VCO电路中的电源设计

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电源散热

电源散热的好坏对VCO的影响非常大,特别是没有配合锁相环使用的VCO。电源的发热热取决于负载汲取的电流,如果电流很大,会导致电源稳压器升温,如果散热做的不好,会导致整个电路板升温。通常,4层射频电路板的结构如图1所示:
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图1: 4层射频电路板结构

通常,电源走线层和地层,都是整块铺铜的,尽管射频板子常常很小,但是这些层都在中间层,散热很难,若电源设计不合理,会导致整个板子升温从而引起温漂。如图2所示,笔者检修了一款VCO的板子,在其开环自由状态下,随着温度的升高,振荡频率开始变化,其中蓝色线有一段很平,就是振荡频率移动的轨迹。


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图2: VCO 的频率随温度发生漂移

为了验证是温度引起的漂移,我们将一个散热器的涂层抛光,如图3所示:

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图3: 抛光散热器

将其置于板子下方,由于已经抛光,小心设计尺寸,不要和其他的引脚特别是电源引脚短路。此时观察频谱分析仪会发现其频率逐渐向反方向移动。

电源去耦

射频电路的电源去耦是非常重要的,例如:合适的电容会帮助放大器稳定,在VCO的应用中也非常重要,如图4[1]所示,白色陶瓷封装的VCO旁边有一个很大的钽电容,和一个普通的贴片电容。

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图4: X波段FMCW信号源

如果将该大钽电容换成其他数值的MICC电容,会发生什么情况呢,如图5所示,在裙摆上多了两个毛刺~
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图5:有毛刺的单点频率的频谱

PLL的强势

尽管电源设计不当会导致VCO发生严重的温漂,但是如果VCO和PLL一起使用就可以使得输出频率稳定,这是因为PLL+VCO形成了一个类似负反馈的结构,可以使得频率稳住。然而这并不是电源设计不利的借口,作为射频电路的电源一直都是一个非常重要的设计单元,却常常被忽略,优秀的电源设计,会帮助系统降低耗电,保证系统的稳定性,降低噪声,值得电路工程师注意。

作者:伏熊(专业:射频芯片设计、雷达系统。爱好:嵌入式。欢迎大家项目合作交流。)
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引用:
[1]:www.guofengdianzi.com

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