电感及电容结构的压控振荡器电路设计与仿真

位噪声：闪烁噪声在频偏较小的范围产生１／厂３特性的相位噪声。

这两部分都是由于谐振器内部的器件噪声引起的，而如果输出信号后接的缓冲器或测试装置上有白噪声．其输出相位噪声频谱上就表现为最后的平坦部分。

相位噪声对射频信号的混频非常不利：在发射机的上混频中，由于本振信号的频谱不纯，将本振相位噪声转移到了发射频带内，如图２－７（ａ）所示，对邻道信号产生干扰；而在接收机中混频器将本振噪声移到了中频段，如图２－７（ｂ），本振中的噪声降低了中频信号的信噪比。

图２—７本地振荡器相位相位噪声的影响（ａ）对发射机上变频的影响（ｂ）对接收机下变频的影响２．３，２相位噪声模型正因为振荡器的相位噪声对通信系统产生了严重影响，近十年来，许多学者提出了相位噪声产生的物理机制和分析方法，下面就目前主流的三类相位噪声模型逐一分析和比较。

２．３．２，ＩＤ．Ｂ．Ｌｅｅｓｏｎ经验噪声模型Ｄ．Ｂ．Ｌｅｅｓｏｎ于１９６６年提出了～种经验噪声模型［１Ｉ】，并为之后的相位噪声分析奠定了基础。

酗妒川。

ｓ斛·＋（赤小－十寄］｝删＝辔最后经过非线性的相位调制过程，产生相位噪声：“△国，＝－叫。

ｓＩ２２了］如图２．１１所示，随机电流噪声源的功率谱密度包括闪烁噪声区域和白噪声区域。

根据以ｒ分析可以计笪得到所有谐波ｒ的单沩带噪声谱密席与载波功率，比为：三｛△∞）＝１０每舅８ｑ：“△∞２圳∞ｓｂ象图２－１１振荡器中器件ｌ噪声到相位噪声的转换过程Ｈａｊｉｍｉｒｉ线性相位时变噪声模型表明振荡器的ｌ，厂３噪声主要来源于有源器件的闪烁噪声（１，ｆ噪声）与系数Ｃ。

的加权：１，，２噪声主要来源于器件的白噪声与系数Ｃ。

的加权。

另外脉冲敏感函数的直流分量Ｃ。

／２表征了振荡波形的对称性，因此在设计时要注意振荡波形的对称性以减小１／，３噪声。

Ｈａｊｉｍｉｒｉ模型分析方法只需知道每个噪声源的功率谱密度，噪声注入点的电荷变化最大值以及振荡器的稳态振荡波形，就能得到振荡电路的整体相位噪声，这使设计者能清楚知道每个噪声源对整体电路相位噪声的贡献，并加以措施抑制。

LC振荡器设计与仿真```L───────，──────││──┴──C1C2──┼──││││───┴── Vout ─────┘```电感L与电容C1和C2共同构成了一个谐振回路。

当工作在谐振频率下时，该振荡器的放大倍数达到了最大值，从而始终维持着振荡。

接下来，我们来介绍Colpitts振荡器的设计步骤。

第一步是确定谐振频率。

谐振频率可以根据应用需求来确定，比如，如果需要产生1MHz的正弦波信号，则谐振频率应为1MHz。

第二步是选择电感。

电感的选择应使得谐振频率与电感值相匹配。

电感可以通过计算公式L=1/(4π^2f^2C1C2-1/(C1+C2))^0.5来确定。

其中f为谐振频率，C1和C2为电容值。

第三步是选择电容。

电容的选择一般较为自由，可以根据实际情况选择合适的电容值。

一般来说，较大的电容值可以提高振荡器的稳定性，但会增加电路的体积。

在完成了以上步骤后，就可以进行仿真分析。

可以使用电路仿真软件，如LTspice、Multisim等，对设计的LC振荡器进行仿真。

在仿真中，可以观察振荡器输出的正弦波波形，检查振荡频率是否与设计值相匹配，以及判断振荡器的稳定性。

在仿真分析中，可能会遇到一些问题，比如频率偏移、波形失真等。

这些问题可以通过调整电路参数、增加补偿电路等手段来解决。

总结起来，LC振荡器是一种常用的电路，可以产生稳定的正弦波信号。

在设计LC振荡器时，需要确定谐振频率，选择合适的电感和电容，并进行仿真分析。

通过合理的设计和仿真，可以得到满足需求的LC振荡器电路。

电容三点式振荡电路详解及multisim仿真实例电容三点式振荡电路是一种常见的电路，可以用于产生高频信号或者时钟信号。

本文将详细介绍电容三点式振荡电路的原理、设计方法以及multisim仿真实例。

首先，我们来看一下电容三点式振荡电路的原理。

电容三点式振荡电路由三个元器件组成，包括一个电容器、一个电感器和一个晶体管。

当电容器和电感器组成的LC振荡回路与晶体管共同工作时，就可以产生振荡信号。

具体来说，当电容器充电时，晶体管被激活，导致电容器放电并使振荡回路开始振荡。

随后，电容器重新充电并继续振荡，从而形成连续的高频信号。

接下来，我们来介绍一下电容三点式振荡电路的设计方法。

首先，需要选择电容器和电感器的具体数值，以及晶体管的型号。

在选择电容器和电感器时，需要根据所需的振荡频率来确定。

一般来说，振荡频率越高，所需的电容器和电感器数值就越小。

而在选择晶体管时，需要考虑其放大系数和工作电压等参数。

通过合理选择这些元器件，就可以设计出满足要求的电容三点式振荡电路。

最后，我们来看一下如何通过multisim软件进行电容三点式振荡电路的仿真实验。

首先，需要打开multisim软件，并创建一个新电路。

然后，将所选的电容器、电感器和晶体管拖入电路中并连接起来。

接下来，需要设置电容器和电感器的数值，以及晶体管的型号。

最后，可以进行仿真实验，观察电路的输出信号是否符合要求。

综上所述，电容三点式振荡电路是一种常用的电路，可以用于产生高频信号或时钟信号。

本文介绍了电容三点式振荡电路的原理、设计方法和multisim仿真实例，希望能对读者有所帮助。

压控振荡器的电路设计1压控振荡器的电路设计1压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）是一种能够根据控制电压的变化产生频率变化的电子电路。

它在通信系统、频率合成器、频率调谐器等领域有着广泛的应用。

本文将详细介绍压控振荡器的电路设计。

首先，我们需要确定所需的压控振荡器的频率范围、频率稳定度、功率要求等参数。

然后，根据这些参数选择适合的振荡器拓扑结构。

常见的压控振荡器拓扑结构有基准电流型、拉锁型、环型和美国电工和电子工程师协会（IEEE）标准204A型等。

在本文中，我们将以基准电流型压控振荡器为例进行设计。

基准电流型压控振荡器的电路由负电流源、反馈电路、振荡器核心以及控制电压端口组成。

首先，我们需要设计负电流源。

负电流源的作用是为反馈电路提供稳定的偏置电流。

常见的负电流源电路包括电流镜电路和欧陆电流镜电路等。

在本文中，我们将使用电流镜电路。

电流镜电路可以通过调整电阻的大小来控制输出电流的大小。

接下来是反馈电路的设计。

反馈电路的作用是将振荡器输出信号的一部分反馈到振荡器核心，以维持其振荡。

在基准电流型压控振荡器中，常用的反馈电路是LC谐振电路。

谐振频率可以通过选择合适的电感和电容器来调整。

然后是振荡器核心的设计。

振荡器核心一般由放大器和相移网络组成。

放大器负责放大信号，相移网络则用于改变相位。

常用的放大器有差动放大器和共射放大器等。

在本文中，我们将选择共射放大器。

相移网络则是通过选择电阻和电容器来实现。

最后是控制电压端口的设计。

控制电压端口用于输入控制电压，从而改变振荡器的频率。

常见的控制电压端口设计包括电压到电流转换电路和电流到电压转换电路等。

在本文中，我们将使用电流到电压转换电路。

电流到电压转换电路的原理是通过选择电阻和电容器来将变化的电流转换为电压。

在完成了振荡器的拓扑结构设计后，我们需要进行参数选择和电路元件的选择。

参数选择包括电容器和电感器的选择、电阻的选择以及电流源的选择等。

目录1 引言 (2)2 振荡器的原理 (5)2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5)2.2 起振条件 (9)2.3 压控振荡器的数学模型 (10)3 利用ADS仿真与分析 (11)3.1 偏置电路的的设计 (12)3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13)3.3 压控振荡器的设计 (15)3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18)3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23)4 结论 (24)致谢 (25)参考文献 (25)压控振荡器的设计与仿真Advanced Design System客户端软件设计电子信息工程（非师范类）专业指导教师摘要：ADS可以进行时域电路仿真，频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计，并可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率。

本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计，设计出满足设计目标的系统，具有良好的输出功率，相位噪声性能及震荡频谱线性度。

本论文从器件选型开始，通过ADS软件仿真完成了有源器件选型，带通滤波器选型，振荡器拓扑结构确定，可变电容VC特性曲线，瞬态仿真及谐波平衡仿真。

实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。

关键字：压控振荡器，谐波平衡仿真，ADS1 引言振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。

在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。

随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。

尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。

电压控制LC振荡器设计首先，我们需要了解电压控制LC振荡器的基本原理。

LC振荡器是由一个电感L和一个电容C组成，通过放大器提供正反馈实现振荡。

在电压控制LC振荡器中，通过改变电容C的电压以调节振荡频率。

当输入电压变化时，通过改变电容C的电压，可实现对振荡频率的控制。

接下来，我们来详细介绍电压控制LC振荡器的设计步骤。

首先，确定振荡频率的要求。

根据应用需求，选择所需的振荡频率范围和中心频率。

然后，选择适当的电感L和电容C。

根据振荡频率的要求，选择能够满足这一频率范围的电感和电容器。

电感L和电容C的数值选择是电压控制LC振荡器设计的重要一步。

可以通过计算公式或者参考相关的设计手册来确定合适的电感和电容数值。

接下来，设计放大器电路。

放大器电路可以选择运算放大器、晶体管放大器等。

放大器的选择是根据具体应用需求和设计要求来确定的。

通过运算放大器或者晶体管放大器提供正反馈，实现振荡。

放大器的增益也需要根据设计要求进行调整和控制。

然后，设计电压控制电路。

电压控制电路是改变电容C的电压以调节振荡频率的关键。

可以选择电压控制电容二极管、电压控制变压器等。

通过改变电容的电压，可以改变振荡频率。

电压控制电路的设计需要满足对电容电压的控制范围和精度要求。

最后，进行整体的电路调试和优化。

在完成电路设计后，需要进行电路的调试和性能优化。

通过实验和测试，可以对电路进行调整和改进，以满足设计要求和应用需求。

以下是一个典型的电压控制LC振荡器设计实例：假设我们需要设计一个电压控制LC振荡器，其振荡频率范围为1MHz到10MHz，中心频率为5MHz。

根据振荡频率范围的要求，选择合适的电感L和电容C。

在这个实例中，我们选择电感L为10μH，电容C为10pF。

然后，选择适当的放大器电路和电压控制电路。

在这个实例中，我们选择运算放大器作为放大器电路，选择电压控制电容二极管作为电压控制电路。

最后，根据实际设计需求，进行电路的调试和优化。

通过实验和测试，确定和调整电路参数，使其满足设计要求。

实验二压控LC 电容三点式振荡器设计及仿真一、实验目的1、了解和掌握LC 电容三点式振荡器电路组成和工作原理。

2、了解和掌握压控振荡器电路原理。

3、理解电路元件参数对性能指标的影响。

4、熟悉电路分析软件的使用。

二、实验准备1、学习LC 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。

2、学习压控振荡器的工作原理。

3、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。

三、设计要求及主要指标1、采用电容三点式西勒振荡回路，实现振荡器正常起振，平稳振荡。

2、实现电压控制振荡器频率变化。

3、分析静态工作点，振荡回路各参数影响，变容二极管参数。

4、振荡频率范围：50MHz~70MHz，控制电压范围3~10V。

5、三极管选用MPSH10（特征频率最小为650MHz，最大IC 电流50mA，可满足频率范围要求），直流电压源12V，变容二极管选用MV209。

四、设计步骤1、整体电路的设计框图整个设计分三个部分，主体为LC 振荡电路，在此电路基础上添加压控部分，设计中采用变容二极管MV209 来控制振荡器频率，由于负载会对振荡电路的频率产生影响，所以需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。

2、LC 振荡器设计首先应选取满足设计要求的放大管，本设计中采用MPSH10 三极管，其特征频率f T=1000MHz。

LC 振荡器的连接方式有很多，但其原理基本一致，本实验中采用电容三点式西勒振荡电路的连接方式，该振荡电路在克拉泼振荡电路的基础上进行了细微的改良，增加了一个与电感L 并联的电容，主要利用其改变频率而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。

电路图如下所示：图2-2 LC 电容三点式西勒振荡器图中变容二极管MV209 与电感L 1 并联，构成了西勒振荡电路形式。

R 1\R 2 为静态偏置电阻，C 1\C 2 为反馈分压电容，C 3 即为克拉泼振荡电路中与C 1\C 2 串 联的小电容，L 1\C 1\C 2\C 3 共同构成谐振回路。