——记住有一个内置的 组件，我只是把它放在电路中，如图三十二。但对于大信号，我实际上不得不去构建自己的组件来运行分析。如图三十三。这个组件包含单独的单音信号源和将信号引导到环路中的环形器，我将围绕来自另一个源的大信号工作点扫描这个小信号源。并在谐波平衡中做到这一点 ，我必须进去并指定一个小信号扫描，如图三十四，我还去掉了其余的功率扫描，如图三十五，所以我们只打算在一个功率点上分析它——然后我运行了模拟。仿真时间比较长，因为必须对电路进行线性化的操作。

图三十二

图三十三

 图三十四

图三十五

 

         仿真结果如图三十六。因此，现在要计算环路增益，需要进入谐波平衡混合矩阵，因此必须确保为电压指定小信号，而不是大信号，这样做我可以获取输入和输出的 Osctest 组件的电压比，并在此处绘制。

图三十七

         图三十八是典型的大信号test-bench，与小信号测试台相比完全不同，数据处理也不同。现在采用相同的电路，而不是使用 WS-Probes 对其进行分析——我们将在设备外部和设备内部使用上次使用的相同 WS-probe，如图三十九。

图三十八

   

图三十九

        现在回到上层进入谐波平衡控件，然后转到小信号选项卡，如图四十，选中执行稳定性分析——在大信号模拟中激活探针——然后就可以模拟了。采用与之前相同的小信号方程和数据显示，也可以应用到大信号显示上。意味着相同的方程式和曲线图都可以用在大信号和小信号模拟上，因为探头输出完全相同，如图四十一。对于各个测试台本身来说根本不是这样，我们需要完全不同的方程式才能得到结果。如果你看一下这些结果，你会发现它们发生了一点偏移，而我真正在做的是 将大信号 WS-probe 结果与之前的小信号测试台结果进行比较——这样您就可以看到它们是如何发生一点变化的。

图四十

 图四十一

         我甚至没有费心去运行所有这些大型信号测试用例，你知道，对于Middlebrook, Hurst, Tian, NDF,Driving Point，因为，要生成所有这些工作台，需要做很多工作。但是使用WS-Probes很容易做到这一点。所以，这里的最终得分是2个Winslow Probe模拟，一个用于小信号，另一个用于大信号——这些相当于28个独立的大信号和小信号稳定性分析，加上所有的结果处理。如图四十二。

图四十二

         这些只是我在这个视频系列中展示的这些探针还有很多你可以做的事情。这就是使用WS-probe统一稳定性分析的强大之处。最后，我想回到我们开始时的技术网络。我希望您已经看到的是，WS-probe可以解开这个问题，并将这个复杂的蜘蛛网更多地变成设计师的工具箱。下一部分就是演示如何在一些实际的电路示例中使用探针。