怎样去设计VCO？如何对VCO进行仿真？

3585 VCO 仿真电路

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 负阻振荡的原理是什么？怎样去设计VCO？如何对VCO进行仿真？ 0
2021-6-8 06:27:35　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × HengDu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 heks 该类别下有 16 个回答。邀请回答 ChristineGu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 nhonglan 该类别下有 15 个回答。邀请回答 yonglanzhang 该类别下有 15 个回答。邀请回答 dfasda 该类别下有 15 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 14 个回答。邀请回答 C880U 该类别下有 14 个回答。邀请回答 jhdfvs 该类别下有 14 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 14 个回答。邀请回答 muwersddg 该类别下有 14 个回答。邀请回答杀狼000 该类别下有 14 个回答。邀请回答飞雪9366 该类别下有 13 个回答。邀请回答 billbian 该类别下有 13 个回答。邀请回答 a732538 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hrtuoyu 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 13 个回答。邀请回答 thyysbk 该类别下有 13 个回答。邀请回答凡人wlj 该类别下有 13 个回答。邀请回答 kszdj113 该类别下有 13 个回答。邀请回答举报潘晓明相关推荐 • 怎样去实现免调节VCO？ 863 • Cadence仿真VCO始终不出合理的振荡波形的原因？怎么解决？ 6408 • 请问怎样去设计两种多谐压控振荡器？ 1569 • PA的二次谐波到VCO的通道是怎样的？ 1363 • UHF RFID VCO问题该怎么解决？ 1404 • 关于ADF4351开环VCO相位噪声测试问题 3790 • AD9516-5 Evaluation Board适用的external VCO型号有推荐的吗？ 1265 • PLL VCO Evaluation Software发现鉴相频率无法修改 1783 • 关于VCO电路问题，跪求讲解！！ 4920 • 有谁能解答关于仿真VCO相位噪声的问题吗？ 2054 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 　　压控振荡器（VCO）是锁相环路的重要组成部分。随着电子技术的发展，出现了许多集成的VCO芯片。考虑到高频率稳定度、低相噪的要求，这里采用Agilent公司生产的低噪声晶体管HBFP0450来设计VCO。常用的VCO一般有三种：晶体压控振荡器、LC压控振荡器和RC压控振荡器。对于超高频段的VCO，采用LC振荡器形式;为了提高频率稳定性，采用了克拉泼电路，并进行了相角补偿。　　1 负阻振荡原理　　这里采用负阻方法来设计压控振荡器，负阻振荡原理图如图1所示。　　　　图中，ZIN是晶体管电路的输入阻抗，RIN和XIN分别是输入电阻和电抗;ZL是负载阻抗，RL和XL分别是负载电阻和电抗。　　根据振荡原理，起振条件是：　　RIN+RL＜0 （1）　　振荡的平衡条件是：　　RIN+RL=0 （2）　　XIN+XL=0 （3）　　2 设计与仿真　　2.1 起振与振荡的仿真　　这里用ADS来仿真电路，采用改进型克拉泼电路形式，具体电路如图2所示。选用高增益、低噪声的HBFP0450作为三端器件，它在200MHz工作频率上有20dB的增益，从而保证了较大的振荡幅度。供电电压为5V，通过R1、R2和R3来确定静态工作点，工作电流选定为10mA，Vce为2.5V。　　交流等效电路如图3所示。L1、C4和C5串联可以等效成一个电感，从而满足电容三端振荡器的相位条件。L1、C4、C5、C6、C7构成了谐振回路，振荡频率主要由这五个元件所决定。频率计算公式如下：　　　　　　式中，L1为线圈绕制电感，Q值为39。C为C4、C5、C6和C7串联后的等效电容，由于C4＜从图4（a）的仿真结果可以看出，在200MHz附近，RIN+RL＜0，所以满足起振条件，由于RIN的负阻比较大，所以提供交流能量的能力比较强，故振荡的幅度会比较大，这一点在后面的仿真和测试中可以得到证实。从图4（b）可以看出，当f为200MHz左右时，XIN+XL=0，从而满足相位平衡条件，它决定了振荡的频率。　　　　2.2 相角补偿　　三极管振荡器要满足相位平衡条件：φY+φZ+φF=2nπ（n=0，1，2，3，…）［3～4］，由于φY+φF通常不等于0，所以就要求回路工作于失谐状态，以产生一个谐振回路相角φZ来对φY和φF进行平衡。也就是说，由于电路中有源器件、寄生参量以及阻隔元件等的影响，使得振荡器的实际工作频率严格来讲并不等于回路的固有谐振频率，因此，谐振回路等效阻抗ZP并不会呈现纯阻抗。所以，一般振荡器的振荡回路总是处于微小失谐状态。我们知道，并联谐振回路具有负斜率的相频特性，即δωz/δw＜0，当振荡器工作在回路谐振频率上时，它对频率的稳定性能最佳。而当它工作在失谐状态时，会使得振荡器的频率稳定度与效率都降低。在此，采用相角补偿法来提高压控振荡器的频率稳定度和效率。　　由参考文献可知，在集电极串入一个电感为LC=L/F的补偿元件，就可以实现相角补偿（φZ=0）。其中，L为谐振回路电感值，F为反馈系数，即F=C7/C6。L3和输出回路的C8、C9、L2可以构成等效电感LC，从而进行相角补偿，使得振荡器工作在LC回路的谐振频率上。当输出回路等效为电容时，通过实际测量，在频率214.64859MHz上的稳定度为9.3631e-4;而等效为电感时，在214.26046MHz上的稳定度为4.2278e-4。可见用等效电感进行相角补偿后，稳定度大约提高了一倍。C8、C9和L2同时构成了输出网络，对高次谐波有很好的抑制作用，并使基波输出功率平坦化。　　从图5可以看出，压控振荡器的输出频率范围为175MHz～217MHz，基波（频率为214MHz时）输出功率为7.911dBm，二次谐波为-16.368dBm，可见有效地抑制了谐波分量。在实际应用中，对谐波滤除的要求比较高，可以在输出端接入宽带滤波器，其电路原理图和仿真结果见图6。这样，可以更有效地滤除高次谐波，同时有利于输出匹配，减小负载对输出功率的影响。　　　　　　2.3 相噪分析　　参考文献给出了LC压控振荡器的相位噪声表达式：　　　　式中，fm为频偏，KVCO为VCO控制灵敏度，fo为振荡频率，Q为品质因数，F为晶体管的噪声系数，K为波尔兹曼常数，T为工作温度，Ps为振荡信号功率，fc为闪烁噪声拐角频率，Vm为低频噪声源的总幅度。从式（5）可以看出，选择噪声系数小的放大管、增加谐振回路有载Q值、减小VCO控制灵敏度、提高输出信号功率都可以降低相位噪声。通过减小变容管在谐振回路中的接入系数，可以有效减小VCO控制灵敏度，但是也会导致频率覆盖范围的减小，所以要适当选择接入系数。该VCO输出频率为200MHz时，变容管接入系数为0.63。通过适当调整输出回路的电感和分压电容，可以提高负载阻抗，从而有效地提高输出功率，以达到降低相位噪声的目的。通过软件仿真，在频偏10kHz处的输出相位噪声为-101.3dBc/Hz，在100kHz处的相位噪声为-122.5dBc/Hz 　　3 调试与测量　　在软件仿真的基础上，将元件参数做些细微调整，就可以获得满意的结果。通过测量，可以得到如下性能参数：　　（1）频率范围：175MHz～213MHz 　　（2）调谐灵敏度：7MHz/V 　　（3）电源电压：5V 　　（4）工作电流：10mA 　　（5）控制电压：0～5V 　　（6）输出功率：6～8dBm 　　（7）相位噪声：-95dBc/Hz？kHz，-115dBc/Hz？kHz 　　从图（7）的测量结果可以看出，频率范围、输出功率和相位噪声等指标与软件仿真结果一致。　　根据负阻原理，利用ADS仿真可以快速地设计出高稳定度、低相噪的超高频段VCO。这种方法简单、便捷，由于元件具有误差，仿真之后做些细微调整就可以得到满意的效果。用三极管制作VCO，易于调试、成本低。该方法也适用于其它频段。

2021-6-8 15:17:06 评论举报王颖