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VCO

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VCO即壓控振蕩器，是射頻電路的重要組成部分。射頻電路多采用調制解調方式，因此嚴重依賴本振。本文詳細介紹了vco電路，vco的工作原理，壓控振蕩器，vco設計等內容

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VCO簡介

　　VCO即壓控振蕩器，是射頻電路的重要組成部分。射頻電路多采用調制解調方式，因此嚴重依賴本振。而現代通信技術要求復用、跳頻等新技術，采用電壓控制振蕩回路中電容的電容量，進而改變振蕩回路諧振頻率就成為實現這些技術的手段之一。

VCO百科

　　設計介紹

　　電壓控制

　　藍牙收發器

　　◆藍牙發射器藍牙無線信號采用高斯頻移鍵控（GFSK）方式調制，發射數據（Tx）通過高斯濾波器濾波后，用濾波器的輸出對VCO頻率進行調制。根據串行輸入數據流邏輯電平，VCO頻率會從其中心頻率向正負兩端偏離，偏移量決定了發射器的調制指數，調制的信號經放大后由天線發射出去。

　　藍牙無線信號在半雙工模式下工作，用一個RF多路復用開關（位于天線前）將天線連接到發射或接收模式。

　　藍牙

　　與設備接收部分相似，從另一個藍牙設備發射來的GFSK信號也是由天線接收的。在這期間，開關與低噪聲放大器（LNA）相連，對接收到的信號（Rx）進行放大。下一級混頻器將接收信號下變換到IF頻率（一般為幾MHz），進行該步驟時用于發射的PLL/VCO部分作為接收器下變頻本機振蕩器使用，將IF信號解調并恢復出數據。

　　擴展頻譜

　　藍牙無線通信的一個獨特之處就是它使用了擴頻技術，該技術原來是為軍事應用開發的，因為軍事應用中無線數據傳送必須安全可靠。傳統意義上的窄帶應用要消耗更多功率，在一個頻率上停留的時間很長，因此頻譜很容易被檢測到；而將發射器功率分配（擴展）到更大的帶寬上之后，此時信號看起來更像隨機噪聲，這相當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，這些系統對其它信號接收器干擾小，而且即便存在信號丟失頻段，數據也可以在其它頻率恢復，從而增強了對干擾和噪聲的抵抗能力。兩種最主要的擴頻形式是跳頻（FHSS）和直接序列（DSSS），用原始數據對載波進行調制并使用與每個鏈路端點跳頻代碼一致的頻率范圍發射時（圖2）使用FHSS系統。采用這種方式后，由于某個頻率干擾而丟失的數據可以通過另一個頻率發射，FHSS中的擴展代碼生成器直接用GFSK調制技術對載波頻率進行調制。

　　振蕩器自其誕生以來就一直在通信、電子、航海航空航天及醫學等領域扮演重要的角色，具有廣泛的用途。在無線電技術發展的初期，它就在發射機中用來產生高頻載波電壓，在超外差接收機中用作本機振蕩器，成為發射和接收設備的基本部件。隨著電子技術的迅速發展，振蕩器的用途也越來越廣泛，例如在無線電測量儀器中，它產生各種頻段的正弦信號電壓：在熱加工、熱處理、超聲波加工和某些醫療設備中，它產生大功率的高頻電能對負載加熱;某些電氣設備用振蕩器做成的無觸點開關進行控制;電子鐘和電子手表中采用頻率穩定度很高的振蕩電路作為定時部件等。尤其在通信系統電路中，壓控振蕩器（VCO）是其關鍵部件，特別是在鎖相環電路、時鐘恢復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領域，VCO幾乎與電流源和運放具有同等重要地位。

　　對振蕩器的研究未曾停止過。從早期的真空管時代到后期的晶體管時代，無論是理論上還是電路結構和性能上，無論是體積上還是制作成本上無疑都取得了飛躍性的進展，但在很長的一段時期內都是處在用分離元件組裝而成的階段，其性能較差，成本相對較高，體積較大和難以大批量生產。隨著通信領域的不斷向前推進，終端產品越來越要求輕、薄、短、小，越來越要求低成本、高性能、大批量生產，這對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。集成電路各項技術的發展迎合了這些要求，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步。

　　然而，由于工藝條件的限制，RF電路的設計多采用GaAs， Bipolar， BiCMOS工藝實現，難以和主流的標準CMOS工藝集成。因此，優性能的標準的CMOS VCO設計成為RF電路設計的熱門課題。

　　vco振蕩器

　　VCO是一個簡單的LC振蕩器，可以采用直流輸入控制電壓改變其輸出頻率?？梢允褂米內荻O管來達到這個目的。這些二極管根據直流電壓來改變電容值。

　　當被放在LC振蕩器的振蕩回路中時，振蕩回路的諧振頻率，也就是振蕩器的諧振頻率，在靜態頻率（或中心頻率）上下變化。靜態頻率由變容二極管兩端的DC偏置產生，一般初始值被設置為某個中間值。因此，通過升高或降低靜態偏執只，振蕩器的頻率可以在一個大范圍內變動。

　　在VCO電路中，有兩種不同的變容二極管。一種是突變性變容二極管，具有很高的Q值和較低的相位噪聲，在整個電容值范圍內其輸入電壓的調節范圍也很寬（0~50V）。這點說明變容二極管的調諧靈敏度不高。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容二極管，為了提高靈敏度，電壓調節范圍大約是0~20V，所以經常應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。

　　兩種類型的變容二極管都具有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，有時會更高。

　　壓控振蕩器（VCO）的設計

　　壓控振蕩器（以下簡稱VCO）已經成為當今無線收發器系統中不可缺少的模塊，它是鎖相環中最重要的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PLL整體的分析和設計，我們將在后期重點討論。這里先重點討論一下VCO的理論，設計以及對于廣大初學者最為關心的設計注意點。

　　根據參考書的理論，振蕩器其實就是帶有”設計缺陷”的放大器，分析振蕩器原理主要有兩個方法，第一。負反饋理論

　　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相減再輸入到放大器A中的，而放大器A的增益絕對值實際上要至少要為1dB，而不是理論上的0dB.

　　第二，負阻抗分析法，這種方法原理簡單，形象明了，不僅用于振蕩器分析，也經常用于帶有反饋結構電路的振蕩與否的分析。

　　振蕩器常用的類型有環形振蕩器， LC振蕩器，前者主要應用于低頻模擬設計中，今天我們主要談一下LC振蕩器的設計，現在IC芯片設計中，比較流行的LC差分結構，核心差分管可以是MOS，也可以是bipolar， biploar結構一般頻率設計的可以較高，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以上的調制的系統中，對相位噪聲的性能要求較高，則一般設計成PMOS結構。

　　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NMOS管子開環時的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，現在還往往選用bipolar型VCO結構。

　　現在最流行的設計結構即圖3所示，筆者在VCO設計中，有一定的經驗和專利，如果詳細談VCO的設計的話，可能篇幅會很長，這里主要談一下其設計要點。

　　1）關于inductor的設計

　　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，導致Rp變大，增加設計難度。如果有條件設計ind的話，我們會碰到如何對ind參數抽出及仿真的問題，這里我會另設一篇文章專門談談ind的設計，等效電路建立，參數提取，以及如何通過S參數測試實際的電感值和Q值， R值。

　　總的來說，在設計VCO的時候，最好對ind先進行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振蕩信號幅度加大，使其在非放大區也能工作。電容要取適當，太大相當于增加寄生電容，頻率下降，太小隔離作用減小，輸出信號幅度減少。

　　3）關于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，需要與其串接一個電容（直流隔離），這個電容的大小又反過來影響了varactor的可變范圍。 PN還有一個缺點，就是它的溫度特性要比MOS來的大，也就是用它來設計的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償措施來防止溫度變化中PLL的失鎖問題的出現。

　　這里還有一點需要注意，從Vctrl端看VCO，往往存在較大的寄生電容，所以在設計PLL的環形濾波器時，需要把其考慮進去

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Nexperia是大批量生產基本半導體的領先專家，這些半導體是世界上每個電子設計都需要的組件。該公司廣泛的產品組合包括二極管、雙極晶體管、ESD 保護器件、MOSFET、GaN FET 以及模擬和邏輯IC。
CD4046

CD4046

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cD4046是通用的CMOS鎖相環集成電路，其特點是電源電壓范圍寬（為3V－18V），輸入阻抗高（約100MΩ），動態功耗小，在中心頻率f0為10kHz下功耗僅為600μW，屬微功耗器件。本章主要介紹內容有，CD4046的功能 cd4046鎖相環電路，CD4046無線發射，cd4046運用，cd4046鎖相環電路圖。
COMSOL

COMSOL

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COMSOL集團是全球多物理場建模解決方案的提倡者與領導者。憑借創新的團隊、協作的文化、前沿的技術、出色的產品，這家高科技工程軟件公司正飛速發展，并有望成為行業領袖。其旗艦產品COMSOL Multiphysics 使工程師和科學家們可以通過模擬，賦予設計理念以生命。
加速度傳感器

加速度傳感器

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加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。
聯網技術

聯網技術

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服務機器人

服務機器人

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服務機器人是機器人家族中的一個年輕成員，到目前為止尚沒有一個嚴格的定義。不同國家對服務機器人的認識不同。
四軸飛行器

四軸飛行器

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四軸飛行器，又稱四旋翼飛行器、四旋翼直升機，簡稱四軸、四旋翼。這四軸飛行器（Quadrotor）是一種多旋翼飛行器。四軸飛行器的四個螺旋槳都是電機直連的簡單機構，十字形的布局允許飛行器通過改變電機轉速獲得旋轉機身的力，從而調整自身姿態。具體的技術細節在“基本運動原理”中講述。
基站測試

基站測試

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802.11ac與11基站測試（base station tests）在基站設備安裝完畢后，對基站設備電氣性能所進行的測量。n的區別，802.11n無線網卡驅動，802.11n怎么安裝。
TMS320F28335

TMS320F28335

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TMS320F28335是一款TI高性能TMS320C28x系列32位浮點DSP處理器
靜電防護

靜電防護

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為防止靜電積累所引起的人身電擊、火災和爆炸、電子器件失效和損壞，以及對生產的不良影響而采取的防范措施。其防范原則主要是抑制靜電的產生，加速靜電泄漏，進行靜電中和等。
SDK

SDK

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　　SDK一般指軟件開發工具包，軟件開發工具包一般都是一些軟件工程師為特定的軟件包、軟件框架、硬件平臺、操作系統等建立應用軟件時的開發工具的集合。軟件開發工具廣義上指輔助開發某一類軟件的相關文檔、范例和工具的集合。
OBD

OBD

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OBD是英文On-Board Diagnostic的縮寫，中文翻譯為“車載診斷系統”。這個系統隨時監控發動機的運行狀況和尾氣后處理系統的工作狀態，一旦發現有可能引起排放超標的情況，會馬上發出警示。

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