基于全通滤波器的线性电压控制正交振荡器

摘要

提出了一种由一阶电子可调谐全通滤波器(ETAF)实现的线性电压控制正交振荡器。该有源元件是商业上可用的电流反馈放大器(AD844)与相对新的倍增模式电流输送(MMCC)装置。电子可调性由控制节点电压()。尽管可用的高频范围受到这些缺陷的限制，但器件非理想性的影响，即器件的寄生电容和端口传输比率的滚转极点，被证明是可以忽略的。随后，滤波器与电子可调谐积分器(ETI)环路连接以实现正交振荡器(QO)。通过仿真和硬件测试验证了滤波器电压可调谐相位的实验响应和在低THD时高达9.9 MHz的正交振荡器的线性调谐规律。

1.介绍

的一阶全通滤波器实现此前使用各种类型的活性积木（ABB公司），即，VOA [的被报道1]，电流传输和它的变体2- - - - - -5]，DDA [6], DDCC [7),培训(8,9], VDIBA [10]，和OTA，与差分放大器〔11]如表所示1;其中一些构建模块是通过一个基本设备(OTA、CC或DVCC)与一些信号(电流或电压)差动单元相结合来实现的。最近的文献表明，由商业上可获得的集成电路模块制造的电子功能电路能够提供预期的结果[12- - - - - -16]。

的ABB的多样化类型的最近的过去期间出现用于实现向信号处理不同的功能/波形成/过滤应用。在CMOS技术导致容易验证的ABB等的内部设计制造。然而，最近的研究解决这种做法的关于他们的节点关系造价的参与和复杂性等各种各样的ABB的[问题12,14,16]。

因此，使用现成的现成的设备可能是获得满意结果的另一种方法。一些最近的复合块在信号处理应用中产生了相当有用的结果，其中两种基本的商用芯片连接(如DDCC、DVCC和VDIBA)。有人建议，与组成元素相比，组合块可提供更好的结果[17]。因此，对于需要一个以上商用集成电路的ABBs，与芯片制造相比，它仍然是经济和更方便的[12,16,17]。

相对较新的MMCC元素[18因此，本工作中使用的是现成的CFA (AD844)和乘法器(AD835) [19)元素。MMCC的有用特性是它有一个内建的控制电压端子()，可方便地用于电路参数的电子调谐。因此，传统的跨导方法()到偏置电流()避免转换;这种转换需要额外的硬件复杂性和涉及热电压() [3.,10,16]。我们现在在座的电子调谐的使用复合CFA-MMCC块全通滤波器（ETAF）。

接下来，一个线性电压控制正交振荡器(LVCQO)是实现与ETAF环路反馈与电子可调积分器(ETI)。详细的分析进行了考虑到设备缺陷，即寄生分流-组件和滚柱的端口转换比率。这些不理想的影响是可以忽略的，但较高的可用频率范围是有限的。振荡频率(）是活性不敏感的相对端口的失配误差（)。通过PSPICE仿真和硬件测试，验证了ETAF和正交振荡器的实验结果。

2.分析

拟议的ETAF如图所示1(一)其中节点关系为:CFA: , 和 MMCC: , 和 。理想情况下，港口跟踪比率是统一的，但可能由误差系数( ), , 和 ,在那里 为乘法常数[20.]。

图分析1(一)得到传递函数 作为 寄生元件，在其中产生一个修改转移 , 和 。

在理想的装置端口跟踪比率都是统一的;假设实现性条件 ( ）为简单起见，我们得到 这是最小相位全通函数，其中传输增益 和相位（)在一定范围内是可调的 通过控制电压是可变的（),

3.非理想特性的影响。

3.1。寄生组件

寄生元件以分流器的形式出现设备当前源节点处的臂;按资料簿[21，典型值是 和 ;电路电阻(KΩ)相对比可以忽略不计。现在用有限寄生元进行再分析，得到图中修正的传递元1(一)展示单极滚装模型[22),由 在哪里

然后(4)简化

频域行为可以通过书面形式估计 在(6),由 在哪里

与 pF(测量) KΩ，我们估计寄生极点频率的值 MHz。因此为可用范围，寄生电容器的影响可以忽略，且 ;因此，标称APF函数是保留极限的 。

3.2。设备-端口传输比的滚开杆

在相对高频范围内，端口传输比,,和,,的活性成分如下:

式中各港口系数乘积的直流值1)可以被视为统一;例如, 以来 。

修改后的APF函数()现在写成 在哪里 功能涉及MMCC区块;它被分解为 ,在那里 和

It has been observed that the 3 dB corner frequencies for all the port-transfer ratios appear at close proximity, and hence these may be assumed equal without loss of generality [22]。因此，如果我们写的话，检验滚出极点效应的计算就变得简单了 。写作 求解(11),我们得到 这意味着 和 。类似的结果检查（12) (14)。对于MMCC滚出的影响，我们放置 ,在那里 ;解决(15),我们得到 这减少了 和 。该分析表明，在工作频率范围内( )。

4. LVCQO实施

正交振荡器在测量系统中有不同的应用[30.- - - - - -33和在通信电路，正交混频器，ssb调制器，矢量发生器，和数据转换。表中列出了最近QO设计的综合总结2。可以看到，尽管报道了许多这样的振荡器，很少是线性可调的。

我们现在提出线性VCO作为实现形成一个再生反馈环路形成的ETAF在图1(一)以及图中的ETI2;ETI的转移是 在哪里 , 和 ;因此 。电容器接地()促进吸收在-预设计级别的值。与端口传输滚开极频率相关的器件缺陷()是通过书写估计的 在哪里 。

滚下引起的偏差为 如果我们假设 并把 ,然后减少类似于（17), 现在通过等式推导振荡器的实现 得到特征方程(CE):

所以调谐频率(是由控制电压()

该方法通过控制电压()。没有额外的电流处理电路偏置电流(需要）转换，如表中所示在前面的设计中看到的1，及热电压(）不参与。这可以看出，ω_o实际上是活性不敏感， 。

5.实验结果

的反应的-tunability提出ETAF和LVCQO已被PSPICE模拟验证[34]和硬件测试;如图所示3.。ETAF的应对措施，其相位误差沿（）和THD（测量为7次谐波），显示在图3(一个)和图3（b）与[10,24,25]。一些小相位误差()对实验产生的正弦正交信号偏差在90度左右进行测量，如图所示图3（c）。振荡器光谱图响应3（d）显示LVCQO光谱响应，其中相位噪声测量是−107 dBc/Hz，偏移100 KHz调谐频率10 MHz;该响应由Tektronix频谱分析仪(RSA306B)测量[35]。

这个结果比在[中]的结果好。14]。一种检测VCO调优错误的新方法(β％）是通过测量位移（通过)在相位交叉频率。测试值β%在1 MHz~10 MHz的整体调优范围内观察到小于4.5%。

六，结论

提出了一种新的ETAF函数设计及其在线性调谐律VCQO实现中的后续应用。有源块是商业可用的CFA (AD844)和四象限乘法器(AD835)，这是现成的IC模块。通过PSPICE仿真和硬件测试验证了功能电路的响应。正交振荡器已通过控制电压()在线性范围(扩频)的 在低飞。该设计不需要任何额外的电流处理电路;因此没有额外的静止耗散。该振荡器电路的功耗约为33兆瓦。相对于设备端口的跟踪误差()。分析器件的寄生成分的作用指示在设计方程不明显的作用，即使寄生电容趋向于限制可用的高频范围。在这项工作中，一个相对较新的建筑块，即该解决方案，已被用于电压（)控制线性可调正交振荡器设计与107 dBc/Hz相位噪声在100 KHz偏移如图所示3（d）。由此得到了较好的质量结果，如表所示2。

它可以在表中可以看出1和2在上述设计中所使用的有源器件是某些带有辅助电压/电流差值单元(VDU/CDU)的主模块或差动放大器及其相关寄生体，这些寄生体往往会限制所需频率范围(要么) [6]。此外，通过调整要么需要附加带寄生电容的电流处理电路。作者认为，由于这种拓扑差异，频率调谐范围较低。然而在VDIBA设计的案例中[10]，范围改善，因为有源组件OPA-860本身有一个470兆赫兹的带宽(BW)。在提出的设计中，没有这样的VDU/CDU和-至-转换电路被使用;this circuit is structured with commercially available AD844 (BW = 60 MHz) and AD835 (250 MHz) IC modules to achieve relatively higher frequency, wherein effects of port-mismatch roll-off poles and parasitics had been included in support.

的利益冲突

作者宣称，他们没有利益冲突。

参考文献

1. 陈志伟，“全通滤波器在多相正弦系统设计中的应用”，微电子杂志没有,卷。31日。1，第9-13页，2000。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
2. M. Higashimura, Y. Fukui，“利用电流传送器实现电流模式全通网络”，IEEE电路与系统汇刊卷。37，没有。5，第660-661，1990。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
3. S. Oztayfun, S. Kilinc, A. Celebi，和U. Cam，“一种新的电子可调移相器采用电流控制的电流输送器，”国际电子产品和通讯》杂志上第62卷，no。第228-231页，2008年。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
4. S. Minaei和O. Cicekoglu， "一阶全通滤波器的无电阻实现"，国际电子学杂志卷。93，没有。3，第177-183页，2006年。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
5. 基于CCII的更可调谐的电压模式全通滤波器及其正交振荡器的应用，"国际电子产品和通讯》杂志上第68卷，no。1, 2014年1 - 9页。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
6. Toker a和s Ozoǧ是乌斯”,小说采用微分差分放大器,全通滤波器部分”国际电子产品和通讯》杂志上第58卷，no。2, 153-155页，2004年。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
7. J.-W。弘，C.-M.吴和N. Herencsar，“使用DDCC全差分阶全通滤波器，”印度工程和材料科学杂志第21卷，no。4，第345-350页，2014。查看在：谷歌学术搜索
8. T. Tsukutani, H. Tsunetsugu, Y. Sumi, N. Yabuki，“采用DVCC和OTA的电子可调谐一阶全通电路，”国际电子学杂志，第97卷，no。3, 285-293页，2010年。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
9. M. A.易卜拉欣，S. Minaei和E. Yuce，“具有丰富的级联性和IC实现适合所有通段，”国际期刊的电路理论和应用程序第40卷，no。5，第461-472页，2012。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
10. N. Herencsar，S. Minaei，J. Koton，E. Yuce和K. Vrba的，“新的无电阻和使用VDIBA双输出VM全通滤波器的电子可调谐的实现，”模拟集成电路和信号处理第74卷，no。1, 141-154页，2013年。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
11. A.Ü。Keskin的，K. PAL和E. Hancioglu，“用电子调谐无电阻的一阶全通滤波器，”国际电子产品和通讯》杂志上第62卷，no。4，第304-306页，2008。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
12. S. Maheshwari和M. S. Ansari，“dxccii使用商业可用集成电路和应用的实现目录，”无线电工程第21卷，no。1，第281-289页，2012。查看在：谷歌学术搜索
13. S. J. G. Gift和B. Maundy，“使用电流反馈放大器的改进多相正弦振荡器”，国际电子学杂志卷。4，第177-187，2016。查看在：谷歌学术搜索
14. 生命值。陈，Y.-S.黄某，Y.-T.苦，S.-F.王和C.-H吴，“电压模式通用双二阶滤波器和使用CFA的正交振荡器，”电子信息通信学会电子快车第13卷，no。2016年，第15页1-11页。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
15. R.索特纳，J.杰拉贝克，N.赫伦泽，J.- w ."基于ECCII和VGA的扩大可调范围的简单振荡器，利用商用模拟乘法器，"测量科学评论,16卷,不。2, 35-41页，2016年。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
16. S. Siripongdee和W. Jaikla，“使用单一商用集成电路的电子可控接地电感模拟器:LT1228，”国际电子产品和通讯》杂志上，第76卷，第1-10页，2017。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
17. s.j.g. Gift和b.m undy， "通用复合放大器配置，"国际电子学杂志，第102卷，第2号6，第993-1006页，2014。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
18. Y.-S。黄,W.-H。刘,工程学系。你和j j。陈，“新积木:倍增模式电流输送，”IET电路、设备和系统,3卷,不。1，第41-48页，2009。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
19. “模拟器件AD-835：250兆赫，电压输出四个象限乘法器，”http://www.analog.com/datasheets/AD835.pdf。查看在：谷歌学术搜索
20. " Intersil数据表文件# 2477.5,1998年9月;2863.4年4月1999”。查看在：谷歌学术搜索
21. “模拟装置，线性产品数据书，（MA，USA），” 1990。查看在：谷歌学术搜索
22. “一种改进的CFOA及其在模拟电感器、电容倍增器和模拟滤波器中的应用”，IEEE电路与系统汇刊第55卷，no。1，第266-275页，2008。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索|MathSciNet
23. K. Kumwachara和W. surakampon破损，“可积温度不敏感gm-RC正交振荡器”，国际电子学杂志第90卷第1期2003年，第559 - 605页。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
24. J.-W。“使用运算放大器的正交振荡器”，有源和无源电子元件卷。2011年，文章编号320367，4页，2011。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
25. A. Lahiri, W. Jaikla和M. Siripruchyanun，“第一种基于cfoi的使用接地电容器的明显电流输出正交正弦振荡器”，国际电子学杂志第100卷第1期2，第259-273页，2013。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
26. 金、王，“基于cdta的电流型正交振荡器”，国际电子产品和通讯》杂志上第66卷，no。11，第933-936页，2012。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
27. F. Khateb, W. Jaikla, D. Kubanek，和N. Khatib，“基于高性能CCCDBA的电子可调电压模式正交振荡器”，模拟集成电路和信号处理第74卷，no。3，第499-505，2013。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
28. W. Sa-Ngiamvibool和A. Jantakun， "使用CCCCTAs的正交振荡器和具有振幅可控性的接地电容器，"国际电子学杂志第101卷，不。12, 1737-1758页，2014。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
29. 潘迪和潘迪，“实现三阶正交振荡器的方法”，IET电路、设备和系统，第9卷，no。3，第161-171页，2015。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
30. J. Raman, P. Rombouts, L. Weyten，《BIST的简单正交振荡器》，电子信件第46卷，no。4, 271-273页，2010。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
31. “基于相敏解调技术的阻抗测量电路的设计”，陈德明，杨文伟，潘。IEEE仪器和测量学报第60卷，no。4，第1276-1282页，2011。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
32. 约德，伊斯梅尔和哈利勒，基于vco的量化器使用频率到数字和时间到数字转换器， SpringerBriefs in Electrical and Computer Engineering，施普林格Sc. + business ines Media, LLC，纽约，美国，2011。查看在：出版商的网站
33. S.梁和W.雷德曼白色，“A线性调谐环VCO用于在认知无线电应用频谱监视器接收机，”在第20届欧洲电路理论与设计会议论文集，第65-68页，IEEE, Linkoping，瑞典，2011年8月。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
34. " AD-844的宏模型在PSPICE Library Microsim公司，Irvine，美国，1992。查看在：谷歌学术搜索
35. http://www.tek.com/spectrum-analyzer/rsa306。

版权

版权所有©2017 Koushick Mathur等这是一篇开放获取下发布的文章知识共享署名许可，其允许在任何介质无限制地使用，分发和再现时，所提供的原始工作正确的引用。