如何使用硅雙極型芯片實現(xiàn)VCO的設(shè)計

　　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 為超外差接收機內(nèi)部的頻率轉(zhuǎn)換提供穩(wěn)定的本振（LO）信號。VCO 還可用于發(fā)送鏈路，將基帶信號上變頻至射頻（RF）以便通過電視廣播傳送（圖 1）。

　　設(shè)計考慮進行 VCO 設(shè)計時，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 對應(yīng)與 1mW） 輸出諧波電平，用 dBc 表示（dB 對用于載波功率） 調(diào)諧靈敏度，用 Hz/V 表示振蕩頻率的負載牽引，用 Hz p-p 表示（對于給定的負載，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中，由于 VCO 除了驅(qū)動混頻器外，還要推動 PLL 頻率合成器的射頻預(yù)分頻器，因此，通常需要一級緩沖放大，提供負載隔離、同時增大負載驅(qū)動能力。輸出諧波電平輸出諧波電平是用來衡量 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)部有源器件的非線性自限幅是其產(chǎn)生根源。振蕩器需要剩余增益彌補諧振損耗，但過大的剩余增益將造成更強的限幅，產(chǎn)生的諧波成分也更多。因此，設(shè)計人員必須在降低諧波電平與保證振蕩器起振所需過量增益之間折中考慮。調(diào)諧靈敏度調(diào)諧靈敏度是一個系統(tǒng)級的指標，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，振蕩器的品質(zhì)因子 Q 應(yīng)該越低。另外一個重要且必須考慮的因素是在整個調(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)計人員應(yīng)該盡量減小調(diào)諧端的噪聲。