VCO 压控振荡器
压控振荡器的定义控振荡器工作原理及应用
压控振荡器的定义控振荡器工作原理及应用压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）是一种电子振荡器，它的振荡频率可以通过外部施加的电压进行控制。
VCO在电子设备中广泛应用于频率合成器、频率调制器、时钟源等领域。
VCO的工作原理如下：VCO的核心组件是一个电压控制的振荡电路，通常包含一个可变电容器或电感和运放或其他放大器。
这个电路根据控制电压的变化而变化，进而产生不同频率的输出信号。
最常见的VCO实现方式是利用电容变化来改变振荡频率。
当一个电压施加在可变电容上时，电容的值会发生变化，从而导致振荡频率的变化。
这种方式可以通过改变电压控制电容器的工作点来实现。
另一种实现方式是利用电感。
当电流通过电感时，会产生磁场，磁场的变化又导致电感的电流变化。
通过改变控制电压，可以改变电感上的电流，从而改变振荡频率。
VCO的应用非常广泛，在通信领域中，VCO经常用于频率合成器。
频率合成器通过将一个基准频率乘以一个整数倍数来产生期望的输出频率。
VCO作为频率合成器的核心部件，可以根据控制电压的变化实现多样化的输出频率。
VCO也常用于频率调制器中。
在调制过程中，VCO的频率会根据调制信号的变化而相应地发生调制。
这样一来，VCO可以将调制信号的信息嵌入到振荡信号中。
此外，VCO还被广泛应用于时钟源。
时钟源是计算机系统、通信系统、音频系统等电子设备中不可或缺的组成部分。
VCO可以根据控制电压的变化来调整时钟源的频率，从而满足不同系统的要求。
总结起来，VCO是一种通过控制电压来调整振荡频率的电子振荡器。
它通过改变电容或电感的工作状态，实现对振荡频率的调节。
VCO在频率合成器、频率调制器、时钟源等方面都起到重要作用，是现代电子设备中不可或缺的关键组件之一。
压控振荡器
压控振荡器一.基本原理信号的频率取决于输入信号电压的大小，因此称为“压控振荡器”。
其它影响压控振荡器输出信号的参数还VCO（Voltage ControlledOscillator）（压控振荡器）是指输出信号的频率随着输入信号幅度的变化而发生相应变化的设备，它的工作原理可以通过公式（5-1）来描述。
(5-1）其中，u(t)表示输入信号，y(t)表示输出信号。
由于输入信号的频率取决与输入信号的电压的变化，因此称为“压控振荡器”。
其他影响压控振荡器输出信号的参数还有信号的幅度Ac ，振荡频率fc，输入信号灵敏度kc，以及初始相位。
压控振荡器的特性用输出角频率ω0与输入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表示。
图中,uc为零时的角频率ω0,0称为自由振荡角频率；曲线在ω0,0处的斜率K0称为控制灵敏度。
使振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。
在通信或测量仪器中，输入控制电压是欲传输或欲测量的信号（调制信号）。
人们通常把压控振荡器称为调频器，用以产生调频信号。
在自动频率控制环路和锁相环环路中，输入控制电压是误差信号电压，压控振荡器是环路中的一个受控部件。
压控振荡器的类型有LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。
对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。
晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄，RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽，LC 压控振荡器居二者之间。
在MATLAB中压控振荡器有两种：离散时间压控振荡器和连续时间压控振荡器，这两种压控振荡器的差别在于，前者对输入信号采用离散方式进行积分，而后者则采用连续积分。
本书主要讨论连续时间压控振荡器。
为了理解压控振荡器输出信号的频率与输入信号幅度之间的关系，对公式（5-1）进行变换，取输出信号的相角Δ为对输出信号的相角Δ求微分，得到输出信号的角频率ω和频率f分别为：ω=2πf c+2πk c u(t) (5-3）(5-4）从式(5-4)中可以清楚地看到，压控振荡器输出信号的频率f与输入信号幅度u(t)成正比。
压控振荡器
压控振荡器压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）是一种电路，可以根据输入电压的变化而生成相应频率的信号。
VCO广泛应用于通信系统、雷达、无线电发射器等领域，是现代电子设备中不可或缺的组成部分。
方案一：基于电感-电容（LC）谐振电路的压控振荡器设计1.电路原理在LC谐振电路中，电感和电容的组合能够形成一个谐振回路。
当LC 电路中的电感和电容数值合适时，谐振电路会产生一个稳定的频率。
我们可以通过改变电容的值来改变谐振频率，从而实现压控振荡。
可将VCO分为两大模块，即振荡器电路和调谐电路。
振荡器电路：包括LC电路、放大器和反馈网络。
LC电路是谐振结构的核心，放大器用于提供振荡电路的增益，反馈网络将部分振荡输出信号输入到放大器的输入端。
2.电路实现首先，需要确定振荡器的工作频率范围和中心频率。
选择合适的电感和电容数值，使得振荡器在预期频率范围内正常工作。
接下来，设计放大器的增益和反馈网络的增益，以保证正反馈的存在，使振荡器能够自持振荡。
3.压控调谐（VCT）技术压控振荡器要能够实现频率的可调，需要采用压控调谐（Voltage Control Tuning，简称VCT）技术。
常见的VCT技术包括改变电容值、改变电感值和改变电源电压。
在本方案中，我们采用改变电容值的方法来实现压控调谐。
4.控制电路为了实现对电容值的控制，需要设计一个控制电路。
控制电路可以根据输入的电压信号来改变电容值，从而实现对振荡器频率的调节。
控制电路通常由一个比较器和一个电压-电容转换电路组成。
比较器将输入信号与参考电压进行比较，输出响应的电平控制电容值的改变。
5.特性和性能压控振荡器的性能指标包括频率稳定度、调谐范围、调谐灵敏度、输出功率等。
频率稳定度是指振荡器频率的稳定性，调谐范围是指振荡器的工作频率范围，调谐灵敏度是指输入电压变化与频率变化的关系，输出功率是指输出信号的幅值。
总结方案一是基于LC谐振电路的压控振荡器设计。
ring vco的结构
ring vco的结构【引言】随着电子技术的不断发展，各种振荡器应运而生。
其中，RING VCO（环形电压控制振荡器）凭借其优异的性能在电子领域受到了广泛关注。
本文将详细介绍RING VCO的结构、原理与应用，并与其他振荡器进行比较，以帮助大家更好地理解和使用这一重要元件。
【RING VCO的结构概述】RING VCO，即环形电压控制振荡器，是一种基于环形振荡电路的电压控制振荡器。
它的核心部分是一个环形谐振器，由多个晶体管、电容和电阻组成。
环形谐振器的输入端连接到一个电压控制模块，该模块通过调整控制电压来改变谐振器的频率。
【RING VCO的原理与应用】RING VCO的工作原理是通过电压控制模块调整晶体管的电流，从而改变谐振器的谐振频率。
当控制电压发生变化时，晶体管的电流也随之变化，进而导致谐振器的频率发生变化。
这种结构使得RING VCO具有很好的频率控制性能和线性度。
在实际应用中，RING VCO广泛应用于通信、广播、导航等领域。
例如，在无线通信系统中，RING VCO可以作为本地振荡器，为载波发生器提供稳定的频率信号。
此外，RING VCO还适用于频率合成、频率division、相位锁定等场景。
【与其他振荡器的比较】与其他类型的振荡器相比，RING VCO具有以下优势：1.线性度好：RING VCO的频率与控制电压之间具有较好的线性关系，有利于实现精确的频率控制。
2.频率稳定性高：由于采用了环形谐振器，RING VCO具有较高的谐振稳定性，抗干扰能力强。
3.输出功率高：RING VCO的输出功率较高，有利于减少信号传输过程中的损耗。
4.体积小、重量轻：与其他振荡器相比，RING VCO具有较小的体积和重量，有利于电子设备的集成和轻量化。
【总结】RING VCO作为一种重要的振荡器，凭借其优异的性能在电子领域得到了广泛的应用。
了解其结构、原理和应用，有助于我们更好地选择和使用合适的振荡器，为各类电子设备提供稳定的频率信号。
vco工作原理
vco工作原理小伙伴们！今天咱们来唠唠这个超有趣的VCO，也就是压控振荡器。
你可以把VCO想象成一个超级有个性的小音乐家。
它呀，有一个特别的本事，就是根据输入的电压来改变自己发出的“音符”，也就是频率。
这就好像这个小音乐家特别听电压这个指挥家的话，电压怎么指挥，它就怎么演奏。
从它的内部构造来说呢，它有一些关键的组成部分。
就像一个乐队有各种乐器一样，VCO里有像电容、电感这些元件。
电容和电感就像是这个小音乐家的声带或者琴弦，它们之间相互作用。
当电压这个指挥家改变了指挥的力度，也就是电压的值发生变化的时候，电容和电感之间的配合就会发生改变。
这就好比是琴弦被调紧或者调松了，发出的声音频率也就跟着变了。
比如说，当输入的电压升高的时候，这个小音乐家就像是被打了一针兴奋剂，它会加快自己的节奏，输出的频率就变高了。
而要是电压降低了呢，它就像有点没力气了，节奏变慢，输出的频率也就跟着降低。
这一过程可神奇了呢！再说说它在实际中的应用。
在咱们的手机里，VCO可是个大忙人。
它就像一个幕后英雄，默默地为手机的通信功能做贡献。
手机要和基站通信，就需要在不同的频率上进行信号的发送和接收。
VCO就负责根据手机内部的控制信号，也就是不同的电压，来产生合适的频率。
如果没有VCO这么听话又能干的小助手，咱们的手机可就没法好好地打电话、上网啦。
在收音机里呢，VCO也起着至关重要的作用。
收音机要接收不同电台的信号，每个电台都有自己特定的频率。
VCO就像一个聪明的小侦探，根据我们调节收音机旋钮所产生的电压变化，快速地调整自己的频率，去找到对应的电台信号。
这就像是它在频率的海洋里，按照电压给的线索，精准地找到目标电台的那片“小岛屿”。
而且啊，VCO还是个很有“创造力”的家伙。
它产生的频率信号还可以被进一步加工和处理，用来做很多其他有趣的事情。
比如说在一些电子设备里，它产生的频率信号可以被用来做时钟信号，就像一个小闹钟一样，给其他的电路元件规定工作的节奏。
CMOS压控振荡器的相位噪声分析与优化技术研究
CMOS压控振荡器的相位噪声分析与优化技术研究CMOS压控振荡器的相位噪声分析与优化技术研究摘要：相位噪声是CMOS压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）设计过程中需要重点考虑的因素之一。
本文针对CMOS压控振荡器的相位噪声进行了深入的分析与研究，并提出了一些优化技术，旨在提高VCO的性能和稳定性。
一、引言CMOS VCO在现代通信和射频电路中具有广泛的应用。
然而，由于器件本身的非线性特性和环境干扰等因素，CMOS VCO常常面临相位噪声问题。
相位噪声会引起信号质量下降、频谱扩展等问题，因此必须进行深入的分析和研究。
二、相位噪声分析相位噪声主要由两个部分组成：1)本振频率偏移所产生的相位噪声，2)本振频率的起伏所产生的相位噪声。
其中，频率偏移是由于振荡器内部非线性特性和环境干扰等原因引起的，而频率起伏则是由于CMOS工艺中的电源噪声和电压不稳定性等因素导致的。
为了准确评估CMOS VCO的相位噪声性能，可以使用较为精确的方法，如相位噪声密度（phase noise density）和相位噪声功率谱密度（phase noise power spectral density）来描述。
通过对VCO的噪声源建模以及相位噪声功率谱密度的计算，可以分析噪声的来源和功率谱特性。
三、相位噪声优化技术研究1)降低振荡功耗。
振荡器功耗对相位噪声性能有很大影响，因此可以通过改进电源管理技术和优化电路结构来降低功耗，从而减小相位噪声。
2)优化电源噪声滤波器。
电源噪声是相位噪声的一个主要源头，通过设计合理的电源噪声滤波器可以减小电源噪声的传导和波及范围。
3)减小晶体振荡器（crystal oscillator）的载波噪声。
晶体振荡器作为VCO的参考频率源，其载波噪声也会对VCO的相位噪声性能产生影响。
因此，可以选择合适的晶体振荡器，或采用频率锁定环（PLL）等技术来减小载波噪声。
压控振荡器原理和应用说明
压控振荡器（VCO）一应用范围用于各种发射机载波源、扩频通讯载波源或作为混频器本振源。
二基本工作原理利用变容管结电容Cj随反向偏置电压VT变化而变化的特点(VT=0V时Cj是最大值，一般变容管VT落在2V-8V压间，Cj呈线性变化，VT在8-10V则一般为非线性变化，如图1所示，VT在10-20V时，非线性十分明显），结合低噪声振荡电路设计制作成为振荡器，当改变变容管的控制电压，振荡器振荡频率随之改变，这样的振荡器称作压控振荡器（VCO）。
压控振荡器的调谐电压VT要针对所要求的产品类别及典型应用环境(例如用户提供调谐要求，在锁相环使用中泵源提供的输出控制电压范围等)来选择或设计，不同的压控振荡器，对调谐电压VT有不同的要求，一般而言，对调谐线性有较高要求者，VT选在1-10V，对宽频带调谐时，VT则多选择1-20V或1-24V。
图1为变容二极管的V－C特性曲线。
(V)T图1变容二极管的V－C特性曲线三压控振荡器的基本参数1 工作频率：规定调谐电压范围内的频率范围称作工作频率，通常单位为“MHz”或“GHz”。
2 输出功率：在工作频段内输出功率标称值，用Po表示。
通常单位为“dBmw”。
3 输出功率平稳度：指在输出振荡频率范围内，功率波动最大值，用△P表示，通常单位为“dBmw”。
4 调谐灵敏度：定义为调谐电压每变化1V时，引起振荡频率的变化量，用MHz/ △VT表示，在线性区，灵敏度最高，在非线性区灵敏度降低。
5 谐波抑制：定义在测试频点，二次谐波抑制=10Log(P基波/P谐波)(dBmw)。
6 推频系数：定义为供电电压每变化1V时，引起的测试频点振荡频率的变化量，用MHz/V表示。
7 相位噪声：可以表述为，由于寄生寄相引起的杂散噪声频谱，在偏移主振f0为fm的带内，各杂散能量的总和按fin平均值+15f0点频谱能量之比，单位为dBC/Hz；相位噪声特点是频谱能量集中在f0附近，因此fm越小，相噪测量值就越大，目前测量相噪选定的fm 有离F0 1KHz 、10KHz 和100KHz 几种，根据产品特性作相应规定。
压控振荡器的电路设计2
1 绪论1.1 压控振荡器原理及发展现状调节可变电阻或可变电容可以改变波形发生电路的振荡频率，要求波形发生电路的振荡频率与控制电压成正比。
这种电路称为压控振荡器，又称为VCO 或u-f 转换电路。
怎样用集成运放构成压控振荡器呢？我们知道积分电路输出电压变化的速率与输入电压的大小成正比，如果积分电容充电使输出电压达到一定程度后，设法使它迅速放电，然后输入电压再给它充电，如此周而复始，产生振荡，其振荡频率与输入电压成正比，即压控振荡器。
其特性用输出角频率0ω与输入控制电压C u 之间的关系曲线(图1.1)来表示。
图中C u 为零时的角频率，（0ω，0）称为自由振荡角频率；曲线在（0ω，0）处的斜率0K 称为控制灵敏度。
使振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。
在通信或测量仪器中，输入控制电压是欲传输或欲测量的信号（调制信号）。
人们通常把压控振荡器称为调频器，用以产生调频信号。
在自动频率控制环路和锁相环环路中，输入控制电压是误差信号电压，压控振荡器是环路中的一个受控部件。
图1.1 压控振荡器的控制特性压控振荡器的类型有LC 压控振荡器、RC 压控振荡器和晶体压控振荡器。
对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。
晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄，RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽，LC压控振荡器居二者之间。
压控振荡器（VCO）是一种振荡频率随外加控制电压变化的振荡器，是频率产生源的关键部件。
频率产生源是大多数电子系统必不可少的组成部分，更是无线通信系统的核心。
在许多现代通信系统中，VCO是可调信号源，用以实现锁相环（PLL）和其他频率合成源电路的快速频率调谐。
VCO已广泛用于手机、卫星通信终端、基站、雷达、导弹制导系统、军事通信系统、数字无线通信、光学多工器、光发射机和其他电子系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
有利于获得更低的相噪声
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
Clapp振荡器的简化模型
与科尔皮兹振荡器看起来很相似
– 要当心寄生谐振
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
哈特莱（Hartley）振荡器
闭环极点终止在左半S-平面 – 产生欠阻尼响应 振荡逐渐消失
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
Gm值取的过大带来的影响
开环谐振 器的极点和 零点
S-平面
闭环阶跃响应
闭环极点 位置的根 轨迹
闭环极点终止在右半S-平面 – 产生不稳定响应 波形不断积累
H.-S. Lee & M.H.Perrott
选择晶体管尺寸以获得足够大的gm1
– 通常选为1/Rp1的两倍，以保证起振
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
计算振荡器的摆幅：最大的正弦振荡
如果我们假定幅度较大，在正弦的峰值和谷值处，Ibias 被完全切换到电路的一侧
H.-S. Lee & M.H.Perrott
功耗守恒导致以上所示的变压器关系（参见第4讲）
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
科尔皮兹振荡器的简化模型
引入谐振 腔损耗
电容变压器的目的
– 降低谐振腔的负载 – 降低源节点的摆幅（对于双极电路很重要）
设定变压器比例以获得最优的噪声性能
H.-S. Lee & M.H.Perrott
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
用放大器的非线性实现幅度控制
输入幅度增加时 – 输入到输出信号基波之间的增益下降 – 产生幅值反馈（稳态时 GmRp=1）
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
基于谐振器的振荡器的单端口表示
有源负 阻产生
器
有源负电阻
顶部偏置的NMOS和PMOS
偏置可选在顶部或底部 可用NMOS、PMOS或同时使用两者来实现跨导
– 在给定功耗情况下，同时使用NMOS和PMOS交叉耦合对可获 得更低的相噪声
参考文献Hajimiriet. al, “Design Issues in CMOS Differential LC
宽带高速数据链路中的VCO设计
来自 宽带发射机
PCB走线
封装 接口
输入
时钟数 据恢复
数据
数据
输入
鉴
相器
环路 滤波器
数据输出
Clk 输出
设计问题：
– 与无线相同，但是： – 噪声性能要求通常更低 – 调节范围通常更窄
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
常见的VCO结构
VCO放大器
MIT OCW
科尔皮兹振荡器设计
设计高Q值的谐振腔 选择偏置电流(Ibias)以获得大的摆幅(避免Gm过度饱和) 选择变压器比例以获得最优的噪声性能
– 经验方法：根据Tom Lee教材，选择N=1/5
选择晶体管尺寸以获得足够大的gm1
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
注意到我们得到一个跨导为负值的二极管连接的器件
– 用负电阻代替 注意：Gm是大信号跨导值
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
负阻振荡器设计
设计高Q值的谐振电路
– 得到的Rp值尽可能大
选择偏置电流(Ibias)以获得大的摆幅(避免Gm过度饱和)
– 我们将紧接着估计摆幅与Ibias的函数关系
Oscillators”, JSSC, May 1999 and Feb, 2000 (pp 286-287)
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
科尔皮兹振荡器
从分立设计中引入。分立设计中优先使用单端方法以 简化设计
– 仅用一个晶体管实现负阻 – 尽管也可以实现差动结构
LC振荡器
环形振荡器
LC振荡器：相噪声低，面积大 环形振荡器：易于集成，相噪声高
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
产生振荡的巴克豪森准则
巴克豪森准则
闭环传输函数
如果满足以下条件，就 可在ωo频率处产生自我 维持的振荡
– 总共为两个条件
在频率ωo处，增益=1 在频率ωο处，相位=n360度(n=0, 1, 2, …) H.-S. Lee & M.H.Perrott
– 警告：在实际中，RLC网络可能产生二次（或者更 多）谐振频率，这将引起所不需的特性 手算分析时，等效并联网络掩盖了这个问题 通过仿真可揭示这个问题
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
VCO示例：负阻振荡器
引入电感和 电容的损耗
这种振荡器结构在目前的CMOS实现中是非常流行的 – 优点： 结构简单 差动实现形式（有利于驱动差动电路） 可实现较好的相噪声性能
石英晶体振荡器 – Q值非常高，非常精确并且振荡频率稳定 限制在低频（<200MHz）
不能集成
ห้องสมุดไป่ตู้
MIT OCW
仔细观察基于谐振器的振荡器
并联谐振电路在谐振时有：
谐振处看起来像个电阻（即为纯实数）
– 相位条件满足 – 通过使GmRp=1，使幅度条件也满足 H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
不同Gm值的影响
开环谐振 器的极点和 零点
S-平面
增大GmRp
闭环极点 位置的根 轨迹
可获得优良的相噪声性能。但是在CMOS应用中，相 对于负阻振荡器，该优点并不明显
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
科尔皮兹振荡器中的电容变压器分析
RL上的电压降被电容分压器降低
– 假定在谐振腔的谐振频率处电容的阻抗比RL小（简化分析） V1与Vout的比值由电容而不是RL确定
MIT OCW
关于环形振荡器的更多信息
由于环形振荡器的相噪声性能相对较差，所以很少用 于RF系统 – 它们经常用在高速数据链路中 – 本讲中，我们的重点是LC振荡器
关于CMOS环形振荡器的一些有用信息
– Maneatiset. al., “Precise Delay Generation Using Coupled Oscillators”, JSSC, Dec 1993 (延迟单元的介绍请查阅 127-128 页)
MIT OCW
例1：环形振荡器
反相器的饱和特性使增益被设为1 用奇数级以防止出现稳定的直流工作点 振荡频率处，相位等于360度（反相产
生180度，另外的180度由门延时产生） – 假定总共有N级，每一级相移为ΔΦ
– 或者，总共有Ν级，每一级延时为Δt
H.-S. Lee & M.H.Perrott
封装
芯 片
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
集成谐振器结构
集成变压器 – 利用自感和互感实现谐振以获得更高的Q值
– 参考文献：Straayer et. al., “A low-noise transformer-based 1.7 GHz CMOS VCO”, ISSCC 2002, pp 286-287
– -Todd Weigandt的博士论文 /~weigandt/
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
例2：基于谐振器的振荡器
频率ωo处的巴克豪准则 假定Gm为纯实数，Z(jωo)也必须为纯实数
H.-S. Lee & M.H.Perrott
麻省理工学院开放式课件
6.776
高速通信电路与系统
第14讲 压控振荡器（VCO）
麻省理工学院 2005年3月29日
版权所有：Copyright© 2005 M.H. Perrott 翻译：西安交通大学 微电子学系 张鸿
窄带无线系统中的VCO设计
来自天线和带 通滤波器
PCB走线
封装 接口
参考 频率
频率 综合器
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
负阻振荡器分析（第1步）
谐振腔的窄 带并联RLC
模型
推导出包含谐振电感和电容损耗的并联RLC网络 – 通常，这些损耗中，电感的串联电阻占主导地位
H.-S. Lee & M.H.Perrott
MIT OCW
负阻振荡器分析（第2步）
将振荡器拆分为半边电路以简化分析 – 利用Vs可以近似为小信号地的事实（这种近似不精 确，但是与实际情况足够接近）
计算振荡摆幅与Ibias的函数关系
I1(t)包含脉冲，其形状和宽度是晶体管性能以及变压器 比的函数 – 近似认为是宽度为W的窄方波脉冲
均值
基波分量为：
得出的振荡幅度为：
H.-S. Lee & M.H.Perrott
其中：
MIT OCW
Clapp振荡器
除了谐振腔的电感部分与器件漏极隔离外，其余与科 尔皮兹振荡器相同
MIT OCW
将Gm恰好设为正确值
S-平面
开环谐振 器的极点和 零点