交叉MOS电压转换的线性方式
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交叉MOS电压转换的线性方式

平稳振荡状态的VCO核心必须是电流平衡的,电感L的中心抽头节点处的电流应该满足KCL定理,即一个周期内电流源注入该节点的电流总量应该等于和该节点相连的其他支路流出的电流总和。因为流过谐振腔顶端电容Ctop的电流的直流分量为零,同时运算放大器OTA1的输入端和负振幅检测器的两个节点也不会吸收直流电流,因此固定电流源和可变电流源提供的总直流偏置电流只能注入VCO核心。


对于一个给定的总偏置电流,总能解得与之对应的单端振幅Asig和交叉耦合对管栅极偏置电流Vgbias。由于以上分析着眼于最一般的情况,因此也适用于分析前文所述的其他C类VCO。可见只要偏置电流Idt是固定的,不论是否采用动态偏置技术,任何因PVT变化或频率调谐引起的VCO元件参数改变都会导致振幅和偏置电压漂移,从而改变VCO的性能、影响其稳定性。


PVT变化或频率调谐等因素影响,在环路-2的帮助下提出的新型VCO结构也能有受控的恒定振幅。在实际电路中考虑到负峰值检测器的输出会存在一定的衰减,所以谐振腔输出Vop(或Von)的振幅会略大于设定的值Vref1-Vref2。


ca88手机版厂为了简化,考虑到这两个环路的反馈信号类型和反馈路径都不同,先对两个环路进行相对独立的分析来获得对电路设计有指导意义的环路稳定条件。在利用这些条件完成初步的电路设计后,借助仿真软件提供的周期稳定性(PSTB)分析对VCO进行仿真从而得到更精确可靠的结果。


增益级中的等效跨导gmoTA1和电阻ro1分别用来等效放大器的输入跨导和输出阻抗。第二个增益级中的等效跨导gmCP等效的是交叉耦合对中两个MOS管并联后的总跨导,需要注意的是该级增益有反相特性。在第二级输出端并联到地的小信号电阻rpar则是偏置电流源MP1管,MP2管以及交叉耦合对中的MN1管和MN2管输出电阻的并联结果。


在实际的电路设计中,根据低相位噪声的要求,环路-1的带宽被设计在几百KHz处。与此同时为了实现快速的振幅调整,将环路-2的带宽设置在1MHz左右的频率。负峰值检测器采用小尺寸的NMOS管(NM3和NM4)和电容Cpd组成,这样即可以确保其延迟Tpd被限制在几纳秒之内从而使环路-2有足够的相位裕度。除此以外,使用小尺寸器件还能将负峰值检测器对谐振腔的寄生影响降到最低,使谐振腔Q值不会有明显的降低,同时还能确保VCO的振荡频率不会随环路-2的振幅调整作用发生改变。


根据稳定性设计指导,在对ca88手机版厂提出的双反馈环路控制C类VCO完成初步的电路设计后,为了更精确的验证两个环路同时工作时VCO的稳定性,从而得到更可靠的分析结论,还需要借助IC设计软件提供的PSTB分析工具来对整个C类VCO进行仿真。具体的仿真方法是在对其中一个环路做分析时,另一个环路应该处于闭合状态,这样就能得到包含另一个环路作用的稳定性分析结果了。


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点击次数:  更新时间:2018-01-04 09:10:35  【打印此页】  【关闭