PDF《用负阻原理设计 高稳定 度VCO》

自动化与仪器仪表 用负阻原理设计高稳定度 V C O 北京清华 大 学微 波 与数 字通 信 国家 重 点实验 室(

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0 0

8 4 ) 彭观 善 冯正 和 陈雅 琴摘要:介 绍 了利 用 负阻原 理、采用改 进型克拉 泼 电路 设计的高稳 定度 L C压 控振 荡器 ( V C O) , 其频 率范围为

1 8

0 MH z ~

2 1

0 MH z .

用ADS进 行 了仿 真,最后 给出了测 量 结果 , 实 际表 明它们 是 一致 的.该电路 采用相角补 偿,提高了频 率稳定度,降低了相 位噪声.该方法设计简单、调试方便、成本低.关键词:负阻VCO克拉泼电路 相位噪声压控振荡器(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[11: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[21[61来设计压控振荡器,负阻振荡原理图如图1所示.图中,Z是晶体 管 电路 的输 入阻抗,尺和分别是输入电阻和电抗 ;

Z 是负载阻抗,尺和分别是负载电阻和电抗 . : : 图1负阻振荡原理图根据振荡原理 [

2 -

3 1 , 起振 条件是:尺+尺L <

0 ( 1) 振荡的平衡 条件是:Ra , + R L =

0 ( 2) + 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 [

1 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R

1、R2和尺3来确定静态工作点,工作电流 选定为10mA, V c e为2.5V. 交流等效电路如图3所 示.L

1 、 C 4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.L

1 、 C

4、 C

5、 C

6、 C 7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:f--―― ( 4)

2 1 T 、 / ￡1

8 0n H C4 R

2 l - 上_R3c2_L上 c

3 一.L2H;

C110~F_1F―lIllI1..L―――_上-―.』『IlOOp F 卜一 = ;

1 8

0 C

6 ― C7一一.pF_图2压控振荡器的仿 真电路图￡3R5 C5 L

1 C4 图3交流等效电路图式中,L1为线 圈绕制 电感 , Q值为39.C为C

4、C

5、 C 6和C7串联 后 的等 效电容,由于C4