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《采用硅雙極型ic簡(jiǎn)化vco設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、采用硅雙極型IC簡(jiǎn)化VCO設(shè)計(jì)?壓控振蕩器（VCO）的頻率隨著作用在其調(diào)諧端口的電壓而改變，在鎖相環(huán)內(nèi)（PLL），VCO為超外差接收機(jī)內(nèi)部的頻率轉(zhuǎn)換提供穩(wěn)定的本振（LO）信號(hào)。VCO還可用于發(fā)送鏈路，將基帶信號(hào)上變頻至射頻（RF）以便通過(guò)電視廣播傳送。?壓控振蕩器（VCO）的頻率隨著作用在其調(diào)諧端口的電壓而改變，在鎖相環(huán)內(nèi)（PLL），VCO為超外差接收機(jī)內(nèi)部的頻率轉(zhuǎn)換提供穩(wěn)定的本振（LO）信號(hào)。VCO還可用于發(fā)送鏈路，將基帶信號(hào)上變頻至射頻（RF）以便通過(guò)電視廣播傳送(圖1)。圖1.典型的超外差接收機(jī)框圖，VCO是PLL的一個(gè)組
2、成部分設(shè)計(jì)考慮進(jìn)行VCO設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮下列重要參數(shù)，其中最需要考慮的是VCO的相位噪聲:·輸出電平，用dBm表示(dB對(duì)應(yīng)與1mW)·輸出諧波電平，用dBc表示(dB對(duì)用于載波功率)·調(diào)諧靈敏度，用Hz/V表示·振蕩頻率的負(fù)載牽引，用Hzp-p表示(對(duì)于給定的負(fù)載，電壓駐波比（VSWR）旋轉(zhuǎn)360°)·頻率推移，用Hz/V表示,在偏置電壓改變的情況下·VCO相位噪聲,用dBc/Hz表示,在給定的頻偏下以下將分別討論各參數(shù)的定義。輸出電平在典型的超外差接收機(jī)中，由于VCO除了驅(qū)動(dòng)混頻器外，還要推動(dòng)PLL頻率合成器的射頻預(yù)分頻器，
3、因此，通常需要一級(jí)緩沖放大，提供負(fù)載隔離、同時(shí)增大負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。輸出諧波電平輸出諧波電平是用來(lái)衡量VCO輸出能量中諧波所占比例，這些諧波電平通常小于-15dBc。振蕩器內(nèi)部有源器件的非線(xiàn)性自限幅是其產(chǎn)生根源。振蕩器需要剩余增益彌補(bǔ)諧振損耗，但過(guò)大的剩余增益將造成更強(qiáng)的限幅，產(chǎn)生的諧波成分也更多。因此，設(shè)計(jì)人員必須在降低諧波電平與保證振蕩器起振所需過(guò)量增益之間折中考慮。調(diào)諧靈敏度調(diào)諧靈敏度是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的指標(biāo)，是所需調(diào)諧頻率范圍與最大調(diào)諧電壓之比，單位為Hz/V。調(diào)諧靈敏度反比于帶載振蕩器槽路的品質(zhì)因子Q。調(diào)諧靈敏度越高，振蕩器的品
4、質(zhì)因子Q應(yīng)該越低。另外一個(gè)重要且必須考慮的因素是在整個(gè)調(diào)諧頻率范圍內(nèi)調(diào)諧靈敏度的變化。如果VCO的調(diào)諧靈敏度在調(diào)諧頻帶內(nèi)有顯著變化，PLL頻率合成器的性能將受到影響。典型的PLL（鎖相環(huán)路）中，增益最高的器件就是VCO，通常具有數(shù)十MHz/V的調(diào)諧靈敏度。如此之高的增益，會(huì)由于調(diào)諧端的噪聲而產(chǎn)生不希望的調(diào)制邊帶，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡量減小調(diào)諧端的噪聲。負(fù)載牽引負(fù)載牽引用來(lái)度量自由振蕩VCO對(duì)輸出端負(fù)載變化的靈敏度。具體測(cè)試需要一個(gè)失配負(fù)載阻抗和長(zhǎng)度可調(diào)的傳輸線(xiàn)。將VCO與失配阻抗連接起來(lái)，通過(guò)調(diào)節(jié)傳輸線(xiàn)長(zhǎng)度使相位角改變360°，測(cè)
5、量頻率變化的峰值范圍。負(fù)載牽引定義為：在給定的負(fù)載電壓駐波比（VSWR）、相位差變化360°時(shí)頻率移動(dòng)的峰-峰值。式1描述了VSWR與負(fù)載阻抗失配的關(guān)系:式1:其中:VSWR=電壓駐波比Γ0=負(fù)載反射系數(shù):入射波與反射波的電壓比（在負(fù)載端）ZL=負(fù)載阻抗Z0=傳輸線(xiàn)特征阻抗采用緩沖放大器是減小VCO對(duì)負(fù)載變化敏感度最常用的手段。頻率推移頻率推移是用來(lái)衡量自由振蕩的VCO對(duì)其偏置電源電壓改變的敏感程度。定義為在給定的范圍內(nèi)改變電源電壓時(shí)，輸出頻率的變化量除以電壓差所得到的商，單位為Hz/V。如果VCO的頻率推移因子介于主調(diào)諧電壓靈
6、敏度的5%~10%之間，就可以認(rèn)為該VCO設(shè)計(jì)得好。MAX2620是頻率推移性能優(yōu)異VCO的典型代表，其調(diào)諧端靈敏度為10.4MHz/V，而頻率推移敏感度僅有71KHz/V，比調(diào)諧端靈敏度低1%。VCO相位噪聲自由振蕩VCO的相位噪聲是噪聲邊帶電平與載波功率電平的相對(duì)值。在典型測(cè)量中，通過(guò)觀察VCO在頻譜分析儀上的輸出，在給定的偏移頻率（相對(duì)于載波頻率）處1Hz帶寬內(nèi)的測(cè)量噪聲電平。通過(guò)測(cè)試不同頻率偏移下的噪聲電平、并在每種情況下適當(dāng)改變IF帶寬的間隔，帶有特殊固件的現(xiàn)代頻譜分析儀器能夠產(chǎn)生一條曲線(xiàn)，用來(lái)表示單邊帶相位噪聲隨頻率
7、偏移的變化。具有較低相位噪聲的振蕩器（如：晶體振蕩器）無(wú)法用頻譜分析儀進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)閷?duì)其LO相位噪聲的限制過(guò)高。例如，惠普公司的8561RF頻譜分析儀,它在100Hz頻點(diǎn)規(guī)定相位噪聲限制為-80dBc/Hz；1kHz時(shí)相位噪聲限制為-97dBc/Hz；在10kHz時(shí)相位噪聲限制為-113dBc；在30kHz時(shí)相位噪聲限制為-113dBc；在100kHz時(shí)相位噪聲限制為-113dBc。而典型的晶體振蕩器在對(duì)應(yīng)的每一頻偏處相位噪聲要低30dB至40dB。對(duì)于如此高品質(zhì)的振蕩器，要想精確測(cè)量相位噪聲需要采用特殊技術(shù)。由一個(gè)關(guān)鍵因素直接
8、影響自由振蕩VCO的相位噪聲，所有這些因素包含在2式中，式2適用于估算振蕩器單邊帶噪聲的公式。式2:其中:L(fM)=單邊帶相位噪聲，用dBc/Hz表示,是相對(duì)于載波頻偏的函數(shù)。fO=輸出頻率，單位HzQL=加載后槽路的Q值(考慮有源負(fù)載和所有寄生參數(shù)后的槽路)
