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電路板(PCB)設(shè)計(jì)壓控振蕩器是關(guān)鍵解決方案
隨著5G的到來(lái)，對(duì)高帶寬的需求空前高漲，并且在家工作的人們比以往任何時(shí)候都要多。幸運(yùn)的是，現(xiàn)代IC提供了復(fù)雜的數(shù)字調(diào)制方案，以充分利用這些高帶寬通信通道。
盡管如此，壓控振蕩器仍在幫助設(shè)計(jì)人員解決與帶寬需求相關(guān)的問(wèn)題，它在許多模擬和RF信號(hào)處理系統(tǒng)中越來(lái)越多地使用。
壓控振蕩器的基本原理
設(shè)計(jì)工程師可以利用壓控振蕩器（VCO）改善RF和無(wú)線通信應(yīng)用，而不必?fù)?dān)心過(guò)多的噪聲，高功耗和系統(tǒng)占用空間。
可以通過(guò)研究電氣領(lǐng)域最常用的振蕩器LC電路來(lái)研究振蕩器的基本原理。該振蕩器的基本功能是來(lái)回交換能量。
能量流經(jīng)電容器，然后以電場(chǎng)形式存儲(chǔ)在極板之間，然后再釋放給電感器。電感器將能量存儲(chǔ)為磁場(chǎng)，然后能夠?qū)㈦姾蓚鬟f回初始電容器板，從而重新開(kāi)始該過(guò)程-這次，電流沿相反方向流動(dòng)。
這種振蕩器的一個(gè)缺點(diǎn)是其設(shè)計(jì)靈活性有限：設(shè)計(jì)人員無(wú)法在不增加附屬電路的情況下控制輸出信號(hào)。
由于已知振蕩器是自主的非線性電路，因此產(chǎn)生可控變化將立即改變游戲規(guī)則是有意義的。對(duì)可控解決方案的需求導(dǎo)致了壓控振蕩器（VCO）的產(chǎn)生。VCO設(shè)計(jì)為輸出可通過(guò)輸入電壓控制的周期性信號(hào)。
VCO的類(lèi)型
振蕩器分為兩類(lèi)：調(diào)諧的和未調(diào)諧的。調(diào)諧振蕩器在反饋路徑內(nèi)使用頻率選擇電路，并產(chǎn)生正弦信號(hào)。另一方面，未調(diào)諧的振蕩器可避免環(huán)路輔助電路，并產(chǎn)生非線性信號(hào)（三角形，鋸齒形，正方形）。
LC，RC和SC電路屬于調(diào)諧類(lèi)別的振蕩器，在經(jīng)典力學(xué)中也稱(chēng)為諧波振蕩器。
諸如張弛振蕩器之類(lèi)的未調(diào)諧振蕩器在高開(kāi)關(guān)電流和充電電流的情況下表現(xiàn)出對(duì)噪聲敏感的重復(fù)性行為。由于調(diào)諧振蕩器尺寸大且缺少高質(zhì)量的無(wú)源電感器，因此很難將其集成到系統(tǒng)中。
在基于諧波和基于張弛的振蕩器中改變頻率也很難改變輸出。對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，VCO是一個(gè)有用的解決方案。
無(wú)線通信中使用的VCO
在收發(fā)器上集成VCO進(jìn)行無(wú)線通信將需要外部諧振器，以增強(qiáng)無(wú)線通道。
VCO在鎖相環(huán)（PLL）中工作良好，鎖相環(huán)是一種生成具有固定參考信號(hào)的信號(hào)的控制系統(tǒng)。由于其緊湊的尺寸，許多設(shè)計(jì)人員都希望將環(huán)形振蕩器用于PLLS中以用于數(shù)字時(shí)鐘生成和數(shù)據(jù)恢復(fù)。但是，環(huán)形振蕩器不穩(wěn)定，會(huì)很快耗散能量。這些振蕩器將需要在輸入階段進(jìn)行監(jiān)控，這意味著增加了組件和成本。
請(qǐng)記住，由于VCO要求高功耗，較大的調(diào)諧范圍和外部分立組件，因此它們將導(dǎo)致更大的設(shè)計(jì)尺寸。
ADI公司推出四頻帶VCO
ADI公司（ADI）最近推出了一系列四頻VCO，以說(shuō)明VCO的一些核心原則，這些四頻VCO可以為RF和微波應(yīng)用提供寬帶功能，降低噪聲和降低功耗。
ADI的四種新型窄帶VCO包括HMC8364、8362和8074。這些器件在高密度情況下具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈冇缮榛壗M成。每個(gè)解決方案都配備了諧振器，負(fù)電阻器件和壓控變?nèi)荻O管。
ADI公司似乎試圖通過(guò)新系列的VCO解決當(dāng)前振蕩器的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。例如，就尺寸而言，占位面積為6 mm x 6 mm，不需要外部匹配組件。ADI公司還表示，這些器件消耗的功率很小，并且可以阻止帶有內(nèi)置諧振器的噪聲進(jìn)入系統(tǒng)。