基于电感电容振荡器的电荷泵锁相环的设计

集成电路设计与应用IC Design and Application

DOI :10.3969/j.issn.1003－353x.2011.06.009

基金项目:国家重大专项资助项目(2009ZX03007-002-03);国家自然科学基金资助项目(60801045)

基于电感电容振荡器的电荷泵锁相环的设计

袁莉，周玉梅，张锋

(中国科学院微电子研究所，北京100029)

摘要:设计并实现了一种采用电感电容振荡器的电荷泵锁相环，分析了锁相环中鉴频/鉴相器(PFD )、电荷泵(CP )、环路滤波器(LP )、电感电容压控振荡器(VCO )的电路结构和设计考虑。锁相环芯片采用0.13μm MS ＆RF CMOS 工艺制造。测试结果表明，锁相环锁定的频率为5.6 6.9GHz 。在6.25GHz 时，参考杂散为－51.57dBc ;1MHz 频偏处相位噪声为－98.35dBc /Hz ;10MHz 频偏处相位噪声为－120.3dBc /Hz ;在1.2V /3.3V 电源电压下，锁相

环的功耗为51.6mW 。芯片总面积为1.334mm 2

。

关键词:锁相环;电感电容振荡器;电荷泵;鉴频鉴相器;环路滤波器中图分类号:TN752;TN432

文献标识码:A

文章编号:1003－353X (2011)06－0451－04

Design of Charge Pump PLL with LC VCO

Yuan Li ，Zhou Yumei ，Zhang Feng

(Institute of Microelectronics ，Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100029，China )

Abstract :A charge pump phase locked loop (PLL )with LC voltage controlled oscillator (VCO )was presented．The circuit structures of the frequency /phase detector ，charge pump ，loop filter and LC VCO were analyzed and the design consideration was given．The chip was fabricated in 0.13μm MS ＆RF CMOS technology．The test results show that the PLL operates at 5.6－6.9GHz ，

and the phase noise of －98.35dBc /Hz at 1MHz offset and －120.3dBc /Hz at 10MHz offset is achieved．When the frequency is 6.25GHz ，the reference spur is －51.57dBc．The PLL chip occupies 1.334mm 2，exhibites a power consumption of 51.6mW at 1.2V /3.3V power supply．

Key words :phase locked loop ;LC oscillator ;charge pump ;frequency /phase detector ;loop filter EEACC :1230B ;2570D

0引言

近年来，随着集成电路性能的不断提高和网络

技术的日益发展，数据交换量越来越大，数据传输速率越来越高，高速数据通信系统对时钟的性能要求也日益提高。在高速串行通信系统中，通常利用锁相环来为高速串行接口的发送器和接收器提供精确的时钟信号。锁相环是高速串行收发器中一个非

常重要的模块，其时钟信号的抖动会直接转化为串行数据的抖动和接收端采样时钟的抖动。因此，锁相环性能直接影响到发送器的速度和抖动、接收器的误码率等重要指标。

常用的压控振荡器有环形振荡器和电感电容振荡器两种。采用环形振荡器的电荷泵锁相环很难工作到数吉赫兹，而且环形振荡器的开关非线性效应很强，受电源/地的噪声影响很明显，相位噪声性能较差。本文采用互补差分驱动结构的电感电容振

荡器，实现了一款高频率宽工作范围的电荷泵锁相环。

袁莉等:基于电感电容振荡器的电荷泵锁相环的设计

1电荷泵锁相环的电路设计

1.1锁相环的总体结构

锁相环主要包括鉴频/鉴相器(PFD)、电荷泵

(CP)、环路滤波器(LP)、压控振荡器(VCO)

和分频器(DIV)等模块，如图1所示。

图1锁相环总体结构

Fig.1Block diagram of PLL

锁相环电路在启动时处于“失锁”状态。此

时，分频器分频后的输出频率与参考时钟的频率无

关。鉴频/鉴相器比较参考时钟的上升沿与分频器

输出时钟的上升沿之间的相位差，然后将这个相位

差信息输出给电荷泵。电荷泵根据鉴频/鉴相器给

出的相位差，控制一定量的净电荷流入或流出环路

滤波器的积分电容，得到一个直流控制电压。压控

振荡器根据直流控制电压的大小调整振荡频率，使

分频后的时钟与输入时钟的频率和相位逐渐趋于一

致，锁相环达到“锁定”状态。

1.2鉴频/鉴相器

鉴频/鉴相器比较参考时钟Fref和压控振荡器

分频反馈时钟Fdiv的相位差，产生用来控制电荷

泵上下电流开关的UP/DW信号，如图2(a)所

示［1］。当输入相位差在－2π 2π时，鉴频/鉴相

器的UP/DW信号脉冲宽度与相位差成正比，在锁

定过程中使压控振荡器振荡频率逐渐逼近锁定范

围。当Fref和Fdiv的相位差很小时，如果鉴频/鉴

相器的输出脉冲过窄，那么电荷泵不能完全打开，

环路增益降为零，锁相环相位不能锁定;如果鉴

频/鉴相器的输出脉冲过宽，则会有过多的电荷泵

噪声注入环路滤波器。为了避免死区，可以通过在

复位路径上添加延时电路，保证输入相位差很小

时，电荷泵也能够正常工作。另一方面，复位路径

延时会降低鉴频/鉴相器的鉴相范围和最大工作频

率，增加电荷泵的噪声贡献，因此应该综合考虑鉴

频/鉴相器的鉴相范围、鉴相死区、最大工作频率

和噪声贡献，设计复位路径上的延迟时间。Fref和

Fdiv的相位差为零时，鉴频/鉴相器输出的UP/DW

信号仿真结果如图2(b)所示。

1.3电荷泵和环路滤波器

电荷泵是锁相环中的关键模块，是影响锁相环

参考频率杂散水平的主要因素。电荷泵把PFD输

入信号的相位差转换成与其成比例的输出总电荷。

鉴频/鉴相器产生的UP/DW信号用来控制电荷泵

上下电流的开关，对环路滤波器充电或者放电［2］。

电荷泵电路结构如图3(a)所示。充电时，

UP和DWB为高电平，UPB和DW为低电平，电

荷泵通过镜像电流管M P1，M P2和开关管M P4对环路

滤波器的电容充电。放电时，UP和DWB为低电

平，UPB和DW为高电平，电荷泵通过镜像电流

管M N1，M N2和开关管M N4对地放电。为了减小上

下电流的失配，采用低压共源共栅电流镜结构，并

袁莉等:基于电感电容振荡器的电荷泵锁相环的设计

且采用单位增益放大器箝位输出结点VB 和镜像节点VF 的电压。为了更好地抑制压控振荡器控制电压上的高频成分，减小其纹波，环路滤波器采用三阶无源滤波器。环路滤波器的参数直接影响锁相环的系统稳定性和环路带宽。在锁相环系统设计中，分析锁相环的线性模型和噪声模型，根据参考时钟的频率和系统对建立时间的要求，选择合适的环路带宽和相位裕度;并综合考虑电荷泵的充放电电流、压控振荡器的电压调节增益和分频比的大小，进而可以确定环路滤波器中各个电阻电容的取值。

本文的环路滤波器采用片内方式实现，因此也要充分考虑环路滤波器中各个器件所占的面积，以及对杂散噪声的贡献，进一步对参数进行优化。仿真得到锁相环开环传输函数的带宽为800kHz ，相位裕度为59.9?，如图3(b )所示。1.4

电感电容振荡器

常用的电感电容振荡器的结构有单NMOS 管

驱动、NMOS 和PMOS 互补管驱动，如图4所示

［3－5］

。在相同尾电流的条件下，互补差分驱动结构的电感电容振荡器具有最好的相噪特性。互补差分结构可以在很大程度上抑制共模噪声的影响;互补结构输出信号的上升和下降时间基本相等，可以

减小振荡器的噪声［6］

。

本文采用互补差分结构的电感电容振荡器，如图4(b )所示。VCO 的电压调节增益K VCO =d f out /d V ctrl ，直接反映VCO 输出频率f out 对调节电压V ctrl 的敏感度，并且影响锁相环的增益和稳定性，以及相位噪声性能。K VCO 越大，相噪特性越差。由于CMOS 工艺的电容、电感具有较大的绝对偏差，需要VCO 具有大的频率调节范围。为了使VCO 兼具较低的增益和较大的频率调节范围，增加开关电容阵列来调节VCO 的振荡频率。交叉耦合晶体管沟道长度选用工艺允许的最小尺寸可以减小引入的寄生电容，而适当增加晶体管的沟道长度，可以减小交叉耦合晶体管的1/f 噪声，因此根据仿真优化耦合管的尺寸，并注意使NMOS 晶体管和PMOS 晶体管的跨导一致。为了降低VCO 的相噪，需要折中设计尾电流的大小和尺寸，并采取尾电流滤波技术进一步减少尾电流噪声对VCO 相位噪声的贡献。

袁莉等:基于电感电容振荡器的电荷泵锁相环的设计

图5是仿真得到的电感电容振荡器的f-V曲线。

图5电感电容振荡器的f-V仿真曲线

Fig.5Simulation f-V curves of LC VCO

2版图设计和整体仿真结果

锁相环的版图设计对其性能至关重要。在版图

设计时，应充分考虑到电源分配、各模块布局、模

拟和数字电路的划分等因素。对模拟和数字电路采

用单独的电源和地，尽量使用高层金属来分布电源

网络，并且添加去耦电容滤除电源上的高频分量;

合理规划版图布局，将互联的模块靠近以减小路径

延迟，例如在鉴频/鉴相器和电荷泵的版图中，保

证控制信号UP，UPB和DW，DWB到达电荷泵开

关管栅极的连接路径对称一致;对敏感电路和信号

进行“屏蔽”，防止串扰;使差分信号线的走线对

称一致，保证锁相环高频信号的性能。

本文采用0.13μm MS＆RF CMOS工艺实现。

整个电荷泵锁相环芯片面积为1.334mm2，其版图

如图6所示。

图6整体芯片版图

Fig.6Layout of PLL chip

芯片性能通过在PCB板上绑定裸片的方法进行

测试，利用信号分析仪测试锁相环的频谱特性和相位

噪声。测试结果表明，PLL锁定的频率为5.6

6.9GHz。图7所示为6.25GHz时，输出信号的频谱

曲线和相位噪声，此时参考杂散仅为－51.57dBc，

1MHz频偏处相位噪声为－98.35dBc/Hz，10MHz频

偏处相位噪声为－120.3dBc/Hz。

3结论

本文采用0.13μm MS＆RF CMOS工艺设计了

一款高频率宽工作范围的电荷泵锁相环。该锁相环

采用互补差分结构的电感电容振荡器。测试结果表

明，锁相环锁定的频率为5.6 6.9GHz。在

6.25GHz时，参考杂散仅为－51.57dBc;1MHz

频偏处相位噪声为－98.35dBc/Hz;10MHz频偏

处相位噪声为－120.3dBc/Hz;在1.2V/3.3V电

源电压下，锁相环的功耗为51.6mW(不包括输出

缓冲器)。芯片总面积为1.334mm2。

(下转第473页)

刘如青等:Ku 波段单片功率放大器设计与制作

图9输入驻波实测与仿真对比曲线

Fig.9

Comparison of measured curve with simulated cruve of the input voltage standing wave ratio

由图7 9曲线可见:在12.5 15.0GHz 范围

内，脉冲饱和输出功率的实测值为34.7 35.5dBm ，实测值较仿真值低约0.3dBm ;实测的功率附加效率为31% 33.5%，整体上实测值较仿真值低2 5个百分点;实测输入驻波比小于2?1，较仿真值略大。造成这种差距的主要原因在于:功率单片电路结构比较复杂，元件较多;制作过程中工艺参数的波动;大信号非线性模型的精度误差;测试时同轴与微带线之间的转换存在较大插损。

5结论

本文所介绍的Ku 波段功率放大器芯片采用0.25μm GaAs PHEMT 工艺制作，芯片在12.5 15.0GHz 内，脉冲饱和输出功率大于34.7dBm ，功率附加效率大于30%，功率增益大于19.7dB ，芯片实测的性能指标与仿真结果比较接近，达到了预期目标。

参考文献:

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［7］李效白．砷化镓微波功率场效应晶体管及其集成电路

［M ］．北京:科学出版社，1998．

(收稿日期:2011－02－21)

作者简介:

刘如青(1978—)，女，河北保定人，工程师，主要从事GaAs 微波单片集成电路设计工作櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶

。

(上接第454页)

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wideband LC PLL for multi-protocol 10G /s SerDes ［C ］//Proceedings of IEEE Custom Integrated Circuits Conference．San Jose ，CA ，USA ，2009:239－242．［6］池保勇．CMOS 射频集成电路分析与设计［M ］．北京:

清华大学出版社，

2006:426－436．(收稿日期:2011－03－01)

作者简介:

袁莉(1986—)，女，山东人，硕士研究生，主要研究方向为高速模拟及混合信号IC 设计;

周玉梅(1962—)，女，北京人，研究员，博士生导师，研究方向为高性能低功耗专用集成电路设计和高性能低功耗混合信号电

路设计;

张锋(1977—)，男，北京人，副研究员，研究方向为高性能低功耗混合信号电路设计。

电容三点式震荡电路的设计..

北方民族大学课程设计报告院（部、中心）电气信息工程学院姓名郭佳学号 21000065 专业通信工程班级 1 同组人员课程名称通信电路课程设计设计题目名称 500KHz电容三点式LC正弦波振荡器的设计起止时间2013.3.4——2013.4.28 成绩指导教师签名北方民族大学教务处制

摘要本次课设介绍了电容三点式高频振荡电路的设计方法，反馈振荡器的原理和分析以及电容三点式电路参数的计算，并利用其它相关电路为辅助工具来调试放大电路，解决了放大电路中经常出现的自激振荡问题和难以准确的调谐问题。同时也给出了具体的理论依据和调试方案，从而实现了快速、有效的分析和制作，振荡器电路。并以500KHz的振荡器为例，利用multisim制作仿真的模型。关键字：电容三点式振荡仿真

目录目录 (3) 1、概述 (4) 2、三点式电容振荡器 (5) 2.1 反馈振荡器的原理和分析 (5) 2.2 电容三点式参数 (6) 2.3设计要求 (8) 3、电路设计 (8) 4 、调试与总结 (10) 1 仿真 (10) 2、总结： (11) 5、心得体会 (11)

1、概述振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去。选频网络则只允许某个特定频率 f 能通过，使振荡器产生单一频率的输出。振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压 U f 和输入电压 U i 要相等，这是振幅平衡条件。二是U f 和U i 必须相位相同，这是相位平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。振荡器的用途十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接收机的主要部分各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，其核心部分都离不开正弦波振荡器。功率振荡器在工业方面(例如感应加热、介质加热等)的用途也日益广阔。正弦波是电子技术、通信和电子测量等领域中应用最广泛的波形之一。能够产生正弦波的电路称为正弦波振荡器。通常，按工作原理的不同，正弦振荡器分为反馈型和负载型两种，前者应用更为广泛。在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定波形和一定振幅的交变振荡信号输出。

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A c ，振荡频率f c ，输入信号灵敏度k c ，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。当输入信号u(t)等于0时，输出信号的频率f等于f c；当输入信号u(t)大于0时，输出信号的频率f高于f c；当输入信号u(t)小于0时，输出信号的频率f低于f c。这样，通过改变输入信号的幅度大小就可以准确地控制输出信号的频率。二.程序及结果分析定义一个锯齿波信号，频率是20HZ，幅度范围在0V和1V之间。现在用此信号 =20HZ,输入信号作为压控振荡器的输入控制信号，该压控振荡器的振荡频率f c 灵敏度，初始相位。使用MATLAB求得输出的压控振荡信号。MATLAB 程序如下： %MATLAB实现压控振荡器 clear all; clc; t0=0.15;%定义压控信号持续时间 ts=0.0001;%定义信号采样率 fc=50;%定义振荡频率 t=[0:ts:t0];%时间矢量 u0=20*t(1:length(t)/3);%定义压控信号（单周期） u=[u0,u0,u0,0];%定义压控信号（3个周期） Ac=1;%定义振幅 kc=0.1;%定义输入信号灵敏度 fi=0;%定义初始相位 %对压控信号进行积分 u_int(1)=0;%定义压控信号积分初值 for i=1:length(u)-1%进行离散积分 u_int(i+1)=u(i)+u_int(i);

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=OV 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。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，灵敏度最咼，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 WV) 0 8 10

正弦波振荡器设计multisim(DOC)

摘要自激式振荡器是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅值的交变能量电路。正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。基于频率稳定、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本次课程设计采用电容三点式振荡器，运用multisim软件进行仿真。根据静态工作点计算出回路的电容电感取值，得出输出频率与输出幅度有效值以达到任务书的要求。关键词：电容三点式；振荡器；multisim；

目录 1、绪论 (1) 2、方案的确定 (2) 3、工作原理、硬件电路的设计和参数的计算 (3) 3.1 反馈振荡器的原理和分析 (3) 3.2. 电容三点式振荡单元 (4) 3.3 电路连接及其参数计算 (5) 4、总体电路设计和仿真分析 (6) 4.1组建仿真电路 (6) 4.2仿真的振荡频率和幅度 (7) 4.3误差分析 (8) 5、心得体会 (9) 参考文献 (10) 附录 (10) 附录Ⅰ元器件清单 (10) 附录Ⅱ电路总图 (11)

1、绪论振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去。选频网络则只允许某个特定频率0f能通过，使振荡器产生单一频率的输出。振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压 U和输入电压i U要相等，这是振幅平衡条件。二是f U和i U必须相位相同，这是相位f 平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。本次课程设计我设计的是电容反馈三点式振荡器，电容三点式振荡器，也叫考毕兹振荡器，是自激振荡器的一种，这种电路的优点是输出波形好。电容三点式振荡器是由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成。因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名。本课题旨在根据已有的知识及搜集资料设计一个正弦波振荡器，要求根据给定参数设计电路，并利用multisim仿真软件进行仿真验证，达到任务书的指标要求，最后撰写课设报告。报告内容按照课设报告文档模版的要求进行，主要包括有关理论知识介绍，电路设计过程，仿真及结果分析等。主要技术指标：输出频率9 MHz，输出幅度（有效值）≥5V。

电容三点式振荡器-高频课设

1 概述振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去。选频网络则只允许某个特定频率 f 能通过，使振荡器产生单一频率的输出。振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压 U f 和输入电压 U i 要相等，这是振幅平衡条件。二是U f 和U i 必须相位相同，这是相位平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。振荡器的用途十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接收机的主要部分各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，其核心部分都离不开正弦波振荡器。功率振荡器在工业方面(例如感应加热、介质加热等)的用途也日益广阔。正弦波是电子技术、通信和电子测量等领域中应用最广泛的波形之一。能够产生正弦波的电路称为正弦波振荡器。通常，按工作原理的不同，正弦振荡器分为反馈型和负载型两种，前者应用更为广泛。在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定波形和一定振幅的交变振荡信号输出。

2 三点式电容振荡器 2.1 反馈振荡器的原理和分析反馈振荡器原理方框图如图2.1所示。反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路，放大器通常是以某种选频网络（如振荡回路）作负载，是一个调谐放大器。图2.1 反馈振荡器方框图为了能产生自激振荡，必须有正反馈，即反馈到输入端的自你好与放大器输入端的信号相位相同。定义A （S ）为开环放大器的电压放大倍数： ) () ()(S U S U S A i o = F(S)为反馈网络的电压反馈系数： ) () ()('S U S U S F o i = )(S A f 为闭环电压放大倍数： ) ()(1) ()()()(S F S A S A s U s U S A i o f ?-== 在振荡开始时，由于激励信号较弱，输出电压的振幅o U 则比较小，此后经过不断放大与反馈循环，输出幅度o U 开始逐渐增大，为了维持这一过程使输出振幅不断增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大，即振荡开始时应为增幅振荡，即： 1)( jw T 因此起振的振幅条件是：

高频压控振荡器设计

前言 (1) 1高频压控振荡器设计原理压控振荡器 (2) 1.1工作原理 (2) 1.2变容二极管压控振荡器的基本工作原理 (2) 2高频压控振荡器电路设计 (4) 2.1设计的资料及设备 (4) 2.2变容二极管压控振荡器电路的设计思路 (4) 2.3变容二极管压控振荡器的电路设计 (4) 2.4实验电路的基本参数 (5) 2.5实验电路原理图 (6) 3高频压控振荡器电路的仿真 (7) 3.1M ULTISIM软件简介 (7) 3.2M ULTISIM界面介绍 (8) 3.2.1电路仿真图 (9) 3.2.2压控振荡器的主要技术指标 (9) 3.3典型点的频谱图 (9) 4高频压控振荡器电路实现与分析 (16) 4.1实验电路连接 (16) 4.2实验步骤 (16) 4.3实验注意事项 (18) 4.4硬件测试 (19) 5心得体会 (21) 参考文献 (22)

压控振荡器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，在LC振荡器决定振荡器的LC 回路中，使用电压控制电容器（变容管），可以在一定的频率范围内构成电调谐振荡器。这种包含有压控元件作为频率控制器件的振荡器就称为压控振荡器。它广泛应用与频率调制器、锁相环路以及无线电发射机和接收机中。压控振荡器是锁相环频率合成器的重要组成单元，在很大程度上决定了锁相环的性能。在多种射频工艺中，COMS工艺以高集成度、低成本得到广泛的应用。压控振荡器（VCO）在无线系统和其他必须在一个范围的频率内进行调谐的通信系统中是十分常见的组成部分。许多厂商都提供VCO产品，他们的封装形式和性能水平也是多种多样。现代表面的贴装的射频集成电路（RFIC）VCO继承了近百来工程研究成果。在这段历史当中。VCO技术一直在不断地改进中，产品外形越来越小而相位噪声和调谐线性度越来越好。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。压控振荡器可分为环路振荡器和LC振荡器。环路振荡器易于集成，但其相位噪声性能比LC振荡器差。为了使相位噪声满足通信标准的要求，这里对负阻RC压控振荡器进行了分析。

集成电路(锁相环)构成的频率解调器_集成电路(压控振荡器)构成的频率调制器

实验十集成电路（压控振荡器）构成的频率调制器一、实验目的 1.进一步了解压控振荡器和用它构成频率调制的原理 2.掌握集成电路频率调制器的工作原理。二、预习要求 1.查阅有关集成电路压控振荡器资料。 2.认真阅读指导书，了解566（VOC 的单片集成电路）的内部电路及原理。 3.高清566外接元件的作用。三、实验仪器设备 1.双踪示波器 2.频率计 3.万用表 4.电容表 5.实验板G5 四、实验电路说明图9-1为566型单片集成VCO 的框图及管脚排列图9-1中幅度鉴别器，其正向触发电平定义为Vsp ，反向触发电平定义为VSM ，当电容C 充电使其电压V7（566管脚⑦对地的电压）上升至VSP ，此时幅度鉴别器翻转，输出为高电平，从而使内部的控制电压形成电路的输出电压，该电压Vo 为高电平；当电容C 放电时，其电压V7下降，降至VSM 时高度鉴别器再次翻转，输出为低电平而使Vo 也变为低电平，用Vo 的高、低电平控制S1和S2两开关的闭合与断开。Vo 为低电平时S1闭合，S2断开，这时I6=I7=0，Io 全部给电容C 充电，使V7上升，由于Io 为恒流源，V7线性斜升，升至VSP 时，Vo 跳变高电平，Vo 高电平时控制S2闭合，S1断开，恒流源Io 全部流入A 支路，即I6=Io ，由于电流转发器的特性，B 支路电流I7应等于I6，所以I7=Io ，该电流由C 放电电流提供，因此V7线性斜降，V7降至VSM 时Vo 跳变为低电平，如此周而复始循环下去，I7及Vo 波形如图9-2。图9-1 图9-2

566输出的方波及三角波的载波频率（或称中心频率）可用外加电阻R 和外加电容C 来确定。 )(858Hz V C R V V f ??-= 其中：R 为时基电阻 C 为时基电容 V8是566管脚⑧至地的电压 V5是566管脚⑤至地的电压五、实验内容及步骤实验电路见图9-3 图9-3 566构成的调频器图9-4 输入信号电路 1.按图接线，观察R 、C1对频率的影响（其中R=R3+RP1）。 ① 将C1接入566管脚⑦，Rp2及C2接至566管脚⑤；接通电源（±5V ）。 ② 调Rp2使V5=3.5V ，将频率计接至566管脚③，改变RP1观察方波输出信号频率，记录当R 为最大和最小值时的输出频率。当R 分别为Rmax 和Rmin 及C1=2200时，计算这二种情况下的频率，并与实际测量值进行比较。用双踪示波器观察并记录R=Rmin 时方波及三角波的输出波形。当R 最小时，理论值)(8 58max Hz V C R V V f ??-= =45.45KHz 测量值KHz V C R V V f 608.388 58max =??-= 当R 最大时，理论值KHz V C R V V f 09.348 58min =??-= 测量值KHz V C R V V f 368.29858min =??-= 误差分析：实验室中有的器件老化了，接线柱上两个距离近的接口用了一根很长的导线等，都会导致精确度不高，还有测量时电压不稳定，也会导致测量时候数据的不准确。 2.观察输入电压对输出频率的影响 ①直流电压控制：先调RP1至最大，然后改变RP2调整输入电压，测当V5在2.2V~4.2V 变化时输出频率f 的变化，V5按0.2V 递增。将测得的结果填入表9.1。表9.1 V5（V ） 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 f （KHz ） 60.1 57.0 53.1 48.7 43.5 37.4 30.8 24.1 17.5 10.8 4.0

电容三点式振荡器电路设计与实现

郑州轻工业学院本科通信电子线路课程设计总结报告设计题目：电容三点式振荡器电路设计与实现学生姓名：赵玉春系别：计算机与通信工程学院信息与通信工程系专业：通信工程班级：08级1班学号：58号指导教师：曹瑞、黄敏 2010年12月25日

郑州轻工业学院课程设计任务书题目：电容三点式振荡器电路设计与实现专业、班级通信工程08-1学号 58姓名赵玉春主要内容、基本要求、主要参考资料等： 1、主要内容 1) 焊接振荡器电路板。 2) 通过LC振荡器和晶体振荡器输出的波形，对比分析LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度。 2、基本要求元器件排放错落有致，节点焊接正确，设计结构设合理，实验数据可靠，结果输出稳定。 3、主要参考资料 [1]张启民编著．通信电子线路．西安：西安电子科技大学出版社，2004． [2]董尚斌等编．通信电子线路．北京：清华大学出版社，2007. [3]顾宝良编著．通信电子线路教程．北京：电子工业出版社，2007．完成期限：2010年12月25日指导教师签名：课程负责人签名： 2010年12月25日

目录 1、设计题目 (4) 2、设计内容 (4) 3、设计思路 (4) 4、设计原理 (4) 5、运行结果 (9) 6、实验体会 (10) 7、参考文献 (11)

一：设计题目：电容三点式振荡器电路设计与实现二：设计内容： 1) 振荡器电路板的设计与焊接。 2) 调节LC振荡器和晶体振荡器中静态工作点，并了解反馈系数及负载对振荡器的影响。 3) 测试、分析比较LC振荡器与晶体振荡的稳定状况。三：设计思路：焊接一个符合电容三点式的电路板，电路板上包含有LC振荡电路和集体震荡器震荡电路。焊接好电路板之后，调节LC振荡器和晶体振荡器的静态工作点。观察LC振荡器和晶体振荡器的波形图，同时对LC振荡器和晶体振荡器所产生的波形图进行对比分析。四：设计原理：本次实验首先需要焊接电路板，在焊接电路板时需要注意一些节点的焊接，同时避免焊接时出现短路现象。本次实验验中振荡器包含电容反馈LC三端振荡器和一个晶体振荡器。振荡电路主要由振荡回路模块、偏置电路模块、输出缓冲电路模块组成。它选择主要是根据所给定的工作频率（或工作频段）频率稳定度的要求。因为设计的电路要求是高频信号，故选择LC振荡电路或晶体振荡电路，现在分别应用这两种电路，分别比较它们的频稳性。 1) 三点式震荡电路的基本模型

晶体振荡器与压控振荡器

晶体振荡器与压控振荡器一、实验目的： 1．掌握高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力，并在此基础上设计并联变换的晶体正弦波振荡器。 2．比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。二、实验内容： 1．熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2．分析与比较LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度。 3．改变变容二极管的偏置电压，观察振荡器输出频率的变化。三、基本原理： 1.下图是石英晶体谐振器的等效电路：图中C0是晶体作为电介质的静电容，其数值一般为几个皮法到几十皮法。L q、C q、r q是对应于机械共振经压电转换而呈现的电参数。r q是机械摩擦和空气阻尼引起的损耗。由图3-1可以看出，晶体振荡器是一串并联的振荡回路，其串联谐振频率f q和并联谐振频率f0分别为 f q=1/2πLqCq，f0= f q Co 1 Cq/ 图1 晶体振荡器的等效电路当W＜W q或W> W o时，晶体谐振器显容性；当W在W q和W o之间，晶体谐振器等效为一电感，而且为一数值巨大的非线性电感。由于Lq很大，即使在W q处其电抗变化率也很大。其电抗特性曲线如图所示。实际应用中晶体工作于W q~W o之间的频率，因而呈现感性。

图2 晶体的电抗特性曲线设计内容及要求 2 并联型晶体振荡器图3 c-b型并联晶体振荡器电路图 4 皮尔斯原理电路图 5 交流等效电路

C3用来微调电路的振荡频率，使其工作在石英谐振器的标称频率上，C1、C2、C3串联组成石英晶体谐振器的负载电容C L上，其值为 C L=C1C2C3/(C1C2+C2C3+C1C3) C q/ (C0+C L)<<1 3.电路的选择：晶体振荡电路中，与一般LC振荡器的振荡原理相同，只是把晶体置于反馈网络的振荡电路之中，作为一感性元件，与其他回路元件一起按照三端电路的基本准则组成三端振荡器。根据实际常用的两种类型，电感三点式和电容三点式。由于石英晶体存在感性和容性之分，且在感性容性之间有一条极陡峭的感抗曲线，而振荡器又被限定在此频率范围内工作。该电抗曲线对频率有极大的变化速度，亦即石英晶体在这频率范围内具有极陡峭的相频特性曲线。所以它具有很高的稳频能力，或者说具有很高的电感补偿能力。因此选用c-b型皮尔斯电路进行制作。图 6 工作电路 4.选择晶体管和石英晶体根据设计要求，

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

高频课程设计_LC振荡器_克拉泼.(DOC)

高频电子线路课程设计报告设计题目：高频正弦信号发生器 2015年 1月 6 日

目录一、设计任务与要求 (1) 二、设计方案 (1) 2.1电感反馈式三端振荡器 (2) 2.2电容反馈式三端振荡器 (2) 2.3克拉波电路振荡器 (6) 三、设计内容 (8) 3.1LC振荡器的基本工作原理 (8) 3.2克拉泼电路原理图 (9) 3.2.1振荡原理 (9) 3.3克拉泼振荡器仿真 (10) 3.4.1软件简介 (10) 3.4.2进行仿真 (10) 3.4.3电容参数改变对波形的影响 (11) 四、总结 (17) 五、主要参考文献 (18) 六、附录.................................................................................... .. (18)

一、设计任务与要求为了熟悉《高频电子线路》课程中所学到的知识，在本课程设计中，我和队友（石鹏涛、甘文鹏）对LC正弦波振荡器进行了分析和研究。通过对几种常见的振荡器（电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器、改进型电容反馈式振荡器）进行分析论证，我们最终选择了克拉泼振荡器。在本次课程设计中，设计要求产生10～20Mhz的振荡频率。振荡器的种类很多，适用的范围也不相同，但它们的基本原理都是相同的，都由放大器和选频网络组成，都要满足起振，平衡和稳定条件。然后通过所学的高频知识进行初步设计，由于受实践条件的限制，在设计好后，我利用了模拟软件进行了仿真与分析。为了学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我们选用的仿真软件是Multisim11.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。最后我们利用了仿真软件对电路进行了一写的仿真分析，如改变电容的参数，分析对电路产生的影响等，再考虑输出频率和振幅的稳定性，得到了与理论值比较相近的结果，这表明电路的原理设计是比较成功的，本次课程设计也是比较成功的。二：设计方案通过学习高频电子线路的相关知识，我们知道LC正弦波振荡器主要有电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器以及改进型电容反馈式振荡器（克拉波电路）等。通过老师所讲和查阅相关资料可知，克拉泼振荡电路具有该电路频率稳定性非常高，振幅稳定，适合做波段振荡器等优点。所以在本设计中拟采用改进型电容反馈式--克拉泼电路振荡器。下面对几种振荡器进行分析论证： 2.1电感反馈式三端振荡器

四LC电容反馈式三点式振荡器

实验四 LC 电容反馈式三点式振荡器一、实验目的 1. 掌握LC 三点式振荡电路的基本原理，掌握LC 电容反馈式三点振荡电路的设计及电路参数计算； 2. 掌握振荡回路Q 值对频率稳定度的影响； 3. 弄清振荡器反馈系数不同时，静态工作电流EQ I 对振荡器起振及振幅的影响。二、预习要求 1. 弄清LC 振荡器的工件原理； 2. 分析图4-1电路的工作原理及各元件的作用，计算晶体管静态工作电流 EQ I 的最大值(设晶体管的β值为50)； 3. 电路中，1L =3.3h μ，若C =120pf , C '=680pf ,计算当T C =50pf 和T C =150pf 时振荡频率各为多少？三、仪器设备 1. 双踪示波器 1台 2. 高频电路实验学习机 1台 3. 万用表 1块 4. 实验板1G 1块四、实验内容及步骤实验电路见图4-1。实验前根据4-1所示原理图在实验板上找到相应器件及插孔并弄清其作用。 1. 检查静态工作点（1）在实验板＋12V 插孔上接入＋12V 直流电源，注意电源极性不能接反。

+12V 图4-1 LC电容反馈式三点式振荡器原理图（2）C、R、 T C不接，C'接（C'＝680pf），用示波器观察振荡器停振时的情况（此时用示波器观察应为一条直线）。注意：连接C'的导线要尽量短。（3）改变电位器 P R（0～47KΩ），用万用表测得晶体管V的发射极工作电压 EQ U， EQ U可连续变化，记下 EQ U的最大值 max EQ U，计算 max EQ I的值，填入表4.1中。表4.1 其中：max max 4 EQ EQ U I R =（已知 4 R=1KΩ）。 2.振荡频率与振荡幅度的测试

电容三点式振荡电路

电容三点式振荡电路的分析与仿真摘要：自激式振荡器是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅值的交变能量电路。正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。基于频率稳定度、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本设计采用的是电容三点式振荡器。关键词：电容三点式、multisim、振荡器引言：不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路称为振荡器。按照产生的波形，振荡器可以分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。按照产生振荡的工作原理，振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。所谓反馈式振荡器，就是利用正反馈原理构成的振荡器，是目前用的最广泛的一类振荡器。所谓负阻式振荡器，就是利用正反馈有负阻特性的器件构成的振荡器，在这种电路中，负阻所起的作用，是将振荡器回路的正阻抵消以维持等幅振荡。反馈式振荡电路，有变压器反馈式振荡电路，电感三点式振荡电路，电容三点式振荡电路和石英晶体振荡电路等。本次设计我们采用的是电容三点式振荡电路。

设计原理： 1、电容三点式振荡电路（1）线路特点电容三点式振荡器的基本电路如图（1）所示。与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C2和C3；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件L。它的反馈电压是由电容C3上获得，晶体管的三个电极分别与回路电容的三个端点相连接，故称之为电容反馈三端式振荡器。电路中集电极和基极均采取并联馈电方式。C7为隔直电容。图（1）（2）起振条件和振荡频率由图可以看出，反馈电压与输入电压同相，满足相位起振条件，这时可以调整反馈系数F，使之满足A0F>1就可以起振。

压控振荡器

压控振荡器指输出频率与输?入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO)，频率是输?入信号电压的函数的振荡器VCO，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。 voltage-controlled oscillator LC压控振荡器、RC压控振荡器 1. 简介压控振荡器的控制特性其特性?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。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。 LC压控型在任何?一种LC振荡器中，将压控可变电抗元件插?入振荡回路就可形成LC压控振荡器。早期的压控可变电抗元件是电抗管，后来?大都使?用变容?二极管。图 2是克拉泼型LC压控振荡器的原理电路。图中，T为晶体管，L为回路电感，C1、C2、Cv为回路电容,Cv为变容?二极管反向偏置时呈现出的容量;C1、C2通常?比Cv ?大得多。当输?入控制电压uc改变时，Cv随之变化，因?而改变振荡频率。这种压控振荡器的输出频率与输?入控制电压之间的关系为 VCO输出频率与控制电压关系式中C0是零反向偏压时变容?二极管的电容量；φ是变容?二极管的结电压；γ是结电容变化指数。为了得到线性控制特性，可以采取各种补偿措施。 RC压控振荡器　在单?片集成电路中常?用RC压控多谐振荡器（?见调频器）。

压控振荡器的设计与仿真概要

目录 1 引言 (2) 2 振荡器的原理 (5) 2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5) 2.2 起振条件 (9) 2.3 压控振荡器的数学模型 (10) 3 利用ADS仿真与分析 (11) 3.1 偏置电路的的设计 (12) 3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13) 3.3 压控振荡器的设计 (15) 3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18) 3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23) 4 结论 (24) 致谢 (25) 参考文献 (25)

压控振荡器的设计与仿真 Advanced Design System客户端软件设计电子信息工程（非师范类）专业指导教师摘要：ADS可以进行时域电路仿真，频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计，并可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率。本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计，设计出满足设计目标的系统，具有良好的输出功率，相位噪声性能及震荡频谱线性度。本论文从器件选型开始，通过ADS软件仿真完成了有源器件选型，带通滤波器选型，振荡器拓扑结构确定，可变电容VC特性曲线，瞬态仿真及谐波平衡仿真。实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。关键字：压控振荡器，谐波平衡仿真，ADS 1 引言振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。人们对振荡器的研究未曾停止过。从早期的真空管时代当后期的晶体管时代，无论是理论上还是电路结构和性能上，无论是体积上还是制作成本上无疑都取得了飞跃性的

高频课设报告---通信电子线路课程设计——电容三点式正弦波振荡器

目录一课程设计目的 (2) 二课程设计题目 (2) 三课程设计内容 (2) 3.1 仿真设计部分 (2) 3.1.1设计方案的选择 (2) 3.1.2振荡器的原理概述 (3) 3.1.3方案对比与选择 (5) 3.1.4电路设计方案 (7) 3.1.5元器件的选择 (9) 3.1.6电路仿真 (9) 3.1.7元器件清单 (12) 3.2系统制作和调试 (13) 3.2.1系统结构 (13) 3.2.2系统制作 (15) 3.2.3调试分析 (16) 四课后总结和体会 (17) 参考文献 (17)

一课程设计目的《高频电子线路》课程是电子信息专业继《电路理论》、《电子线路(线性部分)》之后必修的主要技术基础课，同时也是一门工程性和实践性都很强的课程。课程设计是在课程内容学习结束，学生基本掌握了该课程的基本理论和方法后，通过完成特定电子电路的设计、安装和调试，培养学生灵活运用所学理论知识分析、解决实际问题的能力，具有一定的独立进行资料查阅、电路方案设计及组织实验的能力。通过设计，进一步培养学生的动手能力。二课程设计题目 1、模块电路设计（采用Multisim软件仿真设计电路） 1）采用晶体三极管或集成电路，场效应管构成一个正弦波振荡器； 2）额定电源电压5.0V ，电流1～3mA; 输出中心频率 6 MHz （具一定的变化范围）； 2、高频电路制作、调试

LC 高频振荡器的制作和调试三课程设计内容 3.1 仿真设计部分 3.1.1设计方案的选择电容反馈式振荡电路的基本电路就是通常所说的三端式（又称三点式）的振荡器，即LC 回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路，如图2-0 所示。由图可见，除晶体管外还有三个电抗元件X1、X2、X3，它们构成了决定振荡器频率的并联谐振回路，同时构成了正反馈所需的网络，为此根据振荡器组成原则，三端式振荡器有两种基本电路，如图2-0所示。图2-0中X1和X2为容性，X3为感性，满足三端式振荡器的组成原则，反馈网络是由电容元件完成的，称电容反馈振荡器电容反馈式振荡电路的设计及原理分析电路由放大电路、选频网络、正反馈网络组成。总体设计方案框图如下： V 0 图2-1 三端式振荡器基本电路

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