电压型街舞正弦发生器及其有用的扩展

文摘

本文介绍了一种新的电压型二阶正弦发生器电路四个活跃的元素和六个被动的元素,包括接地电容器。振荡的频率和条件可以独立控制。有源元件的nonidealities和寄生效应的影响也是研究;提出的拓扑是好的吸收一些寄生元素参与活跃的元素。电路便于产生高频信号,证明了25兆赫输出。给出几个电路扩展使新提议对实际电路采用有用。通过仿真结果验证了提出的理论。

1。介绍

四阶段正弦波发生器,电压输出逐步由90°通信和仪表系统中找到有用的应用程序,因此已经覆盖在开放文献[1- - - - - -4]。基于跨导-的一些早期作品方法(1)提供了紧凑的晶体管数量偏低的实现,但有限的频率相比,基于当前输送机工作(2]。非常新颖的文学见证bread-boarding紧凑的解决方案与未来新的活性元素的集成的范围,像DO-CIBA3]。与此同时,传统方法采用带通滤波器的正交振荡器实现,能产生四阶段的输出,继续吸引着最近的关注(4]。的四阶段电压型电路5)使用五个放大器和五被动元件,其中大多数是在浮动形式。提到的是到目前为止(1- - - - - -5)二阶网络的类别。另一个各种各样的电路采用三阶网络生成正交电压输出,有可能扩展到其他积极的元素(四个阶段6]。活动- - - - - -网络的6)使用电流控制输送机和三个电容器。虽然电路(6)旨在生成四阶段电流输出,两个正交电压输出同时可用,其中没有提到过的一个事实。讨论正交振荡器的评估价值的工作,可以限制在这里,鉴于最近的工作(3,其中引用)。尽管这一限制,有许多作品为自己的价值,找到提到没有贬低数以百计的其他作品,未尽(7- - - - - -14]。例如工作(10)是第一次尝试使用振荡器应用程序的培训。另一个工作后(11]介绍了电压型正交振荡器基于两个DDCC和五个接地被动组件,可以延长四个阶段采用额外的积极的构建块。

这项工作是基于四阶段的实现电压型振荡器采用带通滤波器在最近的一份工作报告(15]。虽然可用的工作提出了一个四阶段振荡器电压输出,这是基于一个三阶网络(15),新提出的电路是基于二阶网络,从而提供一个新的未报告的解决方案有效的结果。该电路是基于四个差动电压电流输送机(培训),四个电阻,和两个电容器,可用的工作不同,使用了三个电阻和电容(15]。新提出的相似电路提供一个(15)可能只是欺骗,因为两个不同工作为了“,”也在下面提到。电路寄生考虑,不理想的问题,并给出电路的变化以及可加工性支持技术创新的建议。

2。电路描述

提出的电压型四阶段正弦发生器电路是基于培训,其象征和电路如图所示1,紧随其后的是实际的振荡器电路如图2。图的培训1是所描述的关系 可以指出,培训只有的电路+阶段需要12只晶体管,可以用作DDCC运作使门的,命名为,修改后的,连同。培训/ DDCC基于模拟电路设计仍然是一个良好的研究课题,直到最近[4,16- - - - - -18]。基本方案以及提出电路如图2和3,分别。电路需要四个活跃的元素和六个被动的元素,与两个接地电容器的优势。反相带通的传递函数图的基本方案2实现从节点DDCC-1的节点在图3。反相增益系数(-)的图2实现使用DVCC-4还有吗和在图3。可以指出,使用的反相放大器是一个可用的一些模拟块(15]。这可能指出DDCC-1未使用不需要实现的终端,从而减少DDCC-1的实现由两个晶体管。常规分析电路的数字3(与图的框图2)收益率以下特征方程: 振荡的频率振荡(FO)和条件(CO)被发现(3): 方程(3)可以很容易地解释的变化独立于公司,由频率决定无源元件;然而,公司需要设置不同的电阻。四阶段电压输出相关的如下: 在振荡的频率,前面的方程可以表示如下: 设计与相等的电阻()和等于电容器(),获得振荡的角频率(3),;然后(5)减少 方程(6)显示了四个输出振幅相等,这阶段逐步分离的90°。

3所示。寄生的考虑

的线路图3接下来分析参与培训、寄生的元素。这是一个众所周知的事实,寄生效应是电路拓扑依赖。输送机电流与电阻电路终端是适合吸收终端固有电阻(),尽管净值也增加。同样,与电容电流conveyor-based网络终端和/或终端是好的从吸收寄生电容在这些终端(和/或、职责),尽管这些节点的净值增加。电阻焊端在终端与温和的设计值(几个KΩ)也不妨碍电路行为的理想,随着寄生电阻()是相对远高于外部连接的电阻器,出现在分流。来图的电路3,可能会注意到,不同的外部被动修改元素由于寄生现象如下: 不理想的佛和公司因此发现如下: 方程(7)- (8)表明,实际的FO略小于所需的佛,但电路拓扑提供设计师消除寄生效应的范围,通过predistorting被动组件。实际的错误由于寄生元素将获得结果的部分。

4所示。不理想的传输增益效果

一个不理想的培训的特点是以下关系:

这里的电压转移收益,,终端用和电流传输增益形式终端,+终端。提出了电路的拓扑(图3)是这样就算作废了传输增益效应来掉,从而缓解非理想的表达式。分析电路的使用收益不理想的描述振荡器的特征方程如下: 它可以指出采取不同的培训与简单的表达式,因此删除后缀。不理想的佛,因此成为有限公司根据前面的方程 方程(11)需要首先解释频率方面的错误,因为分子会略小于理想的表达式(3),从而导致实际的衰减振荡的频率与设计值。类似的效果被发现在前一节的寄生元素。因此,不胜感激,佛会略小于所需的值,需要进一步评论在结果”部分。其次,(11)派生假设转让收益的各种培训将是相同的,这是很实用,尤其是对集成的实现。现在的外观与权力3/2可能相当烦人从灵敏度的角度来看,但实际上等于三个不同对于不同的输送机。澄清,佛的敏感性对主动和被动所有元素中发现大小统一,确保良好的性能。

5。验证结果

图的四阶段振荡器3使用的培训、模拟图吗1用PSPICE软件工具。参数的详细信息列在许多近期作品,因此这里不重复(14,15]。电容元件的电路设计10 pF和频率确定电阻(3 KΩ),从而产生一个振荡的理论频率为10.6 MHz (3)。公司是通过调整设置附近的4 KΩ,保留KΩ。输出波形如图4,被发现为10.25 MHz,导致一个错误的FO大约3%。四个输出的光谱图所示5;拉力是1.1%左右。拟议的可调谐性通过电路提供了有趣的选项和/或没有限制他们的比率或参与公司,首选方法在最相关的文献。然而,使用的电路拓扑15)的范围作为一个潜在的模拟现场可编程模拟阵列单元,采用可编程电容阵列。在这样的应用程序中,一组等于电容器可用,需要切换不同电路参数。与这种观点,提出研究了振荡器的可调谐性通过使用电容的元素值8 pF, 6 pF,和4 pF,导致佛为12.5 MHz, 17.5 MHz,分别和25兆赫。的光谱输出波形如图6,证实了该电路的实用性。

6。电路的扩展

本节提供了一些有用的电路扩展通过简单的修改提出了电路的数字3。一些变体与独特的特性给出有用的未来收养。

6.1。八个输出的电路

电压型四联图的振荡器3可以扩展为显式四联目前的输出采用阶段。额外的+和阶段合并DVCC-2和DVCC-3导致四个电流输出间距为逐步90度。这个修改(添加),可以作为一个完整的四阶段振荡器电路与电压以及电流输出。由此产生的电路是独一无二的可用的文学,通过同时生成8个输出。前面提到的电路模拟(有八个输出能力)也支持这一理论。额外的+和各阶段DVCC-2和实现DVCC-3导致四阶段电流输出。演讲的结果,阶段纳入上述输送机,生成正交电流输出,如图7与前面给出的设计一样,电压输出。傅里叶频谱如图8以佛为10.25 MHz。它可能再次注意,两个额外的输出(反向阶段对如图7)将是可用的+终端的输送机。

6.2。电路简单配置

电路简单的配置可以通过离开终端未使用,同时保持电路的功能。这一修改导致FO获得图的一半3,公司减少了。最终的电路更简单的阶段不需要实现(请注意,当前输出如下提到的部分将不可用)。更重要的是,寄生电容在(7)消失的这一修改,使FO中减少错误,对于一个给定的电容器(,)基础设计相比图的电路3。这也提供了一个设计指南上使用更小的capacitance-based设计的容许误差。另一方面,为了获得同样的FO范围图的电路3,修改后的电路需要较小的阻力值,使得““感应错误更有影响力,相比图的电路3。这样的讨论往往会导致无休止的争论,最好由模拟电路设计的艺术奥秘。尽管新拓扑实际上是合成,这样的讨论的结果。

6.3。电路与可调培训

另一个电路的改进是使用电压控制培训、介绍了(19]。在这样的情况下,终止电阻被淘汰,而是内在的终端电阻生效,通过偏置电压可调已被证明在19]。虽然有限站得住脚,电路并成为一个电压控制振荡器。或者,可以使用当前控制培训、代替传统的培训。的终端电阻再次取代内在阻力。振荡电路的频率可以通过偏置电流调谐。然而,涉及的相对复杂性几乎翻倍,随着CC-DVCC CCCII和培训,已经很好了在一些有用的小说作品20.,21]。

6.4。使用电流增益可变培训

非常有趣的电路发展可采用电流增益可变培训。可以指出,传统的培训、统一当前转让收益来终端。这可能是不同的培训获得电流增益变量。电流增益的概念变量当前输送机已经从一些早期作品(它的起源22- - - - - -25]。该电路的数字3是一种很有前途的候选人为目的,从非理想的明显表达式(10)- (11)。这些表明,振荡器的频率和条件是当前传输增益”的函数,“如果变量,那么佛可以调谐通过它,而不是外部被动元素。一个简单的实现这一目标的方法是不同的长宽比晶体管组成阶段还在(14),但振幅控制在那个特定的工作。一个更实际的方法是调整电流增益,因此振荡器的频率的数字意味着按照下面。

6.5。数字控制电路

最后一个未来的增强是利用数控电流传输增益级,最近一直受雇于一些工作(26,其中引用)。当前的转移获得”“可以通过一个数控位控制工作,以改变振荡器的频率。在这样一个振荡器,没有外部被动元素需要不同的频率调谐。完整的数字控制电路和模拟可以兼容标准集成电路技术。更多细节的上述电路扩展不需要进一步阐述原因简洁。

7所示。一些有趣的言论

本文假定的主题意义的一些有趣的作品继续直到最近出现在公开文献[27,28]。至于正交振荡器的(两个正交输出)扩展到四个输出而言,在这种情况下可以使用额外的逆变器。与输入电压在培训和输出(其他未使用的终端)可以执行一个逆变器的功能。的终端电阻()以及输出电容()的方式形成一个低通滤波器(有损积分器)导致有限的(尽管)极点频率高,因此在某种程度上限制了高频操作官与贫穷,该电路相比,无损的集成商提供无限极的频率。因此,扭曲在高频率不一样在该电路与逆变器生成四个信号正交振荡器。这证明了该结构的使用,和一个额外的逆变器。来的可能应用正交振荡器,其效用在正交混频器,单边带代向量电压表等等往往是强调在文学。与正交输出电路以及它们的反向版本(四个阶段)的特殊利益两个浮动输出正交信号的来源。在这样的应用程序,也可以称为微分电路输出正交振荡器。其他可能的应用四阶段正交信号可以在交相移键控,。此外,当四个正交信号是通过比较器,他们成为一种街舞时钟生成器。简而言之,该电路及其扩展了在前一节中介绍有用的应用领域。

8。结论

摘要与电压型四阶段的新提议振荡器电路FO以及公司的独立控制和使用接地电容和电路拓扑适合减少高频寄生效果和适用性。不理想的和寄生的研究。一些有用的电路扩展为更简单的拓扑结构,同时四阶段电流输出、电压/电流可调振荡器,和数字控制电路。新提议浓缩到可用的知识。

承认

作者感谢匿名评论者的正反馈在纸上。作者还谢谢教授阿里乌米特Keskin是学术编辑推荐。

引用

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