如何使用硅双极型芯片实现VCO的设计

　　压控振荡器（VCO）的频率随着作用在其调谐端口的电压而改变，在锁相环内（PLL），VCO 为超外差接收机内部的频率转换提供稳定的本振（LO）信号。VCO 还可用于发送链路，将基带信号上变频至射频（RF）以便通过电视广播传送（图 1）。

　　设计考虑进行 VCO 设计时，必须考虑下列重要参数，其中最需要考虑的是 VCO 的相位噪声：输出电平，用 dBm 表示（dB 对应与 1mW） 输出谐波电平，用 dBc 表示（dB 对用于载波功率） 调谐灵敏度，用 Hz/V 表示振荡频率的负载牵引，用 Hz p-p 表示（对于给定的负载，电压驻波比（VSWR）旋转 360°） 频率推移，用 Hz/V 表示，在偏置电压改变的情况下 VCO 相位噪声，用 dBc/Hz 表示，在给定的频偏下以下将分别讨论各参数的定义。

　　输出电平在典型的超外差接收机中，由于 VCO 除了驱动混频器外，还要推动 PLL 频率合成器的射频预分频器，因此，通常需要一级缓冲放大，提供负载隔离、同时增大负载驱动能力。输出谐波电平输出谐波电平是用来衡量 VCO 输出能量中谐波所占比例，这些谐波电平通常小于 -15dBc。振荡器内部有源器件的非线性自限幅是其产生根源。振荡器需要剩余增益弥补谐振损耗，但过大的剩余增益将造成更强的限幅，产生的谐波成分也更多。因此，设计人员必须在降低谐波电平与保证振荡器起振所需过量增益之间折中考虑。调谐灵敏度调谐灵敏度是一个系统级的指标，是所需调谐频率范围与最大调谐电压之比，单位为 Hz/V。调谐灵敏度反比于带载振荡器槽路的品质因子 Q。调谐灵敏度越高，振荡器的品质因子 Q 应该越低。另外一个重要且必须考虑的因素是在整个调谐频率范围内调谐灵敏度的变化。如果 VCO 的调谐灵敏度在调谐频带内有显著变化，PLL 频率合成器的性能将受到影响。典型的 PLL （锁相环路）中，增益最高的器件就是 VCO，通常具有数十 MHz/V 的调谐灵敏度。如此之高的增益，会由于调谐端的噪声而产生不希望的调制边带，因此设计人员应该尽量减小调谐端的噪声。