实验二压控振荡器VCO的设计讲解.ppt

实验二 压控振荡器VCO的设计;（一）实验目的;（二）实验内容;振荡器三个基本模块;振荡器的物理模型;（三）振荡器的技术指标;（三）振荡器的技术指标（续）;（四）ADS软件的使用;ADS软件的启动;创建新的工程文件;创建新的工程文件（续）;创建新的工程文件（续）;VCO的设计;VCO的设计（续）;管子的选取;振荡器采用的初始电路;偏置电路的设计;选择probe components 类，然后在这个类里面选择L_Probe并放在适当的位置，同理可以在“Sources－Time Domain”里面选择V_DC，在lumped components里面选择R。 在optim/stat/Yield/DOE类里面选择GOAL，这里需要两个，还有一个OPTIM。 在Simulation－DC里面选择一个DC。 上面的器件和仿真器都按照下图放好，并连好线。 ;按NAME钮出现对话框后，可以输入你需要的名字并在你需要的电路图上面点一下，就会自动给电路节点定义名字，如下图中的“Vcb”，“Veb”节点。 ;采用双电源供电的方法，设置两个GOAL 来进行两个偏置电阻的优化，考虑到振荡器中三极管的工作状态最好是远离饱和区，还要满足三极管1.8GHz时的最佳噪音特性，所以直流偏置优化的目标是Ic=10mA，Vcb＝5.3V，如右图所示。;设置接在“C极”上的电阻为600，优化范围为100－1000，把电源改为“12V” 。 同理，设置接在“E极”上的电阻为400，优化范围为100－1000，把电源改为“－5V” 。 按“F7”快捷键进行仿真。 在Data Display窗口，就是新出来的窗口中，按LIST键，选择“R1.R；R2.R”这样就会显示出优化的直流电阻的数值，如下图所示。 ;可变电容VC特性曲线测试;按VAR键并双击它，修改里面的项目，定义一个名为：“Vbias”的变量，设置Vbias＝5V作为Vbias的初始值。 修改电源的属性，使Vdc＝Vbias。 修改S参数的属性，设置单点扫描频率点1.8GHz，并计算“Z参数”。 修改PARAMETER SWEEP的属性，要求扫描变量“Vbias” ，选择Simulatuion1“SP1”，扫描范围为1－10，间隔为0.5。 ;按“F7”进行电路仿真。 在“Date Display”按Eqn，并在对话框里编辑公式为： 在Eqn中选择C_Varactor ，得到VC曲线和表格如下： ;VC特性曲线;瞬态仿真电路图;注意：记得一定要添加“Vout”这个节点名称 按“F7”开始仿真。 在出来的“Data Display”窗口里面，输出“Vout”的瞬时波形，按 ，并“new”一个新的 “Marker”，在“Vout”的瞬时波形图中，点击一下，然后移动鼠标，把“marker”移动到需要的地方，就可以看到该点的具体数值。 结果如下图所示：; 按Eqn编辑公式： 这表示要对“Vout”在“Marker”m3，m4之间进行一个频率变换，这样出来的“Spectrum”就是m3和m4之间的频谱。 ;输出Spectrum的图形，可以看到m3和m4之间的频谱分量，加入“marker”m5就可以知道振荡器大概振荡的频率，如下图： ;结果分析;调整优化的结果;设置HB仿真器;设置HB仿真器;谐波平衡仿真电路图;谐波频率和幅度 ;相位噪音仿真结果;相位噪音的具体数值 ;VCO振荡频率线性度分析 ;修改HB仿真器属性;在“Date Display”里点Rectangular Plot，弹出对话框后点Advanced键，输入**..freq[1]，点击OK后生成图形如右图所示（**指的是图形文件名，默认与原理图名称一致），从图中可以看到压控的线性度还是可以的，当Vtune＝3.75V时，振荡器的输出频率为1.796GHz。 ;功率－频率曲线 ;ADS使用小结;VCO设计小结;噪声分析也是振荡器设计的一个重要的方面。设计过程中必须明确要计算哪些噪声，并合理设置好噪声频率间隔。 在电路中加入滤波器是为了增加频率的隔离度，但是???滤波器对于后来生成的压控曲线影响很大。不去掉滤波器而直接仿真得到的曲线并不是线性的，原因是滤波器的通带比压控的频率范围小，而去掉滤波器后生成的压控曲线的线性度很好，符合VCO的设计要求。 ;思考题