实验二压控振荡器VCO的设计讲解.ppt

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实验二压控振荡器VCO的设计讲解

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

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