Что такое генератор, управляемый напряжением (ГУН)?

Что такое генератор, управляемый напряжением (ГУН)?

ГУН — это генератор, частота колебаний которого изменяется в зависимости от входного напряжения.

Диапазон выходной частоты ГУН относительно входного напряжения изменяется, а диапазон частот изменяется от продукта к продукту.

ГУН обычно используются в системах ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты), также называемых схемами фазовой автоподстройки частоты, которые синхронизируют фазу входных и выходных сигналов для стабилизации частоты.

Применение ГУН

VCO используются для управления частотой в различных электронных приложениях. Конкретные приложения включают медиаплееры, цифровые камеры, потребительское аудиооборудование, системы связи, такие как сотовые телефоны, беспроводные локальные сети, радио, ТВ-тюнеры, GPS и Bluetooth.

VCO в основном используются в качестве ФАПЧ для стабилизации частот в электронных устройствах, которые обрабатывают особенно высокие частоты.

Принцип VCO

Принцип работы ГУН заключается в работе генератора нужной частоты с помощью усилительной схемы, которая поддерживает и усиливает мощность на резонансной частоте, с помощью схемы, которая позволяет изменять резонансную частоту с помощью напряжения в части колебательного контура, чтобы управлять частотой колебаний колебательного контура, который генерирует радиоволны с помощью напряжения.

Существует три основных метода генерации резонансной частоты ГУН: кольцевые ГУН, LC ГУН и VCXO.

1. Кольцевые ГУН

Кольцевые ГУН — это ГУН, которые имеют несколько каскадов инверторов и соединены в форме кольца для формирования колебательного контура. Частота колебаний может контролироваться числом каскадов инвертора и задержкой затвора. Число каскадов и задержка могут контролироваться внешним током смещения.

Они широко используются в ФАПЧ из-за их превосходного диапазона настройки частоты. Однако они восприимчивы к шуму источника питания и, как правило, не обладают высокой степенью стабильности частоты.

2. LC ГУН

LC VCOs — это VCO, состоящие из LC-генератора и варактора. Варактор — это диод, емкость PN-перехода которого может изменяться в зависимости от приложенного напряжения. Изменяя емкость, частота колебаний, вызванная резонансом LC, изменяется, а частота колебаний VCO изменяется в зависимости от напряжения.

3. VCXO

VCXO — это VCO, в котором используется кварцевый кристалл (Xtal). Кристалл имеет высокое значение Q (добротность), что обеспечивает стабильность на высоких частотах. В то же время диапазон выходных частот, которые могут изменяться, уже.

VCO также могут быть изготовлены с использованием керамических или SAW-кристаллов вместо кварцевых кристаллов. По сравнению с кварцевым кристаллом, VCO может иметь больший диапазон изменяемых частот, но кварцевый кристалл превосходит его по стабильности.

Другая информация о VCO

1. Реализация VCO

VCO могут быть реализованы различными способами в зависимости от их частоты и применения. Фактором, определяющим частоту колебаний, является значение LC. Однако, поскольку для колебаний на низких частотах требуются относительно большие индукторы и конденсаторы, реализация всего в виде ИС может оказаться неподходящей для миниатюризации и снижения стоимости. Во многих случаях, в зависимости от ситуации, используются компоненты чипа, кристаллы, MEMS, керамические подложки или другие генераторы. В таких случаях они монтируются как модули VCO.

С другой стороны, для беспроводной связи, такой как высокочастотные радиочастотные и миллиметровые волны, существуют случаи, когда VCO используются как часть RFIC, включая интеграцию с ФАПЧ, смесителями и цифровой логикой.

2. Фазовый шум VCO

Снижение фазового шума VCO является очень важной характеристикой в ​​беспроводных коммуникационных приложениях, так как оно тесно связано с джиттером PLL, точностью модуляции (EVM) и другими характеристиками. Снижение фазового шума необходимо для достижения высококачественной связи, и производители прилагают все усилия для снижения этого шума.

Хотя это также связано со стабильностью частоты колебаний, повышение добротности резонансного контура VCO очень эффективно для снижения фазового шума VCO и также необходимо для хороших характеристик PLL. С другой стороны, иногда трудно реализовать высокое добротность, используя однокристальную ИС с точки зрения свойств материала, и высокое добротность также влияет на диапазон настраиваемой частоты.

В последнее время, с развитием аналоговых и цифровых схем, были введены VCO со встроенными фильтрами для снижения шума и цепями умножения для расширения диапазона настройки частоты, чтобы достичь как снижения шума, так и диапазона настройки частоты.