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求一种压控振荡器的设计与仿真方案

求一种压控振荡器的设计与仿真方案

来源:米乐米6    发布时间:2024-03-22 05:51:02
压控振荡器的基础原理是利用外部电压实现对压控振荡频率的可调节,性能参数最重要的包含振荡
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  压控振荡器的基础原理是利用外部电压实现对压控振荡频率的可调节,性能参数最重要的包含振荡

  压控振荡器原理与性能参数:在应用于射频接收机系统的振荡器中,大多数要求振荡器频率是“可调的”,也就是其在输出频率是一个控制输入的函数,这个控制输入通常是电压(虽然电流控制源也是可行的,但由于电流控制下高Q值存储元件的可变性,使得电流控制振荡器没用大范围的应用于射频接收系统中)。一个理想的压控振荡器其输出频率是其输入电压的线性函数。压控振荡器性能参数如下所述:(1)中心频率;(2)调节范围;(3)调节线)输出振幅:能达到大的输出振荡幅度是再好不过的,这样使输出波形对噪声不敏感;幅度的增加能够最终靠牺牲功耗、电源电压甚至是调节范围得到的;(5)功耗:与其他模拟电路一样,振荡器受速度、功耗和噪声的限制。振荡器典型的功率消耗在1~10mV之间;(6)电源与共模抑制;(7)输出信号的纯度:即使有恒定的控制电压,压控振荡器的输出波形也不具完美的周期性。振荡器中元器件的电子噪声和电源噪声使输出相位与频率含有噪声。这些影响被量化成“信号抖动”和“相位噪声”;

  相位噪声:相位噪声作为压控振荡器最关键的参数之一,在设计时应慎重研究及优化,使得其相位噪声达到较高的标准。随着射频电路的发展,已经有很多相位噪声模型产生,但是相位噪声的优化仍然是艰巨的任务。例如:改善振荡器的Q值。尽管以上定性分析的是理想振荡器的噪声情况,但是这些结果同样适合实际的振荡器:在功耗一定的情况下,较高Q值的振荡器有利于改善其噪声性能;在给定噪声性能的情况下,较高Q值的振荡器能够降低其功耗。

  一、偏置电路仿线、新建工程“vco_lab”和原理图“bias”,还是利用之前的三极管包进行仿真。

  ulation-DC”、优化控制器“Optim/stat/Yield/DOE”和两个目标控件“goal”,并进行设置。优化控制器的设置如下:

  模型丁建筑(这个是链接,可以找找)这一篇文章,因为没下到变容二极管的模型,只能自己建,不过这个是用在SPICE这个软件上的,但是好在参数可以借鉴。

  可变电容器是压控振荡器中重要的元件之一,在进行压控振荡器电路设计之前,需要对可变电容器的电压——电容(VC)特性进行仿线、新建一个“barator”原理。参考RF VCO的变容二极管模型丁建筑(这个是链接,可以找找)中的参数进行设置。

  完成偏置电路和可变电容与电压特性曲线仿真后,就能够直接进行压控振荡器的仿真设计了。压控振荡器的仿要包括功能仿真和噪声仿真两个方面。

  压控振荡器功能仿线、新建“vco”的原理图,把“bias”和“varator”复制到“vco”原理图中,并做修改,得到的电路图如下所示:

  3、完成设置后,进行仿真,显示vout在时域上的波形,并标记m1和m2。

  能够正常的看到谐振频率在1.527GHz,可以将振荡器的频率设置为1.5GHz输出。

  对压控振荡器相位噪声仿线、新建一个“vco_phasenoise”原理图,把“vco”里的原理图拷贝到“vco_phasenoise”中,对其进行修改。

  5、完成后,进行仿真。可以看到输出信号的功率为7.967dBm,二次谐波抑制大约80db,信号纯度良好。

  从图能够准确的看出,在频率偏移基波频率100kHz时达到-173.614dBc,满足要求。

  可以看到在频率偏移100kHz处,相位噪声为-105.2dBc,满足-100dB的设计要求。

  到这里,这一节还是比较顺利的,主要因寻找到了一个模型,直接往里面填数据,后面仿线G,其他的都很顺利。在压控振荡器设计中,可变电容的选取最重要。在可调电压范围内,可变电容器所能体现的电容值决定了振荡器能否工作在需要的频率上,因此在压控振荡器设计中可变电容器电压-电容曲线的仿真很重要,也是第一步需要完成的工作。此外,对三极管偏置的设计也决定了振荡器起振的门槛。在设计时,相位噪声决定了压控振荡器的噪声性能和应用场景,在设计时应多次仿真,确定影响相位噪声的因素,来优化,以满足设计目标。