锁相环电路中压控振荡器的分析与设计

2011-10-09姚婧婧赵红东赵彦凤

电子设计工程 2011年24期

关键词：设计

姚婧婧，赵红东，毛键，赵彦凤

（河北工业大学信息工程学院，天津 300401）

压控振荡器（VCO）是锁相环电路设计中关键的模块之一，它的特性的好坏直接决定着整个锁相环电路的整体工作质量。压控振荡器的设计有许多要求，其中，相位噪声、调谐范围以及功耗是其设计的重要指标。在压控振荡器的设计中，对于给定的工艺，对其设计过程中参数指标存在折中的关系，高性能的压控振荡器要求有较低的相位噪声，较好频率调节范围和合理的功耗。

在锁相环电路中，LC振荡器和环形振荡器是很重要的两种振荡器。LC振荡器的相位噪声要比环形振荡器好，并且固有的有较好的调谐范围，集成电路中普遍采用的是交叉耦合型LC振荡器。它具有较低的相位噪声，良好的线性度，简单的结构等优点，广泛应用于高频锁相环电路中，因此本设计是基于LC振荡器基础上完成的[1]。

在压控振荡器的设计过程中，许多文章分别从理论、结构、工艺等不同的方面分析了相位噪声，并叙述了改善相位噪声研究中所取得的进展[1－3]。根据现有噪声相位模型来分析，谐振网络的寄生电阻、交叉耦合管和尾电流源是交叉耦合型LC振荡器的主要相位噪声来源。

为获得良好的相位噪声性能，本设计还采用二次谐波滤波技术来减小压控振荡器的相位噪声。仿真结果表明，经过二次谐波滤波电路的优化，有效地改善了压控振荡器的相位噪声特性。