偏置电流对水泵压控振荡增益的测试
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偏置电流对水泵压控振荡增益的测试

利用交叉耦合差分对振荡器结构来具体分析该模型在具体电路中的应用。交叉耦合差分对振荡器由差分对、谐振回路、尾电流源组成,其中在振荡器结构中尾电流源控制结构的功耗,差分对提供等效负阻来抑制系统的损耗,电流波形的幅值是由频率谱密度的奇数次的谐振频率和基础本振频率组成的。LC谐振回路起到滤波的作用,主要滤除除基波以外的频率谐振分量。


电流在VCO系统中会影响幅值大小的变化,在电流增加的时候,幅值也会随之变大,但是幅值在电路中是存在最大值两倍的电源电压的。当达到电源的极值的时候,电压和地之间就可以认为是通路,当VCO工作在这个范围内的时候就有了很大的此时,电压就可以有很大的电源抑制比。在尾电流电路中增加去噪的电路结构不仅降低了噪声而且可以适当的减少输出的幅值范围。在本项目中的VCO的结构中就具有这样的去噪结构,这样的分析大大降低了噪声分析的工作量,且设想噪声的产生都是不相关的,就可以独立的分析系统中的每一个模块的噪声。


在系统中漏电流源产生的噪声可以看做普通的MOS管中由漏极产生的噪声,经过VCO差分对管的放大把噪声省频到了输出的高频率附近,进而对VCO的载波输出波形造成了干扰,具体从传输函数上看就可以看做一个Mixer。因为VCO的输出电压远大于输入对管的ca88手机版阈值电压,所以由于混频的作用产生的小的正弦波还是被近似为方波。尾电流引入的噪声对VCO相噪的影响主要在于白噪声和1/f噪声。首先,管子的热噪声会直接恶化相噪,因为是差分输入,所以偶数次的谐波分量也会被混频到载波输出形成相位噪声。最后,谐波分量剩下的奇数次谐波虽然不会直接混频产生相位噪声,但是会影响幅值,这也会存在AM-PM的噪声转化。然后,1/f噪声作为尾电流源最主要的影响,过程与AM噪声经由变容管变成相位噪声一样。


电流源在电流中的两个作用是提供DC偏置和为共模点提供高的输出阻抗,在电流源部分中对于相噪的影响最大的就在于MOS晶体管的宽长以及提供电流的大小。管子越大导致跨导就越大影响到噪声系数,得到的噪声就越大。相同的偏置电流的情况下,栅源电压越大产生的电流源跨导也就越小,而又会使晶体管进入进入三极管区,从而限制了输出摆幅。尺寸对于MOS管1/f噪声的影响是管子越大噪声越小,产生的闪烁噪声就越小,但由于尺寸大小会导致寄生电阻电容的变化所以并不能无限制的大。总结了几点,电流源形成的电阻电容对于噪声的影响是最大的,在设计时一定要综合各方面的因数来定尾电流MOS管的大小尺寸。在设计版图的布局布线时,比较方形MOS管的漏极寄生电容和叉指结构的漏极寄生电容发现,漏极设计成方形的得到的寄生电阻电容会比通常设计的叉指结构的要小。


目标在于降低振荡器的相位噪声,所以要减少器件的产生的噪声,而且不能恶化器件在结构中的功能,要平衡电路中的噪声和性能的关系。即一般的在电容电压交叉耦合差分振荡器电路中偶次谐波是要经尾电流源直接到地,这样就会有很大的噪声,所以要求尾电流源做到一个高阻抗的作用,使得偶次谐波成分不要从电流源流到地,而要在共模点处加一个大的电容,使频率的主要的偶次谐波里面的二次谐波从这个大电容流到地,这样就可以去除掉尾电流源的这部分器件的热噪声和1/f噪声。

图1:带尾电流源的基本压控振荡器电路图

带尾电流源的基本压控振荡器电路图

尾电流源中幅度噪声向相位噪声的转化机制就是在低频时闪烁噪声通过上变频到了基带频率从而产生了相位噪声干扰。减少这种噪声的途径往往是通过增加尾电流源晶体管的尺寸,并且优化版图减少寄生电容对共模点的影响。ca88手机版厂在实际设计电路的过程中通常加电感来完成对尾电流源低频1/f噪声进行抑制。


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点击次数:  更新时间:2018-02-28 09:11:34  【打印此页】  【关闭