低噪声低功耗压控振荡器设计 - GPS校频的压控振荡器设计

3 低噪声低功耗压控振荡器设计

　　图5设计的是图4所示结构的一种全差分结构的LC型压控振荡器，获得了较高的电源噪声和衬底噪声抑制能力，且所需电流较小。其中子电路vco_var_cap为压控电容阵列，可以通过控制GAIN<3：0>来控制压控电容导通的个数，从而选择合适的VCO增益和工作频率。

　　

 

　　图6为该种LC型压控振荡器的控制电压扫描曲线，其中图6(a)为输出频率与控制电压间的关系曲线，从图中可以看出，当控制电压从0 V变为2 V时，输出频率从2.06 GHz变为1.98 GHz。图6(b)为压控振荡器增益随控制电压变化的关系曲线，控制电压在0～2 V之间，压控振荡器的最大增益为2π×50 MHz/V，最小增益为2π×20 MHz/V，所设计频率综合在这个压控振荡器增益变化的范围内是稳定的，因而可以认为压控振荡器的工作范围为1.98～2.06 GHz。

　　

 

　　图7为此压控振荡器的瞬态仿真波形，从图中可以看出，振荡器从未振荡到振荡大慨在100 ns，振荡稳定时间与振荡器的负阻有关，负阻越小，环路的正反馈能力就越强，达到稳定时间就越小。

　　

 

　　4 结语

　　为了使输出标准信号具有高稳定性和较高灵敏度，VCO的设计起决定性作用。差分对型VCO的优点是差分信号可以抑制地噪声或电源噪声，相位抖动较小。缺点是带宽有限，不适于高频应用。而LC谐振腔的Q值很高，因而LC类型的VCO的相位噪声很低，因而常用于对频率抖动要求非常低的场合，并且这种结构的工作频率只与电感L和电容C有关，通过减小电感或电容，并减小电路的寄生电容可以使得电路工作在很高的工作频率下。本文在分析和比较了反相型VCO、差分对型VCO、LC型VCO三种结构压控振荡器的优缺点的基础上，采用一种全差分结构的LC型压控振荡器，获得了具有差分结构和LC型结构双重优点的压控振荡器。