完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你，還能領(lǐng)取20積分哦，立即完善>
標(biāo)簽 > VCO
VCO即壓控振蕩器，是射頻電路的重要組成部分。 射頻電路多采用調(diào)制解調(diào)方式，因此嚴(yán)重依賴本振。本文詳細(xì)介紹了vco電路，vco的工作原理，壓控振蕩器，vco設(shè)計(jì)等內(nèi)容
VCO即壓控振蕩器，是射頻電路的重要組成部分。 射頻電路多采用調(diào)制解調(diào)方式，因此嚴(yán)重依賴本振。而現(xiàn)代通信技術(shù)要求復(fù)用、跳頻等新技術(shù)，采用電壓控制振蕩回路中電容的電容量，進(jìn)而改變振蕩回路諧振頻率就成為實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的手段之一。
VCO即壓控振蕩器，是射頻電路的重要組成部分。 射頻電路多采用調(diào)制解調(diào)方式，因此嚴(yán)重依賴本振。而現(xiàn)代通信技術(shù)要求復(fù)用、跳頻等新技術(shù)，采用電壓控制振蕩回路中電容的電容量，進(jìn)而改變振蕩回路諧振頻率就成為實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的手段之一。
設(shè)計(jì)介紹
電壓控制
藍(lán)牙收發(fā)器
◆藍(lán)牙發(fā)射器 藍(lán)牙無線信號(hào)采用高斯頻移鍵控（GFSK）方式調(diào)制，發(fā)射數(shù)據(jù)（Tx）通過高斯濾波器濾波后，用濾波器的輸出對(duì)VCO頻率進(jìn)行調(diào)制。根據(jù)串行輸入數(shù)據(jù)流邏輯電平，VCO頻率會(huì)從其中心頻率向正負(fù)兩端偏離，偏移量決定了發(fā)射器的調(diào)制指數(shù)，調(diào)制的信號(hào)經(jīng)放大后由天線發(fā)射出去。
藍(lán)牙無線信號(hào)在半雙工模式下工作，用一個(gè)RF多路復(fù)用開關(guān)（位于天線前）將天線連接到發(fā)射或接收模式。
藍(lán)牙
與設(shè)備接收部分相似，從另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備發(fā)射來的GFSK信號(hào)也是由天線接收的。在這期間，開關(guān)與低噪聲放大器（LNA）相連，對(duì)接收到的信號(hào)（Rx）進(jìn)行放大。下一級(jí)混頻器將接收信號(hào)下變換到IF頻率（一般為幾MHz），進(jìn)行該步驟時(shí)用于發(fā)射的PLL/VCO部分作為接收器下變頻本機(jī)振蕩器使用，將IF信號(hào)解調(diào)并恢復(fù)出數(shù)據(jù)。
擴(kuò)展頻譜
藍(lán)牙無線通信的一個(gè)獨(dú)特之處就是它使用了擴(kuò)頻技術(shù)，該技術(shù)原來是為軍事應(yīng)用開發(fā)的，因?yàn)檐娛聭?yīng)用中無線數(shù)據(jù)傳送必須安全可靠。傳統(tǒng)意義上的窄帶應(yīng)用要消耗更多功率，在一個(gè)頻率上停留的時(shí)間很長，因此頻譜很容易被檢測(cè)到；而將發(fā)射器功率分配（擴(kuò)展）到更大的帶寬上之后，此時(shí)信號(hào)看起來更像隨機(jī)噪聲，這相當(dāng)于犧牲帶寬效率來換取可靠性和安全性。由于功率密度較低，這些系統(tǒng)對(duì)其它信號(hào)接收器干擾小，而且即便存在信號(hào)丟失頻段，數(shù)據(jù)也可以在其它頻率恢復(fù)，從而增強(qiáng)了對(duì)干擾和噪聲的抵抗能力。兩種最主要的擴(kuò)頻形式是跳頻（FHSS）和直接序列（DSSS），用原始數(shù)據(jù)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制并使用與每個(gè)鏈路端點(diǎn)跳頻代碼一致的頻率范圍發(fā)射時(shí)（圖2）使用FHSS系統(tǒng)。采用這種方式后，由于某個(gè)頻率干擾而丟失的數(shù)據(jù)可以通過另一個(gè)頻率發(fā)射，F(xiàn)HSS中的擴(kuò)展代碼生成器直接用GFSK調(diào)制技術(shù)對(duì)載波頻率進(jìn)行調(diào)制。
振蕩器自其誕生以來就一直在通信、電子、航海航空航天及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域扮演重要的角色，具有廣泛的用途。在無線電技術(shù)發(fā)展的初期，它就在發(fā)射機(jī)中用來產(chǎn)生高頻載波電壓，在超外差接收機(jī)中用作本機(jī)振蕩器，成為發(fā)射和接收設(shè)備的基本部件。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，振蕩器的用途也越來越廣泛，例如在無線電測(cè)量儀器中，它產(chǎn)生各種頻段的正弦信號(hào)電壓：在熱加工、熱處理、超聲波加工和某些醫(yī)療設(shè)備中，它產(chǎn)生大功率的高頻電能對(duì)負(fù)載加熱;某些電氣設(shè)備用振蕩器做成的無觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)行控制;電子鐘和電子手表中采用頻率穩(wěn)定度很高的振蕩電路作為定時(shí)部件等。尤其在通信系統(tǒng)電路中，壓控振蕩器（VCO）是其關(guān)鍵部件，特別是在鎖相環(huán)電路、時(shí)鐘恢復(fù)電路和頻率綜合器電路等更是重中之重，可以毫不夸張地說在電子通信技術(shù)領(lǐng)域，VCO幾乎與電流源和運(yùn)放具有同等重要地位。
對(duì)振蕩器的研究未曾停止過。從早期的真空管時(shí)代到后期的晶體管時(shí)代，無論是理論上還是電路結(jié)構(gòu)和性能上，無論是體積上還是制作成本上無疑都取得了飛躍性的進(jìn)展，但在很長的一段時(shí)期內(nèi)都是處在用分離元件組裝而成的階段，其性能較差，成本相對(duì)較高，體積較大和難以大批量生產(chǎn)。隨著通信領(lǐng)域的不斷向前推進(jìn)，終端產(chǎn)品越來越要求輕、薄、短、小，越來越要求低成本、高性能、大批量生產(chǎn)，這對(duì)于先前的分離元件組合模式將不再勝任，并提出新的要求和挑戰(zhàn)。集成電路各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展迎合了這些要求，特別是主流CMOS工藝提供以上要求的解決方案，單片集成振蕩器的研制取得了極大的進(jìn)步。
然而，由于工藝條件的限制，RF電路的設(shè)計(jì)多采用GaAs， Bipolar， BiCMOS工藝實(shí)現(xiàn)，難以和主流的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝集成。因此，優(yōu)性能的標(biāo)準(zhǔn)的CMOS VCO設(shè)計(jì)成為RF電路設(shè)計(jì)的熱門課題。
vco振蕩器
VCO是一個(gè)簡單的LC振蕩器，可以采用直流輸入控制電壓改變其輸出頻率?？梢允褂米?nèi)荻O管來達(dá)到這個(gè)目的。這些二極管根據(jù)直流電壓來改變電容值。
當(dāng)被放在LC振蕩器的振蕩回路中時(shí)，振蕩回路的諧振頻率，也就是振蕩器的諧振頻率，在靜態(tài)頻率（或中心頻率）上下變化。靜態(tài)頻率由變?nèi)荻O管兩端的DC偏置產(chǎn)生，一般初始值被設(shè)置為某個(gè)中間值。因此，通過升高或降低靜態(tài)偏執(zhí)只，振蕩器的頻率可以在一個(gè)大范圍內(nèi)變動(dòng)。
在VCO電路中，有兩種不同的變?nèi)荻O管。一種是突變性變?nèi)荻O管，具有很高的Q值和較低的相位噪聲，在整個(gè)電容值范圍內(nèi)其輸入電壓的調(diào)節(jié)范圍也很寬（0~50V）。這點(diǎn)說明變?nèi)荻O管的調(diào)諧靈敏度不高。另外，突變二極管的電容值變化范圍很小，可能失真也很小。
另一種是超圖變性變?nèi)荻O管，為了提高靈敏度，電壓調(diào)節(jié)范圍大約是0~20V，所以經(jīng)常應(yīng)用在寬帶和低電壓情況下。與突變二極管相比，超突變二極管具有較低的Q值和較大的相位噪聲。
兩種類型的變?nèi)荻O管都具有0V電容特性，但是由于非線性和Q值問題，二極管的兩端總是至少有0.1V的電壓，有時(shí)會(huì)更高。
壓控振蕩器（VCO）的設(shè)計(jì)
壓控振蕩器（以下簡稱VCO）已經(jīng)成為當(dāng)今無線收發(fā)器系統(tǒng)中不可缺少的模塊， 它是鎖相環(huán)中最重要的block， 他的噪聲性能直接決定了PLL輸出相位噪聲的噪聲性能。 有關(guān)PLL整體的分析和設(shè)計(jì)， 我們將在后期重點(diǎn)討論。 這里先重點(diǎn)討論一下VCO的理論， 設(shè)計(jì)以及對(duì)于廣大初學(xué)者最為關(guān)心的設(shè)計(jì)注意點(diǎn)。
根據(jù)參考書的理論， 振蕩器其實(shí)就是帶有”設(shè)計(jì)缺陷”的放大器， 分析振蕩器原理主要有兩個(gè)方法， 第一。 負(fù)反饋理論
ABS（H（jw））》1， 并且deg（H（jw）） =180度， 注意， 這里180度指的是反饋回路是與輸入信號(hào)相減再輸入到放大器A中的， 而放大器A的增益絕對(duì)值實(shí)際上要至少要為1dB， 而不是理論上的0dB.
第二， 負(fù)阻抗分析法， 這種方法原理簡單， 形象明了， 不僅用于振蕩器分析， 也經(jīng)常用于帶有反饋結(jié)構(gòu)電路的振蕩與否的分析。
振蕩器常用的類型有環(huán)形振蕩器， LC振蕩器， 前者主要應(yīng)用于低頻模擬設(shè)計(jì)中， 今天我們主要談一下LC振蕩器的設(shè)計(jì)， 現(xiàn)在IC芯片設(shè)計(jì)中， 比較流行的LC差分結(jié)構(gòu)， 核心差分管可以是MOS， 也可以是bipolar， biploar結(jié)構(gòu)一般頻率設(shè)計(jì)的可以較高， 相同電流下易起振（gm較大） ， 而MOS管還可以分為NMOS型和PMOS型， 在CMOS工藝下， 比如在64QAM以上的調(diào)制的系統(tǒng)中， 對(duì)相位噪聲的性能要求較高， 則一般設(shè)計(jì)成PMOS結(jié)構(gòu)。
圖2. NMOS型VCO
一般判斷NMOS型VCO是否起振的條件為Rp-2/gm》0， Rp為平行諧振回路的總阻抗（Rl//Rc//Rother）， gm為單個(gè)NMOS管子開環(huán)時(shí)的gm，
圖3 bipolar LC VCO
判斷bipolar型VCO是否起振的條件為Rp-1/gm》0， 注意與上式的區(qū)別， gm只要大于1/Rp即可起振， 而NMOS型， gm要大于2/Rp才能起振， 也就是說相同的振蕩頻率， 振蕩范圍， bipolar型VCO所需要的功率消耗是mos的一半， 這也是為什么在高頻振蕩電路中， 現(xiàn)在還往往選用bipolar型VCO結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在最流行的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)即圖3所示， 筆者在VCO設(shè)計(jì)中， 有一定的經(jīng)驗(yàn)和專利， 如果詳細(xì)談VCO的設(shè)計(jì)的話， 可能篇幅會(huì)很長， 這里主要談一下其設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
1） 關(guān)于inductor的設(shè)計(jì)
一般受process工藝的限制， ind的選用也有諸多限制， 比如沒有全差分型的ind， 或者ind的寄生電阻值較大， 導(dǎo)致Rp變大， 增加設(shè)計(jì)難度。 如果有條件設(shè)計(jì)ind的話， 我們會(huì)碰到如何對(duì)ind參數(shù)抽出及仿真的問題， 這里我會(huì)另設(shè)一篇文章專門談?wù)刬nd的設(shè)計(jì)， 等效電路建立， 參數(shù)提取，以及如何通過S參數(shù)測(cè)試實(shí)際的電感值和Q值， R值。
總的來說， 在設(shè)計(jì)VCO的時(shí)候， 最好對(duì)ind先進(jìn)行AC仿真， 了解你所使用的ind的Q曲線， freq曲線等特性。
2） 圖3中基極電容的作用
基極電容可是使vco振蕩信號(hào)幅度加大， 使其在非放大區(qū)也能工作。 電容要取適當(dāng)， 太大相當(dāng)于增加寄生電容， 頻率下降， 太小隔離作用減小， 輸出信號(hào)幅度減少。
3） 關(guān)于varactor
Varactor一般也分MOS型和PN型， MOS型一般可變范圍在-0.5-+0.5V， 變化率較陡， 范圍較窄， 而PN型一般在0-Vdd之間都變法， 范圍較寬， 但是PN型由于要反向加偏壓的緣故， 需要與其串接一個(gè)電容（直流隔離）， 這個(gè)電容的大小又反過來影響了varactor的可變范圍。 PN還有一個(gè)缺點(diǎn)，就是它的溫度特性要比MOS來的大， 也就是用它來設(shè)計(jì)的VCO的溫度特性需要特別注意， 如果過大， 則需要采取一些溫度補(bǔ)償措施來防止溫度變化中PLL的失鎖問題的出現(xiàn)。
這里還有一點(diǎn)需要注意， 從Vctrl端看VCO， 往往存在較大的寄生電容， 所以在設(shè)計(jì)PLL的環(huán)形濾波器時(shí)， 需要把其考慮進(jìn)去
壓控振蕩器（Voltage Controlled Oscillator，簡稱VCO）是一種電子振蕩器，其振蕩頻率可以通過外部電壓信號(hào)來控制。VCO在無線...
VCO（Voltage-Controlled Oscillator，電壓控制振蕩器）的工作原理是基于電子器件的非線性特性，通過改變輸入電壓來調(diào)整輸出信號(hào)...
VCO（Voltage-Controlled Oscillator，壓控振蕩器）的調(diào)諧范圍是其重要的性能參數(shù)之一，它指的是VCO能夠通過改變輸入電壓來調(diào)...
VCO（Voltage-Controlled Oscillator，壓控振蕩器）的頻率穩(wěn)定性是一個(gè)關(guān)鍵的性能指標(biāo)，它描述了VCO輸出頻率對(duì)輸入電壓變化的...
VCO（Voltage-Controlled Oscillator，壓控振蕩器）的振蕩回路是構(gòu)成其核心功能的關(guān)鍵部分，它決定了VCO的輸出頻率和穩(wěn)定性。...
VCO（Voltage-Controlled Oscillator，壓控振蕩器）的響應(yīng)時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵的性能指標(biāo)，它反映了VCO在接收到控制電壓變化后，其...
壓控振蕩器（Voltage Controlled Oscillator, VCO）作為一種關(guān)鍵的電子元件，在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其核心作...
在通信、雷達(dá)、無線電控制系統(tǒng)等現(xiàn)代電子設(shè)備中，壓控振蕩器（Voltage-Controlled Oscillator，簡稱VCO）扮演著至關(guān)重要的角色。...
一鍵完成----創(chuàng)新的VCO參數(shù)測(cè)試方案
AnaPico的APPH系列相位噪聲分析儀不僅可以用于連續(xù)波信號(hào)和脈沖模式的相位噪聲測(cè)量、幅度噪聲測(cè)量、加性（附加或殘余）相位噪聲測(cè)量以及時(shí)間穩(wěn)定性的艾...
2024-03-13 標(biāo)簽：VCO相位噪聲測(cè)量VCO測(cè)試 694 0
環(huán)路的跟蹤狀態(tài)和鎖定狀態(tài)的區(qū)別？鎖相環(huán)路的鎖定狀態(tài)應(yīng)滿足什么條件？
環(huán)路的跟蹤狀態(tài)是指鎖相環(huán)鎖定后的狀態(tài)，即環(huán)路中的壓控振蕩器（VCO）的輸出信號(hào)的相位能夠自動(dòng)跟蹤輸入信號(hào)的相位，從而保持恒定的穩(wěn)態(tài)相位差。
驅(qū)動(dòng)高壓鎖相環(huán)頻率合成器電路中的VCO詳細(xì)分析立即下載
類別：電子資料 2020-11-25 標(biāo)簽：控制系統(tǒng)VCO
VCO壓控振蕩器的結(jié)構(gòu)圖和數(shù)據(jù)手冊(cè)免費(fèi)下載立即下載
類別：工控技術(shù) 2020-10-26 標(biāo)簽：振蕩器VCO結(jié)構(gòu)圖
羅德與施瓦茨推出頻率可達(dá)50GHz專用相位噪聲分析的FSPN50
羅德與施瓦茨（以下簡稱“R&S”）的最新型號(hào) FSPN 相位噪聲分析儀和 VCO 測(cè)試儀將測(cè)量頻率范圍從以前的最大26.5GHz 擴(kuò)展到50GHz。
為何不用一根導(dǎo)線代替鎖相環(huán)？ 鎖相環(huán)（PLL）是一種廣泛使用的電路，用于同步和追蹤時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)。它通常由一個(gè)鎖相環(huán)振蕩器（VCO）、一個(gè)相鎖環(huán)（PLL...
PLL對(duì)于VCO有什么要求？如何設(shè)計(jì)VCO輸出功率分配器？
PLL對(duì)于VCO有什么要求？如何設(shè)計(jì)VCO輸出功率分配器？ PLL對(duì)于VCO的要求： 1. 頻率穩(wěn)定性：VCO的輸出頻率需要具有較高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。對(duì)...
簡儀科技助力薄膜鉑電阻測(cè)試項(xiàng)目順利開發(fā)
高溫薄膜熱流傳感器在諸多領(lǐng)域中扮演著關(guān)鍵角色，其快速響應(yīng)和高精度的特點(diǎn)使其成為熱流探測(cè)領(lǐng)域的熱門選擇。
雷達(dá)料位計(jì)主要由發(fā)射和接收裝置、信號(hào)處理器、操作面板、顯示器、天線、故障報(bào)警裝置等 6部分組成。 雷達(dá)料位計(jì)利用雷達(dá)波的特性來檢測(cè)料位，其基本工作原理為...
這是簡單的 VCO(壓控振蕩器)電路，通過光隔離器連接到您當(dāng)前的儀器，意味著您可以更安全地測(cè)量儀器的高電壓。這些元件值適合 0 至 600 V 輸入...
成都漢芯國科集成技術(shù)有限公司的壓控振蕩器VCO覆蓋頻段為20MHz~6GHz，使用單電調(diào)諧，具有體積小、重量輕、是頻率產(chǎn)生源的關(guān)鍵器件。低調(diào)諧電壓讓產(chǎn)品...
1、數(shù)字電路模塊和模擬電路模塊之間的干擾 如果模擬電路射頻和數(shù)字電路單獨(dú)工作，可能各自工作良好。但是，一日將二者放在同一塊電路板上，使用同一個(gè)電源一起工...
2023-04-13 標(biāo)簽：電源電路設(shè)計(jì)RF 818 0
羅德與施瓦茨大幅提高相位噪聲分析和VCO測(cè)量組合產(chǎn)品的性能
羅德與施瓦茨（以下簡稱"R&S"公司）提升了相位噪聲分析和壓控振蕩器（VCO）測(cè)量的性能。高端的FSWP相位噪聲分析儀和VC...
頻率合成器在鎖相環(huán) （PLL） 中工作，其中相位/頻率檢測(cè)器 （PFD） 將反饋頻率與參考頻率的分頻版本進(jìn)行比較（圖 1）。PFD的輸出電流脈沖經(jīng)過濾波...
換一批
編輯推薦廠商產(chǎn)品技術(shù)軟件/工具OS/語言教程專題
| 電機(jī)控制 | DSP | 氮化鎵 | 功率放大器 | ChatGPT | 自動(dòng)駕駛 | TI | 瑞薩電子 |
| BLDC | PLC | 碳化硅 | 二極管 | OpenAI | 元宇宙 | 安森美 | ADI |
| 無刷電機(jī) | FOC | IGBT | 逆變器 | 文心一言 | 5G | 英飛凌 | 羅姆 |
| 直流電機(jī) | PID | MOSFET | 傳感器 | 人工智能 | 物聯(lián)網(wǎng) | NXP | 賽靈思 |
| 步進(jìn)電機(jī) | SPWM | 充電樁 | IPM | 機(jī)器視覺 | 無人機(jī) | 三菱電機(jī) | ST |
| 伺服電機(jī) | SVPWM | 光伏發(fā)電 | UPS | AR | 智能電網(wǎng) | 國民技術(shù) | Microchip |
| Arduino | BeagleBone | 樹莓派 | STM32 | MSP430 | EFM32 | ARM mbed | EDA |
| 示波器 | LPC | imx8 | PSoC | Altium Designer | Allegro | Mentor | Pads |
| OrCAD | Cadence | AutoCAD | 華秋DFM | Keil | MATLAB | MPLAB | Quartus |
| C++ | Java | Python | JavaScript | node.js | RISC-V | verilog | Tensorflow |
| Android | iOS | linux | RTOS | FreeRTOS | LiteOS | RT-THread | uCOS |
| DuerOS | Brillo | Windows11 | HarmonyOS |
關(guān)注我們的微信
下載發(fā)燒友APP
電子發(fā)燒友觀察
版權(quán)所有 ? 湖南華秋數(shù)字科技有限公司
長沙市望城經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)航空路6號(hào)手機(jī)智能終端產(chǎn)業(yè)園2號(hào)廠房3層（0731-88081133）
電子發(fā)燒友 （電路圖） 湘公網(wǎng)安備43011202000918
工商網(wǎng)監(jiān)
湘ICP備2023018690號(hào)-1
