MAX2310压控振荡器(VCO)的槽路设计方法以及相关案例

元器件信息   2024-01-03 10:45   241   0  

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本应用笔记介绍了压控振荡器(VCO)的槽路设计方法,并给出了常用的中频(如果)85 mhz、190 mhz、210 mhz压控振荡器的设计实例。这些设计减少了为优化设计而进行的重复工作,具体分析可借助一个简单的电子表格实现。

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概述

本应用笔记介绍了压控振荡器(VCO)的槽路设计方法,并给出了常用的中频(如果)85 mhz、190 mhz、210 mhz压控振荡器的设计实例。这些设计减少了为优化设计而进行的重复工作,具体分析可借助一个简单的电子表格实现。

vco科技有限公司

图2图1表示基本的VCO模型,振荡频率由式1表示:

10011_xoyz_4530.gif

式1


F (osc) =
【中文译文
C(int) = MAX2310
C(t) =

10011_kbul_8525.gif

图1. vco

R(n) = MAX2310
C(int) = MAX2310
C(t) =
【中文译文

10011_zmqh_6348.gif

图2. max2310

1。C(coup):。C(cent)。它不是必须的,但为在不同的电感量之间调谐谐振腔提供了便利条件。。应选择足够大的阻值,以保证加载后的槽路Q值不受影响;另外,还要保证电阻值足够小,使4预算噪声可以忽略。电阻的噪声电压受K (VCO)调制后将产生相位噪声。电容C (v)是槽路内部的可变调谐元件,变容二极管的电容(C (v))是反向偏置电压的函数(变容二极管模型参见附录一个)。V(tune)、V(tune)、V(tune)、V(tune)、V(tune)、V(tune)

图3在VCO模型中增加了C(流浪),寄生电容和寄生电感使所有射频(RF)电路的罪魁祸首,为估算振荡频率必须考虑寄生参数。图3用电容C(流浪)表示寄生元件,振荡频率可由式2表示:

10011_yl8w_3171.gif

式2


【中文译文
C(int) = MAX2310
C(分)=
C(杂散)=
C(coup) =
C(v) =
C(vp) = gerei: gerei: gerei: gerei: gerei: gerei: gerei

10011_lys6_5698.gif

图3. C(stray)

图4表示VCO模型的详细电路,它考虑了焊盘的等效电容,但为简便起见没有考虑串联电感c(流浪)定义为:

10011_muao_7986.gif

式3


C(l) =
C(lp) =焊
C (DIFF) =平行引线的等效电容

10011_5k3b_6998.gif

图4. 【翻译

R(n) = MAX2310
C(int) = MAX2310
L(t) =
C (DIFF) =平行引线的等效电容
【中文】
C(l) =
C(lp) =
C(分)=
C(coup) =
C(var) = (var) = (var
C(vp) = genetecreger2 . gertecreger1 .焊
L(s) = L(s) = L(s
R = e = e = e = e = e = e = e

1 (t) . http://www.cmemo.org.cn/cmemo.org.cn/cn/L (T)通常对高频端影响较大,为了用下面的电子表格描述L (T)所产生的频率偏差的数学模型,可适当增大C (DIFF),减小L (T)以避免产生所不希望的串联谐振。这一点可通过缩短引线实现。

调谐增益

为获得最佳的闭环相位噪声特性应尽可能降低调谐增益(K (vco)),环路滤波器的电阻和电阻“R”(图2)会产生宽带噪声,宽带热噪声(10012_ahbr_2227.gif
/ / / / / / / / / / / / / /。要在保证足够的VCO调谐频率范围的前提下减小其调谐范围,需要选用容差极小的元器件,后面将对这一点作详细描述。(1)、(1)、(1)、(1)、(1)、(1)、(1)、(1)、(1)、(1)、(1)。MAX2310:0.5V Vcc-0.5V电池供电应用中,电压调节范围受电池电压或稳压器的制约。

免调节设计的基本概念

VCO槽路设计中需对实际部件进行误差分析,为了设计一个振荡在固定频率(f (osc))的VCO,必须考虑元件误差。(K(vco))元件容差越小、可能产生的调谐增益越小,闭环相位噪声就越低。【中文译文】

  1. 元件最大值(式5)

  2. 标准谐振电路,对应于元件标称值(式2)

  3. 元件最小值(式4)

二、中文翻译图5描述了如何将三种设计统一起来,以便提供可行的设计方案。从式1和图5可以看出:元件最小值对应于振荡频率的频端偏移,而元件最大值对应于振荡频率的频端偏移。

10012_vync_4096.gif

图5. 极端情况下的槽路中心频率和标称中心频率

为保证槽路的闭环相位噪声最小,需尽可能减小调谐范围。但要注意在考虑系统最大容差时仍能覆盖标准振荡频率。元件值分别达到最大和最小时,槽路的调谐范围尽量靠近所期望的振荡频率的边沿,考虑到系统容差对式2加以修正,可得最大误差时对应的振荡频率式4、式5:

10012_gmuz_6407.gif

式4


10012_ddjc_3985.gif

式5


T(l) = %
T(int) = % c (int)
T(分)= % c(分
T(政变)= % (c(政变)
T(cv) = % c (v)

式4和式5假设偏差量没有容差。

一般设计过程

步骤1

估算或测量焊点的寄生电容或其它寄生电容:用Boonton 72 bd电容计对MAX2310评估板(牧师C)进行测试,测得寄生电容为:C = 1.13 pf (LP), C (VP) = 0.82 pf, C (DIFF) = 0.036 pf。

步骤2

确定电容C (int):这个参数在MAX2310 / MAX2312 / MAX2314 / MAX2316数据资料的第5页查找到,谐振端口的1 / S11随频率变化的典型工作特性给出了几个常用频点时的等效并联RC参数,附录B包含了槽路端口频率在高频端和低频端时C (int)与频率的对应关系表。如果是这样,那就太好了。

例如:

如果如果为210 mhz(高频端谐振电路),本振工作频率应为420 mhz。由附录B的表5可得C (int) = 0.959 pf。

步骤3

选择电感:最好从几何平均值入手,这是一个需要重复迭代的过程。

10012_0zoy_9167.gif

式6


上式中电感,电容的单位分别用nH, pF表示(1 x10 (9) x 1 x10 (-12) = 1 x10(-21))。如果f (osc) = 420 mhz, L = 11.98 nh,则槽路总计电容为C = 11.98 pf。线圈工艺0805CS-12NXGBC

(1)、(1)、(1)对于一个固定振荡频率f (osc), LC的乘积应保持恒定。

10012_wlwo_4701.gif

式6.1


f (osc) = 420 mhz时,LC = 143.5,按照表3采用试凑的方法可以得到:电感取18 nh,容差为2%,而槽路总电容为7.9221 pf。此时,图84 .中文:顾名顾名,顾名顾名,顾名顾名。由此可以看出上述关系时的实用性。为保证较低的相位噪声,选用高Q值电感,如:Coilcraft 0805 cs系列,如果能够合理控制微带线的容差和Q值,也可选用微带线。

步骤4

确定锁相环(PLL)的合理范围:该参数表示VCO整个调谐电压(V(曲调))的工作范围,对于MAX2310,适当范围为:0.5 V至- 0.5 V电源电压,如果Vcc = 2.7 V,则调谐电压范围为:0.5 V至2.2 V,电荷泵输出限定这一范围。槽路电压摆幅为1 vp-p电压摆幅的中点为1.6 v直流,即使选用较大的C(政变),变容二极管也不会产生正偏。这是一个需要避免的情况,因为二极管将会影响槽路引脚上的交流信号,产生所不期望的杂散响应,造成闭环锁相环的失锁。

步骤5

选择变容二极管,在所规定的调谐电压范围内选择容差较小的变容二极管,并保证串联电阻最小,确认变容二极管的自共振频率高于所期望的工作频率。C(v)(2.5V)/C(v)(0.5V)如果选择较大的耦合电容C(政变),最大调谐范围可利用式2计算,如果选择较小的耦合电容C(政变),将会降低有效的频率调谐范围。选择变容二极管时需给出调谐范围的中点和端点处的容差,可以选择一个特性曲线较陡峭的变容二极管,如αsmv1763 - 079,进行线性调节。【中文译文】。

步骤6

确定耦合电容C(政变):C(政变)较大时,变容二极管耦合到槽路的电容较大,使调谐范围增大,但会降低槽路加载后的Q值。C(政变)较小时,会提高耦合变容二极管的Q值和加载后的Q值,但它是以减小调谐范围为代价的。通常是在保证调谐范围的前提下尽可能选择小的容量值。【中文翻译】

步骤7

C(分)。中文意思:中文意思:中文意思:中文意思:中文意思:中文意思:中文意思:中文意思:C(cent);

步骤8

按照制作的电子表格推敲设计参数。

MAX2310 85MHz, 190MHz 210MHz

下列电子表格给出了MAX2310在几个通用如果频点的设计,请牢记:LO振荡频率应为所期望的如果频率的两倍。

10012_rx14_9313.gif

图6. 85MHz

表1. 85MHz


浅灰色表示计算值。



深灰色表示用户输入。


MAX2310低波段油箱设计和调谐范围
总油箱电容vs. V调谐
V调总CCt
(名义上的)
Ct
(低)
Ct
(高)
0.5 vCt高14.1766 pf13.3590 pf14.9459 pf
1.375 vCt中期12.8267 pf11.7445 pf13.7620 pf
2.2 vCt低11.4646 pf10.3049 pf12.4534 pf

箱组件宽容

C政变

18 pf

0.9 pf

5%

C分

5.6 pf

0.1 pf

2%

C流浪

0.70 pf



l

68年北半球

2.00%


C整数

0.902 pf

10.00%



寄生物 和pad (C杂散)
由于 Q

C L

0.1 pf

市的垫

C Lp

1.13 pf

由于 ||

C diff

0.036 pf

Var.垫

C副总裁

0.82 pf


变容二极管规格
αsmv1255 - 003
Cjo

82 pf

变容二极管宽容

Vj

17 v

0.5 v

19.00%

14

1.5 v

29.00%

Cp

0 pf

2.5 v

35.00%

Rs

1欧姆

电抗

Ls

1.7 nh

X Ls

1.82
频率

170.00兆赫



名义上的变容二极管

X c

网帽

简历高

54.64697 pf

-17.1319

61.12581 pf

简历中

27.60043 pf

-33.92

29.16154 pf

简历低

14.92387 pf

-62.7321

15.36874 pf


负Tol变容管(低电容)

简历高

44.26404 pf

-21.1505

48.42117 pf

简历中

19.59631 pf

-47.7746

20.37056 pf

简历低

9.700518 pf

-96.5109

9.886531 pf


正电容变容管(高电容)

简历高

65.02989 pf

-14.3965

74.41601 pf

简历中

35.60456 pf

-26.2945

38.24572 pf

简历低

20.14723 pf

-46.4682

20.96654 pf



名义上的罗
(笔名)范围
低 Tol IF
(高)范围
名义上的如果
(笔名)范围
高 Tol IF
(低)范围

F低

162.10兆赫

84.34兆赫

81.05兆赫

78.16兆赫

F中期

170.42兆赫

89.95兆赫

85.21兆赫

81.45兆赫

F高

180.25兆赫

96.03兆赫

90.13兆赫

85.62兆赫

BW

18.16兆赫

11.69兆赫

9.08兆赫

7.46兆赫

% BW

10.65%

12.99%

10.65%

9.16%


标称 中频频率85.00兆赫

设计约束

加粗数字的条件

& lt;如果

=如果

比;如果

得尔塔

0.66

-0.21

0.62

测试

通过

通过

通过

提高 或降低分频

-0.21

兆赫

Inc .或 dec BW

-1.28

兆赫

分 表示最小体重

84.98

兆赫


K vco

10.68 mhz / V


10012_jm4m_5008.gif

图7. 190MHz

表2. 190MHz


浅灰色表示计算值。



深灰色表示用户输入。


MAX2310高波段油箱设计和调谐范围
总油箱电容vs. V调谐

V调

总CCt
(名义上的)
Ct
(低)
Ct
(高)

0.5 v

Ct高10.4968 pf10.0249 pf10.9126 pf

1.375 v

Ct中期9.6292 pf8.8913 pf10.2124 pf

2.2 v

Ct低8.6762 pf7.7872 pf9.3717 pf

箱组件宽容

C政变

12 pf

0.1 pf

1%

C分

3.4 pf

0.1 pf

3%

C流浪

0.70 pf



l

18 nh

2.00%


C整数

0.954 pf

10.00%



寄生物 和pad (C杂散)
由于Q

C L

0.01 pf

市的垫

C Lp

1.13 pf

由于||C diff

0.036 pf

Var.垫

C副总裁

0.82 pf


变容二极管规格
αsmv1255 - 003
Cjo

82 pf

变容二极管宽容

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